基于Competition—CDIO的卓越软件工程师培养模式研究

摘要：针对在师范院校中如何培养卓越软件工程师的问题，将竞赛与CDIO工程教育模式相结合，提出了基于Competition-CDIO的卓越软件工程师培养模式，即在培养人才的过程中采用CDIO工程教育模式，并鼓励学生参加各种竞赛，通过竞赛取得优秀的成绩来证明师范院校也可以培养出卓越的软件工程师，并详细阐述了该培养模式的具体方案。本校软件工程专业教学改革实践表明，该培养模式具有一定的特色，人才培养质量得到了很大的提高。

关键词：师范院校;卓越软件工程师;CDIO;培养模式

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0049-03

2011年国家教育部提出了“卓越工程师教育培养计划”[1]（简称“卓越计划”），目的在于培养和造就一大批创新能力强、能够适应社会经济发展需要的高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。玉林师范学院为了更好地贯彻落实卓越计划，于2012年在本校创办了四个“卓越人才教育培养实验班”，软件工程专业的“卓越软件工程师培养实验班”就是其中的一个。那么，如何才能培养出卓越的软件工程师？通过研究近年来国际工程教育模式改革的成果，确定了培养卓越软件工程师的教育模式主要采用CDIO工程教育模式。[2]

CDIO工程教育模式是近年来国外关于工程教育模式改革的一个重要成果，CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）的缩写[3]，是由麻省理工学院等四所大学通过几年的研究、探索和实践建立的工程教育模式，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO工程教育模式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，不仅有助于工程教育课程的设置及教育方法的研究，而且还推动考核标准的制订，为我国现行的高等工科教育提供了一定的借鉴作用，但是理论与实践的结合是具体的、历史的结合，我国的教育教学改革在借鉴CDIO工程教育模式的时候，必须考虑本国的国情和每个学校的具体情况，客观分析CDIO工程教育模式的利与弊，研究并提出适合本土化的CDIO工程教育模式。[4-9]本校是一个师范院校，对存在于师范院校中的非师范专业软件工程专业而言，外界肯定会对师范院校是否能培养出卓越的软件工程师存在质疑，为了解除外界对师范院校培养出卓越软件工程师的疑惑，最好的方法就是通过参加各种竞赛获得优秀的成绩来证明师范院校也可以培养出卓越的软件工程师，所以结合本校的实际情况提出了基于Competition-CDIO的卓越软件工程师培养模式，即以竞赛为导向的CDIO的卓越软件工程师培养模式。

一、确定培养目标

CDIO工程教育模式的培养大纲认为人才培养必须以专业理论为基础，关注实践，强调卓越工程师培养的核心信念是个人、人际交往的能力以及产品、过程和系统的建造能力，必须在真实的工程实践和解决问题的过程中取得。

当前社会对于软件工程人才的需求主要考虑人才的专业能力和关键能力。从专业能力方面而言，软件工程人才应该掌握数据结构、算法、数据库、软件工程等知识，具备编程能力;而从关键能力方面而言，软件工程人才应该有参加项目或者实习的经历，具有职业道德和团队合作的精神，具备自主学习能力、独立解决问题能力和语言沟通能力。

从CDIO工程教育模式培养大纲和社会对软件工程人才的需求来看，两者对于人才的培养应该具备的能力要求是一致的，均强调了人才培养的关键在于个人的努力，而努力的方向就是要通过不断地在项目中进行实践探索，只有在实践探索过程中不断积累工程经验才能获取卓越人才所具备的能力，因此根据CDIO工程教育模式的培养大纲和社会对软件工程人才的需求制定了本校软件工程专业人才的培养目标是：旨在培养德、智、体、美全面发展，掌握计算机软件理论基础和基本技能，具有工程实践能力，能运用先进的工程化方法、技术和工具从事软件分析、设计、开发、维护等工作，具有软件开发和项目组织的能力与经验，具有创新、创业意识，具有竞争和团队精神，具有良好的外语运用能力，能适应技术进步和社会需求变化的应用型与复合型卓越软件工程师。

