基于CDIO 的项目驱动教学模式探索与实践

邱珊

（武汉华夏理工学院信息工程学院，武汉430223）

0 引言

在武汉华夏理工学院，《Java Web 应用开发》是针对软件工程专业学生开设的一门专业核心课程。主要任务是培养学生具备利用Java 技术进行Web 系统开发的能力，让学生对基于Java 的Web 应用开发的基本思路和过程有一个全面的认识和掌握。通过本课程的学习，学生可以使用JSP+Servlet+JavaBean MVC 多层架构和框架技术进行中小型Web 系统的设计与开发。

本课程是一门综合性应用性的技术性课程，是利用软件工程的原理和方法对网页设计技术、Web 前端技术、Java 服务器端编程技术、数据库管理与编程技术的综合运用。基于本课程的应用性、综合性和技术性，部分学生感觉课程难度较大。

本课程为职业技能课程，直接对应Java Web 工程师职业岗位。本课程的性质决定了该课程的讲授以技术为主，必须结合大量的实例讲解，必须要有程序的运行和演示。如果在传统的多媒体教室中开展教学，即使安装有课程所需的开发环境和平台，通过投影仪，程序的演示效果也只有坐在教室前两排的学生能够较好地体验；如果按照知识点的顺序采用传统课堂教学来讲授，对学生来说是空洞而抽象的；即使是按照知识点来组织实验内容，也是零散而孤立的，各个实验之间缺乏关联，导致学生对课程学习目标认知不明确，部分学生学习被动，不愿或者不能动手，上机效果较差。

因此我们提出：探索教学模式的改革，本课程的讲授将基于CDIO 工程教育模式，对传统的以教师为主体的课堂教学进行改革，以学生为主体，以“项目驱动、边讲边练”的方式组织教学，采用全程机房授课的方式，使用业界流行的企业级开发环境和开发技术，学生从被动学习变为主动学习，提高教学质量，提升学生专业综合素质，提升学生就业竞争力。

1 基于CDIO的项目驱动教学模式

CDIO 工程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），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过程[1]。

项目驱动教学模式建立在CDIO 教育模式基础上，以完整的项目为教学案例，选择合适的项目组织相关教学内容[2]。基于CDIO 的项目驱动教育模式强调学生的主体地位，教学任务明确，整个课程的目标就是在教师的指导下完成相关项目，学生在完成项目的过程中，主动学习，将知识和技能相结合，提高解决实际问题的应用能力。

本课题拟采用“项目驱动”的教学模式，按照软件工程的原理、方法和技术完成从对一个功能相对完善的中小型软件系统的需求分析、系统设计、编码实现到系统测试的软件系统生命周期的全过程。学生将受到软件工程的工程思维训练和软件工程相关技术的综合训练。

2 项目驱动教学模式应用于《Java Web应用开发》课程教学实践

2.1 采用全程机房授课，学生成为课堂的主体

将机房作为课堂，整个课堂设置在机房的环境中，凸显了课程的实践性和应用性。教师通过机房教学网的教师端向学生讲解概念和技术的应用并进行程序的运行和演示；学生一般一人一机，通过教学网学生端软件的使用，学生能够清晰地看到教师所展示的PPT 内容，观察到教师敲写代码的完整过程，对概念的理解更清晰，对各知识点和技术点之间的关联的理解更透彻，进而能够掌握具体的应用。在机房座位充裕的情况下，还可以做到学生一人二机，即学生使用一台机器实时了解教师的讲解和操作，而通过另一台机器实时地跟随教师敲写代码，学生的操作与教师同步。

在教师讲完和演示完一个技术点/应用点/功能模块后，学生可以自己根据教师的讲解完成相应的任务，有问题可及时与教师沟通解决，与教师有更多的面对面交流的机会；教师巡视学生的执行情况，对每个学生的掌握情况都能及时了解，可及时对共性的问题进行进一步的讲解和演示。在这种教学模式中，教师是规划者，引导者，大方向的把握者，答疑者；而学生则是课堂的主体，学生主动的实践的参与课堂，系统的细节由他们自己把控，系统最终全部由他们自己完成。

对于学生来说，在课程开始时目标明确；在课程进行中有不断的挑战，“我的系统我做主”的归属感、主人翁意识和责任感以及功能完成后的成就感；在课程完成后，面对自己开发的系统，感觉成为“版权所有，侵权必究”的职场人。

2.2 按照“项目驱动、边讲边练”的方式组织教学，提高学生的工程思维能力和职业素养

（1）采用“项目驱动”的教学方法，学生受到软件工程原理和方法的系统训练

按照项目的流程和功能以及软件开发的生命周期来组织教学的内容和次序，而不是按照传统的课本章节及知识点的顺序来组织教学，将知识和技术贯穿到项目中讲解和应用。

在“项目驱动”教学模式中，教学项目的设计是整个教学的关键，项目的好坏直接影响到教学效果[3]。整个课程教学将完成一个难度适中的功能和流程具有示范性的中小型基于Java Web 的管理信息系统的设计与开发，从该项目出发，易于拓展到电子商务、博客、论坛等其他Web 系统的实现。

在项目流程上，先进行项目需求分析和概要设计，然后进行原型设计，即完成系统界面设计与模拟功能实现，然后是数据库连接与访问，然后才能完成系统真正的功能实现。在功能实现上，能够完成注册、登录以及信息的浏览、查询、添加、更新、删除等基本功能。每个功能模块的实现都涉及到网页设计+JSP+Servlet+Java Bean+数据表设计等多层内容。

