基于CDIO理念的软件工程教学改革与探索

黄金晶

(苏州工业职业技术学院 江苏苏州 215104)

引言

软件工程是大学计算机软件专业的一门必修课程，它对于培养学生的软件技术素质，提高学生的软件开发能力与软件项目管理能力具有重要的意义。软件工程课程理论知识点较多，传统教学往往强调理论知识的讲解和知识的完整性，忽视实践内容的教学，教学针对性不强，而学生无项目经验可言，因而很难单纯从课堂教学中真正获得软件工程技术的精髓。随着CDIO这种全新教育理念的提出与应用，越来越多的课程采用CDIO方法进行重构。

1 软件工程教学中CDIO理念的引入

软件工程课程主要是让学生了解软件，掌握软件开发的整个流程，通过面向过程和面向对象的软件开发方法的介绍，使学生能够掌握开发较高质量软件的方法。软件开发流程一般分为可行性研究、需求分析、软件设计、编码与实施、软件测试、软件交付与验收、软件维护等几个阶段。传统的教学是按章节依次讲授，强调知识点的全面，在理论知识点讲授的同时辅助一些独立的实验。在此教学方法下，学生往往学了后面的知识就忘记前面的知识点，学完课程也只是了解了软件工程的“皮毛”，不能真正全面掌握软件工程的知识与技能。为解决这个问题，笔者将CDIO理念引入高职院校软件工程教学中，改变软件工程课程的授课方法与教学方式，提高软件工程课程的教学效果。

自2000年起，美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院、瑞典林克平大学、瑞典查尔姆斯技术学院四所大学经过四年的探索研究［1］，创立了CDIO工程教育理念，继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程［2］。CDIO培养大纲主要包括四个方面的目标:

①技术知识与推理;

②个人的和职业的技能和素质;

③人际技能、团队与沟通;

④在企业与社会环境下的构思、设计、实现及运作［3］。

它将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，通过项目化的教学与企业需求相结合，培养出适合企业需求的人才。

2 基于CDIO理念的软件工程教学改革探索

1)教学方法。CDIO理念注重在教学中实行项目化教学［4］，以现代工业产品或系统从构思、设计到实现与运行的整个过程为载体，突出学生的主动性，着重培养学生的个人专业能力、团队协作能力、交流能力等，进而提高学生的专业素养和解决实际问题的能力。基于上述理念，该课程在教学过程中始终贯彻项目化教学方法。项目的选择时，在考虑企业需求的同时结合学生的学习兴趣和理解能力(如“学生社团管理系统”作为基本项目，见图1)，否则学生会失去听课的积极性。

2)教学过程。如图1所示，将学生社团管理系统的开发分为需求分析、软件设计等几个环节，每个环节围绕着构思、设计、实现和运作为主线组织教学;通过基本知识点的讲解与小组成员的分工合作来共同完成相应的任务。此外，各环节完成后都做一个评价，考核学生对每节知识的掌握情况。现以面向对象开发中的需求分析来说明教学组织过程。

图1 基于CDIO的教学模式

①构思阶段，学生分组讨论系统的功能需求。每组同学可划分不同的角色(客户或开发方)，客户提出需求，开发方与客户讨论需求。这一方面可以活跃课堂气氛，调动学生学习的积极性;另一方面，通过不同角色扮演，学生能体会到开发者和客户的心态，有利于今后真正进行项目开发。

②设计阶段，设计系统的需求模型。在先讲解UML统一建模语言的一些基本理论，讲述UML在需求分析中的应用，以及UML工具的一些基本使用方法的基础上由学生按小组讨论系统的模型。

③实现阶段，完成系统图的绘制。小组成员分工绘制系统图，讨论系统合理性，让学生理解团队协作的重要性。

④运作阶段，完成描述。相邻小组间交换彼此模型，检验本组系统图的清晰性，引出描述的作用。最终每组成员完成各自负责模块的描述。教师及小组成员对任务的完成情况进行自评、小组互评和教师评价，并得出总体评价。

在此教学过程，改变了以往教师为主体、学生被动听课的现象，突出学生主动性，每个学生都能与小组成员交流沟通，在各自的小组中发挥一定的作用，在提高自身专业能力的同时培养团队协作能力。

3)教学方式。除了需求分析以外，每个环节的教学方式都以学生为中心。比如，讲编码时让学生在编码环节中对照需求分析文档，按照编码的规范编写项目的某个小模块。当进入软件测试环节时，相邻组的同学交换本组的程序模块(软件测试的一个原则就是避免程序员测试自己的程序)。实践证明，学生很愿意测试不同组同学的作品，从程序中找错误，编写测试文档，并且课堂讨论的气氛也很浓。

4)考核方式。在基于CDIO理念的教学模式中，可在传统考核方式的基础上加入“过程性”考核，使“过程性”和“结果性”考核结合起来作为最终的评价方式。“过程性”考核注重学生每一次课堂任务和阶段实验的完成情况，注重学生在整个团队中发挥的作用，从而更能确保上课和阶段性实验的教学质量。

5)教学效果。上述方法经过一个学期的尝试性教学，由于教学中很多环节都是由学生亲自参与其中的，学生听课的积极性比往届学生高，课程最终考试不及格的人数大大降低，教学效果明显好于以往。不再以最后一张考卷作为基本的评分标准，这使得学生可以在平时教学环节中获得较高的阶段性成绩，有利于提高学生的学习积极性。

3 结束语

基于CDIO理念的教学模式在高职院校软件工程课程中的应用，能够减少以往单纯理论课程教学的枯燥性，极大地提高学生在课堂教学中的主动性与积极性;每个学生在小组中都有各自的任务，能够根据自己的构思设计完成任务，也极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学习效率。此外，CDIO理念的教学方法还能够在培养学生的自主学习能力、发现问题能力、创新意识和团队协作精神等方面发挥积极的作用。

［1］ 焦娜，岳亚锋.基于CDIO理念的“结构施工图识读”课程［J］.科技信息，2011(26):13-15.

［2］ 王来华.CDIO工程教育模式与高校工科学生素质教育的探讨［J］.实践与探索，2009(6):259-260.

［3］ 周天沛.CDIO方法在高职课程改革中的应用［J］.化工职业技术教育，2011(5):39-41.

［4］ 陈春林，朱张青.基于CDIO教育理念的工程学科教育改革与实践［J］.教育与现代化，2010(1):33-36.