基于CDIO模式的软件工程专业课程教学改革

钱小红 罗瑜

【摘要】基于国家对软件人才的需求和软件产业自身发展的特点，针对软件工程专业教学现状，分析了软件工程教学的问题以及软件工程教育的目标，基于CDIO該文从教育理念、课程结构、培养模式、课程体系、教学方法、课程考核六个方面进行了研究和实践，提出软件工程专业课程相关的教学改革措施。

【关键词】软件工程专业 CDIO 应用型人才 工程教育

【Abstract】Based on the national demand for software talents and the characteristics of global software industry ， this paper analyses the problems of the teaching of software engineering and educational objective of software engineering in view of the present situation of software engineering teaching. According to the CDIO， this text puts forward relevant teaching reform measures from the study of the educational ideas， course structure， training mode， course system， teaching methods and course assessment based on research and practice.

【Keywords】software engineering major； CDIO； applied talents； engineering education

【基金项目】湖北省教育科学规划课题资助项目，编号为2017GB088。

【中图分类号】TP311.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）48-0210-02

1.引言（Introduction）

我国经济要继续保持高速增长势头，需要培养一大批适应市场、具备创新能力的新型的国际化工程师。苹果公司高级主管詹姆斯提出：“IT企业要在竞争中生存就得在降低成本的同时快速研发出满足市场需求而又灵活多变的产品和提供可靠性服务。而IT公司的传统人才结构和创新模式也受到严峻的挑战。人才结构和业务模式升级的需求亟待扩展。”支撑现代IT企业业务创新和技术革新最核心、最基础的因素之一是培养具有工程意识的软件人才。随着软件行业规模不断地扩大、结构不断升级调整，软件行业对软件工程专业人才的需求数量在不断增加，对所需要人才的质量要求也更加严格，软件产业要求软件人员能适应新形势下市场的不断变化、适应产业发展带来的高质量用人需求。这最起码对学生提出了两点要求：一方面，学生要具备较好的学科专业知识，另一方面，学生要拥有较好的工程系统开发与协调能力。而很多高校的软件工程专业的教学基本还停留在传统的理工科人才培养模式，以武汉华夏理工学院软件工程专业为例，大量软件毕业生不能满足企业在专业和素质上的要求，在传统的课堂教学模式下软件工程专业课程过分强调理论知识、轻视实践，基础理论知识和课程实验构成了教学的主体，部分学生存在对课程学习目标认知不明确，不愿动手，上机效果较差的问题，对知识和技能的掌握碎片化，缺乏系统思维训练和工程思维训练，专业综合素质有待提高。

作为当今国际高等工程教育的一种创新模式，CDIO工程理念是欧美工业现代化和工程教育改革结合的产物，系统提出了实施培养具备工程能力人才的可行性和能力评测机制。这种模式注重培养学生掌握扎实的工程基础理论和专业知识，在这个基础上通过贯穿于整个人才培养过程的团队设计和创新实践环节的训练，培养出既具有过硬的专业技能，又具有良好的职业道德的国际化工程师，系统提出了实施培养具备工程能力人才的可行性和能力评测机制。CDIO 代表着构思（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作为当前高等教育的一种人才培养理念，关注系统的生命周期过程，以现代工业产品从构思研发到运行改良乃至终结废弃的生命全过程指导工程教学。CDIO高等工程教育模式以构思、设计、实施及运作全过程来培养学生的工程能力，该能力不仅包含个人的学术知识，还包含学生的终生学习能力、团队交流能力和工程系统能力。CDIO提出了系统的能力培养教学大纲，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。

2.软件工程专业培养目标（Educational objective of Software Engineering）

据报载，我国有几百万软件工程师，中国软件工程师的数量目前都排名世界第一。但在瑞士洛桑发布的《世界竞争力报告》中，中国的合格软件工程师的数量以及总体质量，在参加排名的55个国家中却排在了第48位。据美国《财富》杂志公布的最新数据，美国“适合全球化要求”的软件工程师有63万人，中国只有13万人，还不到全国软件工程师总数的1/10；而印度符合全球化需求的软件工程师超过总数的70%。目前中国软件工程师的规模排名世界第一。但是整体的工程教育创新、人才培养质量等指标与世界水平相差甚远。据美国《财富》杂志公布的最新数据，只有10%的软件工程师适合在外企工作；而印度符合全球化需求的软件工程师超过总数的30%，比利时的数字在70%以上。

根本原因是软件工程教育与社会发展及产业实际脱节。学生动手实践能力差，系统工程构建能力弱，毕业后不能适应岗位需求，无法无缝对接企业，所以高校软件工程教学急需进行改革。

