基于CDIO的軟件工程實踐教學體系及改革方法,計算機教學論文

基于CDIO的軟件工程實踐教學體系及改革方法,計算機教學論文CDIO工程教育形式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得I}nutandAliceWallenber基金會近2000萬美元巨額贊助，經過四年的探尋求索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面施行以及檢驗測評的12條標準。軟件工程作為計算機科學與技術及相關專業(yè)教學計劃中一門重要的專業(yè)基礎課，其主要目的是，培養(yǎng)學生運用軟件工程的原則、開發(fā)方式方法和技術進行軟件的開發(fā)和維護。軟件工程實訓課作為一門實踐性課程，對理解和運用軟件工程中的思想與方式方法起著重要的作用。其教學目的在于通過對軟件項目的分析建模與設計開發(fā)，將軟件工程中所牽涉的理論、方式方法和技術綜合應用于軟件開發(fā)的各個階段。1CDIO工程教育形式CDIO代表構思(Conceive)、設計(Desior)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate，它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之問有機聯(lián)絡的方式學習工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面到達預定目的。CDIO工程教育形式是近年來國際工程教育改革的新成果，它倡導做中學的教育理念，其先進可行性已被國內外工程教育改革實踐所證明。該形式有利于解決當下工程教育實踐中還存在重理論輕實踐、強調個人學術能力而忽視團隊協(xié)作精神、重視知識學習而輕視開拓創(chuàng)新培養(yǎng)等眾多問題，十分合適國內工程教育教學經過中各個環(huán)節(jié)的改革。CDIO標準中提出的要求是直接參照工業(yè)界的需求，因此完全知足產業(yè)界對工程人才質量的要求。CDIO工程教育形式已經成為國際工程教育的通用形式。CDIO強調工程實踐教學的重要性，強調培養(yǎng)學生主動學習和動手實踐的能力，分析問題和解決問題的能力，以及培養(yǎng)學生職業(yè)技能和道德，團隊協(xié)作和溝通的能力。這些要求和能力的培養(yǎng)也充分具體表現(xiàn)出在軟件工程綜合實驗教學應用中。2軟件工程專業(yè)存在的問題人才培養(yǎng)是高等教育的永遠恒久主題，而提高質量更是人才培養(yǎng)的關鍵。我們國家高等工科教育的迫切任務是盡快培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，然而我們國家工科的教育實踐中還存在不少問題，如重理論輕實踐、強調個人學術能力而忽視團隊協(xié)作精神、重視知識學習而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。國內外的經歷體驗都表示清楚CDIO做中學的理念和方式方法是先進可行的，合適工科教育教學經過各個環(huán)節(jié)的改革。軟件人才短缺的主要根本源頭是，軟件教育體制調整的速度落后于軟件產業(yè)發(fā)展的速度，關于軟件人才C乏和軟件專業(yè)畢業(yè)生對市場的不適應性問題。我們國家的計算機軟件專業(yè)教育在國際化、標準化方面已經大大落后于先進的國家。經過十多年的發(fā)展，軟件工程已經是信息科學領域中一個非常重要的獨立學科，我們國家普通高校軟件工程專業(yè)存在的問題也凸顯出來.2.1教學內容陳舊固然當前出版有很多不同版本的教學資料，但是這些教學資料內容滯后，不能反映最新理論。教學內容無法跟上發(fā)展迅速的業(yè)界軟件技術，學生學不到最新的專業(yè)技術知識。我們國家很多高校教學資料平均每5年才更新一次，很多計算機理論教學資料都是80386時代編寫的，大大落后于國際軟件業(yè)的發(fā)展。這也是大學生畢業(yè)以后難以勝任軟件企業(yè)要求的主要原因。與之相比，印度APTECH的教學資料每年更新一次。2.2實踐環(huán)節(jié)薄弱教學的實際情況是老師講理論，學生學理論，最后考理論。軟件工程專業(yè)理論知識難度較大，學生很難完全把握吸收，成材率較低。軟件工程專業(yè)的教學與實踐脫離、實踐與社會相脫離等是來歷已久的老問題了，但至今仍然是很多高校面臨的最大問題。要迎接時代的機遇必須從根本上解決上述問題。實驗內容陳舊，跟不上時代發(fā)展需要。固然部分高校開設了綜合性創(chuàng)新性實驗，然而閉門造車，實踐項目紙上談兵，內容缺乏創(chuàng)新，與現(xiàn)實脫節(jié)。這些問題導致了軟件工程專業(yè)畢業(yè)生創(chuàng)新能力缺乏，綜合素質不高，缺少團隊工作能力培養(yǎng)，無法適應社會實際需要。