基于CDIO模式的课程教学设计与实践

董洋溢++崔岩++张淑丽++陈世亮

摘  要 基于CDIO工程教育理念，以“软件工程”专业“Project开发”课程教学实践改革为例，培养学生的知识、能力、素质全面协调发展，将理论教学与实践教学进行一体化设计，以项目案例为驱动，设置专业课程体系，细化课程项目知识导图，将知识传授与能力培养融合在一起，在“做中学”，激发学生的学习兴趣，提高学习主动性、创新能力及团队沟通和合作精神。实践表明，这种尝试取得良好的教学效果。

关键词 CDIO;工程教育;课程教学

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）01-0059-03

1 引言

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培养大纲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，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[1]。

国内目前应用这项先进工程教育模式的高校才刚刚起步，每年也有很多的高校正在加入到CDIO这支队伍中来。汕头大学工学院在CDIO的基础上，提出了EIP-CDIO培养模式。大连东软信息学院在CDIO能力培养大纲的基础上调整并增加了部分能力指标，构建了TOPCARES-CDIO能力指标体系。

汕头大学和大连东软信息学院的教改实践给CDIO的本土化做出了可贵的教育尝试，提供了宝贵的经验。然而每所学校的具体情况不同、专业不同、课程不同及学生素养不同，仍需要在借鉴的基础上设计出一套适合本校实际情况CDIO教育模式。基于CDIO工程教育思想，本文将主要围绕软件工程专业中的Project开发课程进行课程层面的CDIO模式的课程教改实践情况进行探讨，以期对正在进行此类尝试的同行们有所帮助和借鉴。

2 基于CDIO工程教育模式的软件工程专业课程体系设计

在CDIO模式下的软件工程专业人才培养要求

1）具有较系统地掌握本专业领域的理论基础知识（主要包括计算机原理、程序设计、软件工程、网络技术、软件开发）的能力。

2）具有本专业必需的文献检索能力、计算机软硬件操作等基本技能，以及较好的软件开发和外语应用能力。

3）具有本专业领域内所必需的专业知识，对本学科前沿及发展趋势有一定的了解;并具有较强的自学能力、技术创新和产品创新的意识和较高的综合素质。

4）具有终身学习能力以及运用现代信息技术获取相关信息和新技术、新知识的能力。

5）具有一定的组织管理能力、表达能力、独立工作能力、人际交往能力和团队合作能力。

6）具有良好的人文和社会科学基础，强烈的社会责任感，良好的心理素质、职业道德和团队精神。

基于CDIO的核心课程体系设计  在CDIO工程教育思想的指导下，软件工程专业的一体化课程体系设计需要进行精心构思、设计、实施和运行，将项目和课程相融合，将项目进行拆分及集成分布在课程体系的各个阶段[4]。

在此提出，软件工程专业的课程体系以项目为中心，分为四个阶段和三级项目：

第一阶段是入学阶段，设计公共通识课程及专业导论类课程，同时进行一级项目（翼卡通数字化校园DUS）的简单导引;

第二阶段是初级学习阶段，对一级项目进行拆分，拆分后项目为三级项目，每一个项目对应的知识点分别对应不同的具体课程;

第三个阶段是深入学习阶段，已经完成了许多三级项目，学习了多门课程，此时可以将部分三级项目进行融合、集成，构成二级项目;

第四阶段是毕业前的实习阶段，可以对二级项目进行集成，合并成一个完整的大型项目，既可以是一级项目，也可以是毕业实习项目或毕业设计项目等。

图1给出部分软件工程专业基于CDIO的课程体系鱼骨图。

3 基于CDIO模式的课程教学设计

Project开发属于CDIO课程鱼骨图中的二级项目课程。该课程以项目案例为驱动，遵循“特色专业—特色课程”的整体建设规划，在“做中学”，通过动手设计和实现一个完整的软件项目——校园新闻发布系统，将所学的软件工程、数据库原理与设计、Web界面设计、面向对象程序设计等课程的内容进行综合运用。以CDIO工程教育模式为理念，以案例的设计和实现过程来逐步组织知识点，并在实践中使学生了解到软件工程开发的各个环节，以及相关的应用架构、设计模式和各种辅助开发工具的使用。同时在实践的过程中注重团队合作、创新能力及沟通表达等方面的培养。