学生在项目的实施过程中，熟悉软件开发的生命周期，掌握Java Web 开发技术，受到“快速原型开发”、“迭代递增开发”和“螺旋开发”等多种开发模式的综合训练，学生的工程思维和系统思维能力得到培养和提高。

（2）通过“项目驱动，边讲边练”达到“做中教，做中学”的教学效果

教师在讲授的过程中，知识点和技术点一方面仍然采用传统的PPT 的方式呈现给学生，另一方面，通过教师实时在项目中一行一行地敲入代码来进行讲解和演示知识点和技术点的应用，教师“现场开发”、“做中教”。采用传统的PPT 教学的好处是知识点和技术点比较完整，学生对整体的技术有一个宏观的理解和把握，而教师对项目进行实时的设计和实施，能增加学生的感性认识，帮助学生理解知识点和技术点的具体实现方式和步骤以及它们是怎样关联和整合在一起的，达到了CDIO 让学生以主动的、实践的、有关联的方式学习工程的效果。

在教师完成某一模块的讲解和实现后，学生能进行相同模块和类似的实现和扩展，达到“教师边讲，学生边练”的教学效果。这样的好处是学生在教师的指导下，一行一行键入代码，系统完全是自己完成的，对相关的知识和技能融合贯通，学生能够完全地理解自己所做的系统，学生在“做中学”，提高了学生学习的主动性和积极性。这种主动的实践的以有关联的方式参与课堂，学生能够关注细节，关注过程，提高系统思维。

（3）课程内容逐步累加递增，项目功能逐步实现，学生在压力下自主学习，对课程保持持续的兴趣和动力

整个课程的教学目标就是实现一个在线管理信息系统。项目的功能随着课程的进展逐步推进、完善。学生每次上课之前都有期待，“今天做什么”，“怎么做出来”，对课程能够保持持续的兴趣。每次上课之后都有项目功能需要完成，加强理解，提高技能。因为课程的累加性质，前面内容如果没有掌握跟进，相关项目功能没有实现完整，势必影响后续内容的掌握和项目的完成，学生保持在压力下的学习状况，更好地激发了学生的学习潜能。

学生遇到问题势必要弄清楚原因，并寻求解决，不然下次课的内容就没有办法跟进。另外教师只带领学生完成项目核心模块的实现，其他模块从需求到设计到界面到多层架构到具体编码和测试都需要学生自己完成。这个过程中，学生可能需要自己查阅资料，寻找网上资源，或者与教师或者同学进行沟通交流，提高了自主学习和沟通交流的能力，提高了学生对大系统的掌控能力。

3 项目特色与创新

（1）本课题将基于CDIO 的项目驱动教学模式应用于实践应用类课程，课程教学目标清晰，学生认知目标明确，在教学过程中，教师主导，学生主体，教师是问题的规划者、引导者，而学生是问题的解决者，课程教学效果显著，具有一定的示范性和推广性。

（2）采用企业级开发环境和技术，学生受到软件工程原理和方法的综合训练，提高学生专业素养。本课程项目使用的MyEclipse Java Web 开发环境以及Microsoft SQL Server 数据库管理系统，都是企业级开发环境；讲授的Java Web MVC 架构也是企业级开发技术，通过课程的讲授，学生能够熟练掌握这些开发工具和开发技术，将来对于找工作有优势，在工作中也能够更快地上手，更快地融入企业工作场景。

（3）在项目驱动的实施过程中，教师通过“现场开发”实现示范性功能模块，实时地进行代码的编写和程序的运行演示，增加了学生的感性认识，有助于学生理解不同知识点和技术点的关联和综合运用。

（4）教师使用屏幕录制软件按照系统流程和功能模块的实现分别对讲授内容进行屏幕录制，学生通过回放视频，可以重现教师讲授内容以及逐行敲打代码的场景，对不明确的地方可以随时学习，加强巩固，受到学生的好评。

（5）改革考核方式，期末采用项目验收+项目报告的方式进行考核。教师对每个学生的最终项目成果进行验收，在验收时教师会从界面设计，功能实现，使用技术和数据处理等方面进行评定。在验收过程中，首先肯定学生，指出亮点，也同时建设性地指出可以进一步改进的地方。不像卷面考核，通常学生见不到教师批改后的期末试卷，而采用现场验收，学生直接聆听教师的建议，明确自己的强弱，对学生起到更好的引导作用。

4 项目实施效果与总结

高等工程教育最终应当回归工程[4]，在《Java Web应用开发》课程中应用基于CDIO 的项目驱动模式，取得了较好的效果。

首先，这门课程以及之后的课程设计完成之后，学生已经具备了获得企业Java Web 实习岗位和进行后续毕业设计工作的能力。有不少学生在完成这门课程之后，找到了在诸如斗鱼、永兴元科技等公司的Java Web实习岗位并在实习结束后成功地得到了工作岗位。而后续的毕业设计质量总体较高，学生就业也主要从事Java Web 工作，学生就业率得到提升。

另外，教师在项目驱动教学中，需要精心组织设计项目，需要“现场开发”，需要合理掌握课程的节奏和内容，需要对学生进行现场实时的指导，对教师的综合素质提出较高要求，教师需要持续的学习和充电。通过实施项目驱动教学，教师的实践能力和综合素质也得到提高。项目的实施也促进了教师教学研究改革，提高了教师教学研究水平。

基于CDIO 的项目驱动教学模式有利于提高软件工程专业人才培养质量，为应用性本科软件工程专业教学改革以培养新型复合型应用型人才提出新思路。