CDIO二级项目“大型软件项目设计与实施”的研究

摘要：本文以“软件工程”、“数据库原理及应用”、“面向对象程序设计”三门专业核心课程为基础，设计并构建CDIO二级项目“大型软件项目设计与实施”，介绍了CDIO二级项目的项目内容、实施过程、项目的管理与组织形式和学生考核等方面，旨在提高学生对专业知识的综合运用能力、学生的创新思维能力与系统的掌握和调控能力。

关键词：CDIO二级项目；核心课程；创新思维能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）44-0071-03

CDIO（Conceiving-Designing-Implementing-Operation）作为国际高等工程教育的一种创新模式，以构思、设计、实施及运作全过程为载体来培养学生的工程实践能力，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、团队交流能力和大系统掌控能力。在英国贝尔法斯特女王大学，采用CDIO工程教育理念，对“三点受力弯曲——米衡量试验”进行了设计、建造和测试，深受学生欢迎。美国麻省理工学院的学生以CDIO理念为指导，自行设计了两个两公斤重的能在太空中进行通信的自治机器人，取得了良好的效果。瑞典皇家工学院航空与运载器系的学生，严格按照构思—设计—实施—运行四个环节，完成了运载器的研发，得到业界的一致好评[1-3]。在国内，汕头大学机械设计制造及其自动化专业的学生，通过对一个实例产品的设计与实现，分析其构成与原理，了解了本专业核心知识与实际产品的关系，从而以一个工程师的角度去面对专业课学习，激发学习兴趣，展示创新思维与构思，并建立起一定的整体概念[4]。成都信息工程学院在“电路与电子技术”课程的CDIO教学模式改革中，安排了丰富的设计性和综合性实验内容，让学生亲自动手和全身心投入，把电路、模拟电子技术、数字逻辑电路相关联的课程知识有机地结合起来，学生认识到有机和关联的知识群而不是孤立的知识点[5]。2008年12月，在“CDIO工程教育模式试点工作会议”中确定了我国第一批18所CDIO试点高校，我校的计算机科学与技术专业也在第一批CDIO试点之列。经过充分调研和讨论，我校计算机科学与技术专业已经按照CDIO大纲和CDIO标准的要求修订了专业人才培养方案，并依据CDIO提出的能力要求制订了专业大纲，结合地方行业特色修订了本专业人才培养方案。并将CDIO项目按规模和范围划分为三级，一级为包含本专业主要核心课程和能力要求的项目，要求能完整的、有衔接的贯穿于整个本科教学阶段，使学生系统地得到构思、设计、实现、运作的整体训练；二级为包含一组相关核心课程、能力要求的项目，通过多个二级项目将整个课程体系有机地结合起来，既是对相关课程群的综合，也是对整个教学体系的补充，主要培养学生综合应用相关课程内容的能力，特别注重学生的创新思维能力与终生学习能力的培养。本文对计算机科学与技术专业培养方案中的二级项目“大型软件项目设计与实施”展开研究，主要包括项目内容的设计、实施过程的管理和学生考核标准的建立等方面，旨在提高学生对专业知识的综合运用能力、学生的创新思维能力与系统的掌握和调控能力。

一、项目目标

以“软件工程”、“数据库原理及应用”、“面向对象程序设计”三门专业核心课程为基础，设计并构建二级项目“大型软件项目设计与实施”，其目的是使学生能够将在课程中学到的专业知识综合应用，提高构思、设计、实施系统的工程能力。使学生认识到有机和关联的知识群而不是孤立的知识点，对三门核心课程形成较清醒的总体认识。CDIO大纲给出了培养学生4个层面的能力，分别是技术知识和推理能力、个人能力和职业能力以及职业道德、人际交流能力、在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统的能力。二级项目主要是对CDIO大纲的2、3、4层面的能力有培养要求。表1给出了各种能力在CDIO二级项目的设计与实施中的培养。

表注：对于表中第二列所列技能应对照CDIO大纲全文来理解。目标栏内以A、B、C、D来表示对此条能力要求达到的程度，A为最高要求，无要求则留空。接触指在教、学活动中有所提及但没有训练和测试要求；训练指有明确要求并有测试项目；应用指在教、学中有所应用而不论是否曾给予相关训练或考核。