二、构建课程体系

CDIO工程教育模式的实践过程主要包括了四个阶段，即构思阶段、设计阶段、实现阶段和运行阶段。根据这四个阶段的特点，将软件工程专业的专业课程划分为四种不同类型的课程，即专业基础课程、开发设计课程、实践训练课程和实习、毕业设计，并关联到级别不同的竞赛，构建出软件工程专业人才培养的课程体系结构，如图1所示。课程体系结构的实施过程是自下向上进行的，通过对专业基础课程的学习和参加校级的竞赛使得学生能够掌握基础知识，对软件工程专业有一定的认识了解，同时开始关注软件产品，并在使用软件的过程中学会思考各种软件的优缺点;对各种软件的优缺点有了认识，就有想自己进行开发设计软件的想法，接下来就进入到开发设计课程的学习，循序渐进地不断学习和掌握开发设计软件各门课程的知识和工具，并参加省级竞赛进一步提高自己对开发设计的熟练程度;掌握开发设计软件的知识和工具，下面就开始进入实践训练课程，将已掌握的知识和工具进行整合，通过不断地进行实践训练积累开发经验，同时参加国家级竞赛来验证自己的实力;经过一定时间的实践训练，学生的实践动手能力有了很大的提高，想到企业进行实战锻炼，于是进入到实习、毕业设计阶段。通过将CDIO工程教育模式的四个实践阶段、专业课程和竞赛级别进行有机的联系，使得学生的学习兴趣提高了，增强了学习的信心，有利于培养学生的实践能力和创新能力，从而达到人才培养的目标。

从图1中可以看到软件工程专业的专业课程有四种不同类型的课程，即专业基础课程、开发设计课程、实践训练课程和实习、毕业设计等，其中专业基础课程是本专业学生在校期间必修的课程，主要包括的课程有：计算机导论、数据结构、计算机组成与汇编语言、数据库原理、操作系统原理、计算机网络、软件工程导论、软件体系结构、Web应用技术、软件测试理论、软件项目管理、软件工程经济学、企业管理信息系统、计算机网络应用技术、Linux技术、计算机安全、电子商务、物联网技术等;开发设计课程是本专业学生要求掌握的开发设计的工具，主要包括的课程有：高级语言程序设计（C语言）、面向对象程序设计、UML系统建模与分析设计、算法设计与分析、软件测试工具、移动应用程序设计等;实践训练课程是通过理论的学习后，要求学生能够应用理论知识做相应课程的实践训练，通过实践训练来提高实践动手能力，实践训练课程占总学分的31%，通过加大实践课程比重，倡导学生自主性学习，主要包括的课程有网页制作工程实训、程序设计工程实训、数据库应用工程实训、应用软件架构工程实训、软件项目实践工程实训等;实习、毕业设计则是学生通过在校的学习后作为考查学生三年来所学到的知识的课程，主要包括的课程有专业综合技能、企业见习、实习，毕业设计等。在课程学习结束后，安排经验丰富的教师指导学生参加各级各类不同的竞赛来提高学生学习的积极性、主动性，巩固课程知识的学习。而学生参加的競赛主要分为三类：校级竞赛、省级竞赛和国家级竞赛。通过循序渐进地从级别较低的竞赛向级别更高的竞赛迈进。校级竞赛一般适合大学一年级的学生参加，比如硬件识别与装机大赛、网页设计大赛、计算机装机大赛和基础技能大赛等，在学习了专业基础课程后就可以参加相应的比赛，学校通过搭建全民参与“勤动手、练技能、长本领”的大练兵、大比武的技能竞赛平台，为学生构筑了展示和提升自我能力的学科竞赛平台，形成了“以竞赛促学风，以竞赛提素质”的良好氛围。省级竞赛和国家级竞赛一般适合大学二年级以上的学生参加，参加校级竞赛后让学生增强了信心，为了让学生在竞赛中取得更多的满足感和成就感的同时，我们注重突出重点、树立标杆，重点组织学生参加全国、全区知名度较高、影响力较大的专业竞赛，如“红旗杯”全国大学生开源软件技术竞赛（国家级）、“蓝桥杯”全国软件专业人才设计开发与创业大赛（国家级）、全国计算机仿真大赛（国家级）、全国大学生数学建模大赛（国家级）、中国“软件杯”大学生软件设计大赛（国家级）、广西计算机应用大赛（省级）和“挑战杯”广西大学生课外学术科技作品竞赛（省级）。通过参加省级竞赛和国家级竞赛来打造本校专业竞赛的亮点，以竞赛建设品牌，达到“以赛促学”的目的。