软件工程专业教育是培养高素质的、系统化接受软件工程教育理论的工程技术人才，强调以工程的观点开展教学和科研工作，明确目标是培养社会和产业需要的各类IT工程師，其以工程实践作为立足根本。软件工程教育教学应当是科学理论和工程实践进行结合的完整体系，在培养学生的工程能力与创新创业能力中发挥着重要作用。通过工程教育方法和思想创新软件人才培养模式对实现软件工程人才培养模式的跨越式发展，提高软件技术的创新能力以及实现软件产业的生态、可持续发展具有重要意义。

3.软件工程专业教学改革的主要内容（Major elements of reform in education with Software Engineering）

如何借鉴CDIO的工程教育模式，学习各大高校在CDIO应用改革过程中取得的经验，改革创新，找到适合软件工程专业人才培养的新模式，需要进行全面的研究。在研究时，应该以学生毕业时是否具有一个合格的软件工程专业人员素质，以及是否能快速适应企业的能力为切入点。我们教学研究小组在经过大量的调研和对改革经验的总结之后，分别从教育理念、课程结构、培养模式、课程体系、教学方法、课程考核方面提出一系列改革措施。

3.1改变教育理念（Change the concept of education）

树立综合化、全周期工程教育“新理念”。借鉴CDIO工程教育理念，以产品“构思、设计、实现、运行”的全生命周期为载体，通过项目驱动教学进度，让软件工程项目贯穿启动到项目的分析、设计、开发、测试等全生命周期的管理等，涉及领域除了技术外，还涉及进度、质量、成本等多个方面等英语知识，以软件工程中的核心软件开发生命周期来贯穿教学，可以让学生完全理解、明白一个项目开发的全生命周期以及生命周期中各个阶段的任务、技术和方法，培养学生具备软件工程系统思维和软件管理的实践经验，对软件开发生命周期全过程有一个全面的认识。和企业的实际项目管理要求进行无缝对接，校内学的即是企业需要用的，学生理解掌握了就有在就业市场上寻找对应工作岗位的优势，大大提升了学生的市场竞争力。

3.2调整课程结构（Adjusting curriculum structure）

调整软件工程专业的课程结构以适应新的人才需求和未来发展方向。积极寻找综合性课程、能多视角解决问题的课程，以社会发展需要以及产业和技术最新发展特点推动教学内容更新，将一些内容过时、轻松易过的“鸡肋课”变成有深度、有难度、有挑战度、有吸引力的“鸡翅课”。增减一些课程，如增加大数据、云计算、物联网、移动互联网、智能机器人、Web前端开发等课程并相应设置较强的实践力度，缩减软件开发工具、UML等课程。

3.3优化实践环节培养模式（Optimization practice link training mode）

在总结CDIO工程教育人才培养模式改革经验的基础上，积极开展深化产教融合、校企合作的体制机制和促进人才培养模式改革研究和实践。以产业发展需求为导向，把创新创业教育融入软件工程专业教育的全过程，将创新创业教育的具体要求落实下去，推动学生深入企业工作模式，搭建科技创业实习基地，比如加深校企合作，企业进入学校，学校创造专门的环境供学生开发企业项目需要，这样培养出来的学生因为经过了社会企业模式和环境的锻炼毕业后就能为企业所用，能很快地融入社会。还可以导师班主任或核心专业课教师带领学生利用课余时间在学校实习基地探讨完成创新创业项目的开发，推动创新创业教育全方位贯穿、深层次融入软件工程教育，加强培养学生工程实践能力、创新创业意识、创新能力和沟通协作能力。

3.4完善课程体系（Perfect curriculum system）

构建实践课程体系以适应社会发展的新需求。梳理课程知识点，开展学习成果导向的课程体系重构。软件工程专业课程实践操作内容随软件工程课程链展开，从浅到深，由学校到企业，分步骤分阶段进行，构建“课程实验、课程设计、毕业设计、毕业实习”四级实验体系，这些层次由浅入深、由细到粗、从具体到综合逐层加深，将软件工程专业系列的核心实践课程（包括JAVA/.NET/C++/Android实验课→JAVA/.NET/C++/Android课程设计→数据结构实验课→数据结构课程设计→数据库实验课→数据库课程设计→软件工程实验→软件工程课程设计→软件测试→软件测试工具→软件测试综合设计→软件项目管理实验课等）提升到工程项目训练上来，在课程群中设置的项目应该具有一定的综合性，能全方位地培养学生分析问题、解决问题的能力，使学生通过实际参与开发项目，将相关联的课程知识点联系起来融会贯通。实际软件工程开发项目贯穿同步理论课的知识，理论指导实践，实践强化理论，建立从理论学习、动手实践再到探索研究的教学链条，实现理论教学与实践教学的交叉螺旋进行，让学生能理论实践相互转行。实践项目采用商业软件开发模式，通过商业项目和企业正常运作时人员的分工配合来进行实践操作，学生毕业后会无缝过渡到企业模式，提升学生竞争力和工作效率。