二、项目内容和实施方案的设计

首先由教师讲解学生在项目开发各阶段的输入、活动说明和输出。项目的整个生命周期会覆盖计划、分析、设计、编码、测试和提交等基本要素，其中存在操作困难的，如与客户进行需求调研，只讲解开发方法并直接发放相关资料。项目过程中所有文档由教师统一发放文档模板，同时发放各阶段的详细过程指导。对于生命周期中的各基本要素的实施拟采用如下的处理方式：①职业素质。首先从软件工程师的知识体系、软件工程职业与道德规范、职业化素养等三个方面对学生进行软件工程职业素质训练，在后续的项目实施过程中要求学生以其为标准，要求和锻炼自己，从而体提升自身的职业素质。②项目计划。教师讲解项目管理方式和开发流程，使学生充分了解企业级软件项目与学习中完成的小应用的本质区别；学生通过教师的讲解，完成的项目计划包括：项目开发计划、测试计划、配置管理计划；配置管理员建立项目组的配置服务器；教师组织进行《项目计划》评审。③项目分析。学生理解需求，并建立需求用例规约；测试负责人组织书写测试用例；教师组织进行用例模型的同行评审。④设计。教师提供《概要设计说明书》模板，并讲解要点；学生在此基础上建立UML模型，包括用例图、活动图、类图等；数据库管理员进行数据库设计，并负责建立数据库、表、视图等；教师组织进行UML模型和测试用例的同行评审。⑤编码。编码前，教师根据学生情况讲解项目中关键技术点；编码中严格按照配置管理方式进行配置管理；教师组织开发人员进行代码走查。⑥测试。测试人员按测试计划和测试用例进行测试；编码人员必须及时修改测试人员测试出来的缺陷；教师组织进行测试报告的评审。⑦项目交付。项目总结，每个学生提交工作，每个项目组提交基线库，各组演讲项目总结；项目开发的整个过程中，要求学生写工作日志，同时写工作周报。工作周报由项目经理监督管理，教师抽查；项目结束，教师提供项目组和项目组成员的考核成绩。

三、项目管理和组织形式。

模拟公司管理，上下班签字，配带胸卡，学生角色与公司项目组角色一致。每天添写工作日志，每周进行周总结，充分体现在软件公司中工作的氛围与工作方式。每个班的学生组成软件开发项目组个数，每个项目组均以真实项目为背景，演练一个项目立项、计划、需求分析、设计、编码、测试和交付的全过程，按照软件企业的正规开发流程组织实施，让学生熟悉软件工程在企业中的具体应用方法。项目总监由实训老师来担任，控制项目的进度和质量，学生通过直接扮演项目开发组中的成员角色，来了解在软件项目开发团队中的角色、过程、规范和执行方法，以及在团队合作中沟通能力的重要性，养成良好的职业习惯。表2是学生扮演的角色的主要职责说明，学生可以根据自己在学校的学习情况扮演角色。

四、学生考核

学生考核应确保能力评价过程的合理性和有效性，采用不同的方法评价不同的能力。考核方法主要包括笔试、口试、学生行为观察、等级量表、学生反思、日记、档案袋评价、同学评价和自我评价等。掌握专业知识能力的评价可通过笔试和口试；而“设计-实现”能力的评价用行为考察、等级量表的方式。采用多种评价方法适用面较广，可增加评价数据的信度和效度。

拟采取的主要研究方法、技术路线：首先制定“大型软件项目设计与实施”的项目大纲，包括项目实施的目标，内容安排及学时安排；依据目标确定项目内容；在此基础上，制定项目的实施方案以及学生考核标准；在教师的指导下，学生实施软件项目，期间学生需对项目的进展情况作详细报告、对实施过程中的遇到的问题进行研讨，并提交阶段性文档，由指导教师进行考核；最后通过分析学生考核的结果，发现教学实施过程中存在的不足，改进项目的实施过程。如图1。

五、结论

本项目的实施既培养学生的个人和人际能力，又提高学生对产品、过程和系统构建的能力，充分体现“知识+能力+素质”的并行培养，实现与社会的无缝连接。本文在CDIO模式的实际应用领域作了有益尝试，对CDIO的本土化改革起到了积极推动作用，并对CDIO教学模式改革的后续工作具有重要的借鉴意义。

参考文献：

[1]E.Crawleyetc.Rethinking Engineering Education[M].2007，Springer.

[2]Edward F.Crawley.The CDIO Syllabus：A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education [EB/OL]. http：//cdio.org/cdio2syllabus2rept/index.html，2008.07.

[3]John Malmqvist Kristina Edstrm，Svante Gunnarsson，S..ren stlund The application of CDIO Standards in the evaluation of Swedish engineering degree programmes[J].World Transaction on Engineering and Technology Education（2）2006，2：3612364.

[4]顾佩华.以设计为导向的EIP一CDIO创新型工程人才培养模式[J].中国高等教育，2009，（3）.

[5]阎守华.CDIO模式下电路与电子技术课程教改的探讨[J].成都信息工程学院学报，2009，24（5）.

作者简介：刘彦瑞（1980-），女，硕士，主要研究方向：软件工程。

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