三、完善管理模式

CDIO工程教育模式提出了评估结果的12条标准[10]，分别为：背景环境、学习效果、一体化课程计划、工程导论、设计实现的经验、工程实践场所、一体化学习经验、主动学习、提高教师工程实践能力、提高教师的教学能力、学习考核、专业评估。这12条标准主要强调评估三方面，即学生、教师和环境资源，因此将采用CDIO教育模式的评估标准分别从学生、教师和环境资源三方面建立相应的管理模式，从而保障人才的培养质量。

学生方面，主要采用“3+1”管理模式、双导师制和竞赛制。“3+1”模式要求学生在本科培养阶段必须保证3年在校学习理论知识和实践操作训练的时间和累计1年在企业学习的时间。在校学习理论的时间主要学习软件专业的全部课程，在企业学习的时间主要进行操作技能，软件工程师岗位能力必需的培训。双导师制是指每位学生从入校时就指派一名学校导师和企业导师，按照“术业专攻，双剑合并，分工协作，有机配合”的原则充分发挥校内导师与企业导师的优势，共同负责培养学生的全过程。学校导师每周与学生见一次面进行沟通交流，引导学生树立良好的学风，明确目标，积极向上，促使学生身心的健康成长，同时进行专业指导，解决学生在学习过程中遇到的困难。企业导师则由有丰富工程实践经验的企业工程人员来担当，主要指导学生在企业实践阶段的培训，布置开发项目的任务，鼓励学生积极参与到项目中，为学生提供知识、技术方面的指导，让学生能够真正参加工程实践，感受真实的企业生产文化。竞赛制是指要求学生在第六学期必须通过“全国软件专业人才设计与开发大赛”预选赛三等奖及以上，或取得计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试初级资格级别，通过参加竞赛或考试来促使学生认真学习，获取比赛优秀证书或取得相应的技术资格证书，为今后找工作打下坚实的基础。

教师方面，主要采用“引进来”和“送出去”的管理模式。”“引进来”是指引进高学历，有科研工作经验和具备一定团队组织能力的高素质的人才，通过“引进来”可以活跃学校的学科与科研氛围，促进学校的学科建设和科研发展，给学校注入新的活力，还可以促使在职的教师自觉加强学术交流、提高科研能力，增强学科意识，不断完善自己、提升自己。“送出去”是指将教师送到企业去锻炼，让教师能够及时了解行业的新技术和新设备，了解企业的需求，并能够参与到企业的工程实践活动中，如企业的产品开发、设计以及维护，从而使得教师能够提高教师自身的工程素质和工程教育能力，只有这样才能给予学生足够的实践指导，避免学生走向误区。此外还可以通过产学研结合的方式，让教师与企业开展横向科研课题，共同参与企业的攻关项目，促进科研成果向生产力转化，同时使教师获得实际工程的经验。

环境资源方面，把学校最好的资源提供给实验班的学生进行使用，为学生提供了专门的教室和实践基地，使得学生可以在固定的场所学习，充分地进行课外的沟通交流，共同协作完成项目。学校加强与行业内大企业的合作，如工信部国信蓝点咨询有限公司、深圳达内软件有限公司、云南思普实习基地、上海智翔信息科技股份有限公司、中国移动公司、中国电信公司、深圳计算机协会等，成立了专业指导小组，共同制定培养模式，每年均安排学生到这些大企业进行见习或实习，让学生提前与社会接轨，了解企业的运作，明确企业所需人才应具备的能力。

