基于CDIO模式的软件工程与UML建模课程教学改革探索

何婕

【摘要】本文以CDIO工程教育理念为指导，从CDIO提出的四个层面的能力培养出发。以软件工程与UML课程为载体，阐述从基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力培养过程的设计和实施。教学改革实践证明，我们培养的学生不仅有深度的理解和学习能力，同时具备企业所需要的工程和实用性等素质。

【关键词】CDIO;软件工程;能力培养

1 背景与理念

CDIO工教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。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。

CDIO包括了三个核心文件：1个愿景、1个大纲和12条标准。它的愿景为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思-设计-实现-运行（CDIO）过程的背景环境基础上的工程教育。它的大纲将工程师必须具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力以逐级细化的方式表达出来，使工程教育改革具有更加明确的方向性、系统性。它的12条标准对整个模式的实施和检验进行了系统的、全面的指引，使得工程教育改革具体化、可操作、可测量，并对学生和教师都具有重要指导意义。。

《软件工程与UML建模》课程是软件技术专业提高综合能力的一门课程，它在学生具有对局部问题的解决能力的基础上，培养学生解决全局问题的能力，训练和积累“工程经验”。CDIO工程教育模式，特别适合《软件工程与UML建模》这类综合性课程，构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）正对应了软件开发流程的整个生命周期。

2 教学改革与实践

CDIO 工程教育理念提出了系统的能力培养教学大纲，包括 4 类一级能力、17 组二级能力（如表 1 所示）、以及 73 种具体能力，范围涵盖了学生的理论知识，个人素质和发展能力、协作能力以及大系统适应和调控能力。

表1 CDIO能力大纲

一级能力

二级能力

1 技术知识和推理能力

1.1 基础科学知识

1.2 核心工程基础知识

1.3 高级工程基础知识

2 个人职业技能和职业道德

2.1 工程推理和解决问题

2.2 实验中探寻知识

2.3 系统思维

2.4 个人技能和态度

2.5 职业技能和道德

3 人际交往技能：团队协作和交流

3.1 团队精神

3.2 交流

3.3 外语交流

4 企业和社会的构思，设计，实施和运行（CDIO）系统

4.1 外部和社会环境

4.2 企业及商业环境

4.3 构思与工程系统（conceiving and engineering system）

4.4 设计

4.5 实施

4.6 运行

2.1 基础知识

对于软件工程与UML建模课程，基础知识的教学是至关重要的。在这个环节我们采取的策略主要体现在两个方面：一是，根据学生的实际情况，选择教学的重点内容，选择适当的案例贯穿教的内容;二是，在面授过程中，充分利用网络资源有效地培养学生获取信息、掌握信息、运用信息和处理信息的能力，同时采取启发式教学方法，调动学习者的主动性和参与性，为应用能力的提高提供保证。

2.2  个人职业能力

在课程教学中，通过案例的实现培养学生的职业技能，同时培养其职业道德。首先，我们要帮助学生树立一种思想——工程必须经过多次回顾、反复修正、不断创造及深入探索，是一种不断追求卓越的过程。其次，提倡自主的构思、设计、实践和操作。鼓励学生把软件工程的思想时时刻刻的用于自己平时的各项软件相关的活动中，把各种课程设计和校内实践活动都当作实质的工程项目，自行安排进度和控制。这种方式能更好的提升学生的工程能力。

2.3 人际团队能力

任何一个优秀的作品都是一个集体智慧的结晶，软件开发更是离不开软对的协作和交流。我们在课程中强调小组的概念，无论是学生在课堂讲解，还是课程实践项目，均以组为单位，锻炼学生的协作能力。同时对组里的学生角色进行周期调换，让学生理解项目组中的不同角色，从不同角度增加协作和沟通能力。课程评价中也以组为单位，这样增加了学生的小组意识。

2.4 工程系统能力

在上述三点的基础上，最终需要着手于项目的设计、实施，保证学生的知识和能力的双重获取，旨在提高学生的“创新能力”和“具有工程实践能力” 的要求，达到市场所需的软件工程师的标准。因此，项目的选择在整个教学过程中起着举足轻重的作用。

项目要求既能涵蓋尽可能完整的理论要求，又能让学生通过努力的情况下顺利完成。我们主要采取以下几种方式进行项目的选择：一是，通过校企合作企业开发完毕的现有小型项目，指导学生再次开发，这是比较好的一种开发项目选择，每个评审阶段可以将学生的文档与项目原文档比较学习，学生能更有针对性的学习和理解各个阶段文档的重要性和写作规范;二是，承接小型项目开发。这个项目开发课题是没有先例可查，具有一定的风险和挑战难度，对于没有软件工程经验的学生来说，具有一定的挑战意义，对教师的个人技术素质要求也比较高，实施起来难道相对比较大;三是，从自身需求获得项目需求，比如学生宿舍管理、课程管理，教师管理系统，小型图书管理系统等等。这样的项目一般相对需求简单，易于理解，相对容易实施。

3 总结

本文主要是借鉴CDIO工程教育理念，以软件工程与UML建模课程为载体，培养学生CDIO所要求具备的多种能力。通过对学生进行访谈发现，学生普遍反映这种融合CDIO理念的教学方法非常适合他们的学习，案例教学很好的促进了他们对基础知识的学习，并且对以工程化的思想开发软件有了深刻的认识，基于项目和基于小组学习的实践教学的安排促进了学生的团队协作和沟通能力的提高，实际的软件开发能力和项目组织与管理的能力也得到了极大的锻炼和提高。

参考文献：

[1]CDIO简介.http：//www.chinacdio.cn/

[2]韩智.基于 CDIO 理念的软件工程课程教学改革[J].2010

[3]陶永芳，商存慧.CDIO 大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）：81-83

[4]查建中.工程教育改革战略“CDIO” 与产学合作和国际化[J].中国大学教育，2008（5）：16-19.

基金项目：重庆工商职业学院重点教改项目（项目编号：GZJG1202904）