基于CDIO理念的软件开发课程群实践教学改革探讨

摘 要：为培养适合社会需求的高素质软件开发人才，本文在分析软件开发人才应具备的基本能力的基础上，结合CDIO的一体化、工程、主动学习等理念，对软件开发课程群的实践教学体系进行改进。采用先进的工程教育模式，对学生的专业基础能力、综合运用知识的能力、团队协作能力、创新能力等各方面能力进行全方位培养，从而提升学生的核心竞争力。文中给出了详细的实践教学改革内容和措施，并提出了相应的考核和评价方法。

关键词：CDIO；课程群；软件开发；实践教学

0 引言

随着高等教育进入大众化阶段，国内高等教育呈现多样化的办学格局。许多新升本科院校确立了培养应用型人才的目标定位，应用型本科教育已逐渐成为我国高等教育体系中一种新的重要类型。应用型人才是高等学校根据社会实际需要所培养面向实际、面向生产一线掌握一定基础理论知识并有一定的创新能力的人才。因此，在应用型人才的培养过程中，既要重视对基本概念和基础理论的掌握和理解，更应重视实践动手能力的培养，使培养的人才面向市场、面向应用，具备基础理论适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质高等特点。

计算机科学与技术是一个实践性很强的工科专业，不仅要求从业者具有扎实的理论知识，更要求从业者具有较强的应用能力和实践动手能力。而软件开发能力是计算机科学与技术专业学生最重要的一种能力，如何通过一系列理论课程的学习和实践环节的锻炼使学生获得这种能力，为今后的工作打下牢固的基础，是一个非常现实和重要的课题。

本文以应用型软件开发人才培养为目标，以加强软件开发课程群建设为契机，结合CDIO的一体化、工程、主动学习等理念，对软件开发课程群的实践环节进行改进，采用先进的工程教育培养模式，提高学生的软件开发水平和实践动手能力，从而提升毕业生在软件产业人才市场的竞争能力和适应能力。

1 CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。为了应对经济全球化形势下的产业发展对工程人才的大量需求，麻省理工学院、瑞典皇家工学院等4所大学从2000年起成立的跨国研究组，经过4年的探索研究后创立了CDIO工程教育理念。CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）的集合体，让学生以主动、实践、课程内容有机联系学习工程的方式，即“做中学”的方式来学习。CDIO培养模式通过项目将整个课程体系有机而系统地结合起来，目标是培养高素质的工程应用人才。将CDIO理念贯穿于软件开发课程群实践教学中，对应用型工程人才实践动手能力的提高具有重要作用和实际意义。

2 软件开发课程群的设置

课程群是数门课程的集合，对于课程体系、课程群和课程建设，它处于中观的位置。其核心都是从培养学生的能力出发，研究各子课程之间的内在联系，将它们进行合理整合，通过课程群建设得以提升到一个新档次，从而使整体教学质量得到提高。软件开发课程群是计算机科学与技术专业的主干课程，软件开发课程群应以“培养应用型的本科人才，注重计算机实践能力培养”为核心进行建设。随着专业的发展，专业内涵逐渐从“计算机”延伸到“计算”，学科目标也应进行相应的转换和充实。在这样的背景下，跟软件开发系列有关的课程相对比较多。为了便于管理和进行分类，将软件开发课程群按递进关系进行设置，分为软件开发基础、算法分析和软件开发工具3个子课程群。软件开发课程群的具体设置如表1所示。

表1 软件开发课程群设置

上表中，随着移动应用开发成为新的热门产业，嵌入式软件开发模块侧重于智能手机应用软件的开发，并且以Android平台为基础进行教学。

3 基于CDIO的实践教学改革

通过分析软件开发课程群的特点以及CDIO工程教育模式中以能力培养为目标的大纲和相应标准，以CDIO的工程教育理念为指导，对课程群的实践教学环节进行改革。

软件开发课程群由十多门相互独立又联系紧密的课程组成，它们有着不同的课程目标，但又衔接紧密，共同构成了一个培养软件开发人才的课程体系。软件开发课程群不仅仅重视基本理论的验证，在教学过程中更应特别突出实践教学的重要性，制定相宜的系统实践教学计划和学生训练目标。为构建良好的实践环节，需要在CDIO教学理念的指导下，根据工程化实践教学的需求，全面调整实践课程与教学模式，实现工程化教学模式。

根据软件开发人才的培养目标及相应专业能力的要求，结合CDIO的一体化理念、工程理念、主动学习理念、团队协作理念等，我们将软件开发课程群实践教学分为三个层次，即基础层、综合应用层和创新层。每个层次的实践教学内容及能力训练目标如图1所示。