四、创新教学方法

CDIO是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中表达，它为工程教育创造出了一个合理、完整、通用、可概括的教学目标，其重点是将个人的、社会的和系统的制造技术和原理相结合，使之适合工程学的所有领域。针对培养卓越软件工程师的要求，为了达到人才培养的目标，结合软件工程专业的特点，根据CDIO工程教育模式的教学理念制定了人才培养的教学方针是坚持以学生为中心，理论为支撑，实践为索引。

根据人才培养的教学方针，将CDIO理念中所倡导的产品研发到运行的工程实践框架导入到实践教学过程中，主要采用案例教学与任务驱动教学法等多种教学方法，改进原来以教师为主体的导入式教学，引入以学生为中心的启发式教学。为了培养学生的团结协作精神，引入EEPO有效教学方式，采用小组合作学习方式，根据学生的能力进行合理分组，对小组中的每一位成员进行明确的分工，按照项目的人员管理要求设置项目经理，系统分析员，系统设计员和程序员等角色，明确分工有助于学生参与到项目的开发过程中，分工角色也可以转换，以便让更多的学生得到更多的锻炼。课堂的教学案例设计主要以与学生日常生活密切相关的案例为主，激发学生的学习兴趣，通过将案例与课本中的抽象理论进行联系，使得学生能够快速理解和掌握理论知识，为了让学生将理论知识与实际应用相结合，与企业工程师联合，将工程实际问题带入课堂，通过在学习小组内对设计方案、成本估算、生产、检验等进行交流，为学生提供思考问题和讨论问题的时间和空间，促使学生采用自主思考和协作学习等方法来主动学习，寻找解决问题的方法，同时学生综合运用所学专业知识分析、解决工程实际问题的能力，从而使学生理解理论与应用之间的联系。

五、结束语

玉林师范学院成立软件工程专业的“卓越软件工程師培养实验班”近两年时间，本校教师坚持按照基于Competition-CDIO的卓越软件工程师培养模式来对实验班的学生进行培养，经过全体师生两年来的共同努力，实验班的学生在自主学习能力、动手能力、创新能力、交流能力、协作能力、社会实践能力等方面得到了全面提高，学生正朝着卓越软件工程师的目标不断前进，学校形成了“以赛促学、以赛促教、以赛育人”的良好局面，促进了课程教学改革和人才培养质量的提高，主要的实践成果如下：

1.以竞赛增强信心和斗志

学生参加专业竞赛的获奖人数及获奖的级别逐年递增，学生的竞赛水平、教师指导竞赛的水平逐年提升。近两年来，共有32人次获得省级以上专业竞赛的奖励，提高了学校的知名度。优秀的竞赛成绩鼓舞了学生参加竞赛的兴趣和热情，同时也增强了学生努力学好专业知识和技能的信心与斗志。

2.以竞赛带动创新创业

依托学校的大学生创新基地，指导并训练学生参加专业竞赛，形成了“社团-基地支撑，竞赛-项目大赛引领，实战训练-成功创业”的创新创业教育思路，带动了更多的学生参与到科技创新的学习、攻关、创业实践和服务地方经济发展的活动中，实现了竞赛与创新创业一体化的培养。

3.以竞赛促进全面发展

通过竞赛，学生能够更好地整合专业知识，将这些知识应用于实际生活中，并进行一定的扩展，激发了学生的学习热情，带动了学生参加创新创业实践活动，培养了学生创新能力、独立分析问题能力和解决问题的能力，增强了竞争意识和团队合作精神，促进了学生就业能力和就业质量的提高。

参考文献：

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[10]李颖，马筱聪，高殿荣.CDIO改革环境下青年教师培养问题的研究[J].教学研究，2010，33（4）：38-40.

（责任编辑：王祝萍）