课程支撑案例设计  Project开发课程案例项目为“校园新闻发布系统的设计与实现”。该系统主要包括撰写新闻、新闻管理、发布通知、通知管理、新闻事业管理、密码修改、用户登录、匿名登录，还具有分享、收藏、浏览、发布新闻的功能。用户分为普通用户和管理员用户。

项目实施过程中主要撰写的技术文档包括需求说明书、数据库设计、概要设计、详细设计、测试计划、测试用例、测试记录及测试结果文档等。项目的主要开发流程包括问题定义、需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试、提交及维护等。项目的开发工具及平台如表1所示。

课程知识点组织  Project开发课程案例“校园新闻发布系统”项目的开发顺序为：模块一，Project项目开发技术入门及主页设计;模块二，数据库系统的设计和连接;模块三，通知详情查看、新闻视野;模块四，管理员主页及撰写新闻;模块五，新闻管理及新闻视野管理;模块六，发布通知和管理通知;模块七，管理员修改密码及项目扩展。endprint

围绕项目开发模块顺序来组织知识点，具体的教学内容和顺序如下。

1）介绍当前主要的应用系统开发架构，ASP.NET3.5的运行原理，主流的开发平台，ASP.NET的特点和配置使用方法，软件工程的开发模型，“校园新闻发布系统”总体架构及Web设计要点。

2）数据库的设计和实现技术（E-R图、SqlSever数据库），数据库和Web页面的连接，DataGrid控件的使用，System.Data.SqlClient类的使用。

3）Response对象常用属性和方法，Request对象常用属性和方法，Session对象常用属性和方法，利用System.Data.SqlClient中的方法对数据库进行查询操作。

4）网站后台管理Web设计，撰写新闻模块Web设计，使用Connection对象连接数据库，使用Command对象操作数据库，使用Command对象调用存储过程，使用DataSet对象和DataAdapter对象、DataSet与DataReader在为用户查询时的区别，对数据库的Insert操作。

5）数据库的Update、Delete操作，RequiredField-

Validator控件实现数据的非空验证，Comparevalidator控件实现数据的比较验证，RegularExpressionValidator控件实现数据的输入格式验证，RangeValidator控件实现数据的范围验证、ValidationSummary控件实现验证错误信息提示。

6）发布通知和管理通知Web窗体页面设计，数据库的Insert、Update、Delete操作，创建母版页、创建内容页、创建嵌套母版页、访问母版页中的控件及相关属性。

7）设计管理员密码Web页面，进行数据库连接及Up-date操作;对项目进行扩展，增加用户注册页面、新闻评论页面等。

将项目所涉及的知识点逐步分解，融入每一个模块的课程教学内容中，课程内容学习反过来帮助完成项目，两者相互融合渗透，让学生一开始就目标明确，这样更有利于激发学生的兴趣和信心。

4 课程CDIO教学实践

在项目实施过程中，采用团队模式开发。学生模拟公司成立项目组，每个学生在组内有不同的角色。在项目实践过程中充分发挥学生的积极性，大胆参与实践和创新，在项目的各个阶段对项目进行创新的改造和扩展，在锻炼专业能力的同时，培养团队沟通和合作精神。

在项目课程结束后，所有团队均完成一个软件项目的完整开发过程，提交各类设计文档，掌握多门课程之间的知识和技能的融合，在团队合作中大家相互探讨和帮助，调动学生的学习积极性和兴趣，培养能力。

图2、图3是部分学生在项目实践结束后提交的作品的截图。

5 结论

作为一种工程教育教学模式，CDIO理念在强调学生理论基础知识的同时，注重培养学生的理论应用能力、团队合作能力及工程系统掌控能力。将CDIO理念引入教学，改变了以往课程理论过多、学生有枯燥感的局面，弥补了课堂教学与实际应用间的断层，提高了教学质量。

参考文献

[1]顾佩华.CDIO大纲与标准[M].广东：汕头大学出版社，

2008.

[2]顾佩华，等.从CDIO到EIP-CDIO：汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）.

[3]温涛.基于TOPCARES-CDIO的一体化人才培养模式探索与实践[J].计算机教育，2010（11）.

[4]顾春琴，等.面向CDIO的《数据结构》教学改革与实践[J].现代计算机，2010（11）.

[5]才智，张学金.基于CDIO模式的软件工程课程群教学改革[M]//Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training.2010.endprint