3.5优化教学方法（Optimize teaching methods）

教学时将传统的以教师为主体的课堂教学变成以学生为中心的教学方式方法的变革，以学生为主体，以“项目驱动、边讲边练”的方式组织教学，采用项目贯穿授课的方式，使用业界流行的企业级的开发环境和工具，通过“做中教、做中学、做中求进步”。推进以学生为中心的教学方式方法的变革，提升教学质量。在教学中让学生成为学习的主体，学生在项目中按照企业软件开发的实际模式（团队开发模式），4至5名学生组成一个小组，每个小组有一个组长承担项目经理的角色，每个小组选择并完成一个具体的项目，组长和组员沟通交流，对系统进行分析设计，将任务进行细分，每个组员都会经历从项目的需求分析、系统总体设计、详细设计、编码、测试直到运作过程，经历一个构思、设计、实现和运行的过程。训练学生团队协作能力、沟通能力和协调组织能力。尊重学生自主选择课题，丰富教学方法，加强师生互动，增强学生的“向学力”。学生利用软件工程的原理和方法对软件分析技术、软件设计技术、软件编程技术、软件测试技术、数据库管理技术、质量等进行综合运用。经过这样的锻炼，学生会对软件类相关岗位都有所了解，如软件需求分析师、软件设计师、软件工程师、软件测试工程师、软件维护等职业岗位，从而更好地确定今后的职业定位。如果采用传统课堂教学来讲授，对学生来说是空洞而抽象的，知识点也是零散而立的，达不到培养学生工程思维、综合运用和提高实践动手能力的教学效果。

3.6改进课程考核方式（Improve the course assessment methods）

强化实践能力的考核力度。学院确定每个学期的课程实验、课程设计、企业项目实践、毕业实习和毕业设计的教学和考核内容，由专门的实践教学团队对学生进行阶段性地、有针对性地考核。学生在企业进行社会实践教学活动时，遵照规定严格按照企业的制度，进行考勤、写日志、总结汇报等实际工作环节，推广使用统一开发平台，让学生能够规范化、有序地进行社会实践活动。教师在对学生进行考核时，除了要考核个人能力，也要考虑个人在整个小组中发挥的作用，根据答辩表现和作品质量给予每个学生一个综合成绩。同时学生对每个课程的教师和每个实践环节进行实时评价。推进学生实践能力提高的同时也促进高校教师对自我实践能力培养的重视。

4.结论（Conclusion）

从软件工程教育存在的问题、软件工程教育的目的和特点进行剖析出发，作者在经过几年软件工程核心专业课程教学的思考和总结后，并且调研了一些其它同类院校软件工程专业课程设置，提出了软件工程教学改革的必要性，本文基于CDIO工程教育模式从教育理念、课程结构、培养模式、课程体系、教学方法和课程考核方式六个方面提出了软件工程专业教学中切实可行的改革方法，这些方法也可为其它专业课程改革提供有意义的借鉴。

参考文献（References）：

[1]陈芸.基于CDIO理念的软件人才培养模式的探索与实践 [J].金华职业技术学院学报.2013，13（3）：25-28.

[2]汪军，强俊.基于CDIO理念的软件工程专业人才培养模式的研究[J].重庆工商大学学报（自然科学版）.2015（6）：70-74.

[3]Roger S.Pressman.軟件工程：实践者的研究方法[M].机械工业出版社.2011，8：32-68.

[4]熊凡；李伟波.项目驱动的软件工程实验教学探讨[J].中国电力教育.2012，2：77-79.

[5]卢莹，林荫.软件工程课程教学改革与实践[J].常州大学信息科学与工程学院.2014，2：42-43.

[6]刘敏娜，张晋平.基于CDIO理念的软件工程专业改革探索[J].陕西教育报刊社.2013，9：61-63.

作者简介：

钱小红（1980-），女，汉族，湖北省赤壁人，讲师，硕士，研究领域：软件工程。

罗瑜（1979-），女，硕士，中级工程师，研究领域：计算机网络。