图1 软件开发课程群实践教学层次及能力训练目标

在图1中，基础层主要通过计算机程序设计语言和专业基础课程的验证性实验为主，为了锻炼学生的自主学习能力，部分实践操作由学生课后独立完成；综合应用层强调技术知识和工程能力的培养，由综合性和设计性实验、课程设计（项目实训）的方式训练完成，该阶段面对简单的工程问题，在教师指导下由学生组成3-5人的开发小组自行完成设计、制作、调试、测试实验结果，共同完成实验课题。面对一个综合性的小型项目，能较好地培养学生的过程与系统构建能力，在共同开发中，还培养了学生团队协作能力；创新层强调创新能力的培养，主要通过顶岗实习、毕业设计、科研训练和科技竞赛的方式完成，它涵盖了CDIO“在企业与社会环境下的构思-设计-实现-运作”层面所需要的能力。该阶段吸纳学生进行与“产学研”相关课题的编程创新训练。通过学生科技竞赛、程序设计大赛和深入企业实践教学基地、毕业实习单位进行顶岗实习等方式，在公司环境中，真实感受软件工程项目的整个开发流程，该实践环节要求学生按软件企业产品开发周期进行构思、设计、实现以及运作，属于高级层次的项目；或者对学术型学生，吸引他们参与教师的科研课题，争取发表学术论文和科研成果等。教师在提供毕业设计选题过程中，也要注重毕业设计课题的综合性和创新性。因为在创新性实践教学环节，需要学生查阅英文资料，而且开发环境也是英文版，所以该环节也涵盖了CDIO能力大纲中的外语交流能力。

软件开发课程群实践教学中两个主体分别是教师和学生，为了培养学生的工程实践能力，显然教师也需具备CDIO能力。为了提高主讲教师的工程经验，学校派遣教师去企业进行为期半年的工程实践锻炼培养。此外还邀请软件开发企业的项目经理到校对教师和学生进行短期培训。学校也鼓励教师承接企业委托的横向项目开发，通过实实在在的企业课题提高教师的工程实践能力。

4 学生实践教学的评价机制

为了保证软件开发课程群实践教学体系的良好运行，必须建立起一套易于操作的评价机制，对实践教学中涉及的各项能力进行有效评价。对学生的评价机制贯穿整个学习过程，包括学生学习评价机制、实验评价机制、课程设计评价机制、实习评价机制、毕业设计评价机制等等。实践教学的具体考核方法如表2所示。

表2 软件开发课程群实践教学考核方法

上表中，综合性和设计性实验由于涉及学生综合应用知识的能力和工程实践能力，仅仅看报告并不能客观评价一个学生，因此需要学生做课堂答辩，除了当堂演示系统运行之外，还要叙述自己的系统设计思路，并回答教师提问。课程设计为小组团队完成，为了考察一个学生的团队协作能力，协作能力的好坏小组成员最清楚，因此需要组员对考核者做小组评定。创新性实践教学是对学生更高层次的培养，并不需要每个学生都必须完成该项考核，对那些综合素质较高、创新能力强的学生，通过他们的获奖证书、发表的科研论文、申报的专利或者参与科研课题的总结报告，由班主任进行考核评定，作为学生评优、评先的重要依据。通过上表所述的各项考核方法，我们对学生基于CDIO的各项能力有一个客观的评价标准，使老师及时分析学生情况，从而为进一步调整优化工程化教学实践要求提供依据。

5 结束语

教学改革的最终目的是培养符合市场和社会需求的工程实践型人才，学生软件开发能力的培养是适应社会对计算机专业人才的需要。本文通过分析软件开发课程群和CDIO工程教育模式的特点，同时综合考虑应用型本科高校对学生的培养目标，对软件开发课程群的实践教学改革进行了探讨。软件开发课程群实践教学是一个多层次、全方位、重应用的完整体系，以培养学生CDIO能力为目标，包括实验教学、课程设计、顶岗实习、毕业设计及创新性实践活动等，从基础到课程综合知识的运用，到真正的软件开发流程训练，到学生创新思维能力的培养，一步步地将计算机专业学生培养成社会有用的软件人才。实践结果表明，本课程群实践教学体系一是能满足不同学生层次的学习需要；二是通过真实的企业环境进行工程化培训，学生的学习目的明确，团队意识、职业素养和就业能力等方面均有明显提高；三是通过校企实践教学基地的实训及创新实践教学的训练，部分学生的创新能力明显得到了提高，为今后研究性学习打下了坚实的基础。

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基金项目：江西省教科规划课题（11YB225），南昌工程学院教改课题“基于CDIO教学理念的《数据结构》综合性、设计性、创新性实验项目的开发与实践”、“应用型本科信息类专业软件开发课程群的研究与实践”。

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