2.3考核方式單一我們學校的軟件工程教學大綱適用于54+18學時的授課與實驗。成績考核:(1)平常表現(xiàn):包括上課，作業(yè)完成情況占10%。(2)實驗成績占20%。(3)期末考核卷面成績占70%?？荚嚨姆绞绞枪P試(閉卷)，由于主要是考理論知識為主，所以考試前學生就突擊背理論，結果考試合格了，但是課程知識并沒有得到較好的理解和把握，考完試就忘得一塵不染了。3軟件工程詳細改革內容軟件工程專業(yè)是實踐性很強的學科專業(yè)。借鑒CDIO大綱對工程師的培養(yǎng)目的，我們對軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)也應該首先立足于加強專業(yè)基礎性知識的學習和基本技能的把握。并在這里基礎上開展實踐教學環(huán)節(jié)改革，倡導產學研結合，在實踐中培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和合作溝通能力，為社會輸送合格人才。①以案例引導為主的啟發(fā)式教學。案例教學能夠實現(xiàn)教學相長。師生之問平等的討論、探究知識，能爭強學生理解知識的印象。案例教學能充分調動學生學習的積極性和主動性，能提高學生學習軟件工程課的濃烈厚重興趣。案例教學能使抽象的軟件工程知識詳細化、生動化、形象化、直觀化，深切進入淺出，學生易于理解，有利于提高課堂教學效率。我校軟件工程的教學分為兩個學期，第一學期主要采用理論和實驗相結合的方式進行，以理論為主，實驗為輔。第二學期純粹是實驗教學，培養(yǎng)學生綜合開發(fā)軟件的能力。第一學期的實驗都是基礎性實驗，以一個個小小的案例為引導，激發(fā)學生把握常用的軟件開發(fā)工具的興趣。如畫DFD時以銀行儲蓄系統(tǒng)為例，畫用例圖時就以圖書管理系統(tǒng)為例。第二學期的實驗為綜合性實驗，也是采用案例教學，傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方式方法以期刊管理系統(tǒng)為例，面向對象軟件開發(fā)方式方法以研究生培養(yǎng)管理系統(tǒng)為例。案例貫穿從系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)編碼、軟件測試、軟件維護整個軟件開發(fā)經過，極大的提高教學效果。②以項目驅動為主的實踐教學。項目驅動式教學主要針對企業(yè)技術應用需求，以項目開發(fā)為主導，以理論知識和項目用例講解為前提，即學即用，在編程中消化吸收所學知識，在解決項目開發(fā)的實際問題中使所學技術到達熟練應用。按照CDIO工程教育理念，將實踐環(huán)節(jié)與軟件工程生命周期進行融合，根據(jù)構思、設計、實現(xiàn)和運作進行組織;CDIO實踐分為:基礎性實踐、綜合性設計性實踐，開放性實驗。第一學期主要完成基礎性實驗，第二學期主要完成綜合性實驗。在綜合性實驗中，將一個完好項目作為案例，通過該案例項目將該實踐環(huán)節(jié)的主要內容貫穿起來，使得實踐的內容成為一個有機的整體，提高學生的動手興趣，改善實驗效果。在詳細的施行中，結合學生的基礎，將案例項目進行分解，將這些分解后的項目模塊部署到整個學習經過中，強調做中學的CDIO理念。實訓的項目模擬軟件公司實際的開發(fā)流程，用14周時問完成一個選定的系統(tǒng)，每10人分成一組，華而不實根據(jù)白己的意向和老師的布置設置各種崗位，包括項目經理、技術總監(jiān)、數(shù)據(jù)庫管理員、編碼人員、測試經理、測試人員、配置人員等。所有成員都要介入編碼，兼任其他職務的同學能夠減少一些編碼量，詳細模塊由項目經理劃分。測試經理要熟悉測試流程，從項目的設計階段開設就劃分測試任務，有兩名或三名專職的測試人員，編寫測試用例，對每個階段的成果進行測試，及時反應到開發(fā)人員那里，并對開發(fā)人員修改后的程序再次進行測試。項目制作經過中各種服務器的配置，以及完成之后項目的部署要由配置人員完成。老師在整個實訓經過中擔任參謀和評審員的角色，盡量讓學生最大化介入真實項目。除非學生的工作十分不合理或者錯誤非常嚴重，否則不要打斷其工作，允許學生走一定的彎路。只要學生真正通過白己的實踐，才會留下深入的印象，在今后的工作中汲取教訓。③轉變實踐環(huán)節(jié)的考核方式方法，加強團隊合作精神的培養(yǎng)。CDIO培養(yǎng)大綱既強調學生個人能力提高，同時更強調人際團隊能力的培養(yǎng)。在CDIO實踐課程體系中，我們堅持做中學和基于項目的教育和學習的原則，通過構建項目情景形式，培養(yǎng)學生應用能力、工程能力和素質，全方位地發(fā)展學生動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識，讓學生建立團隊協(xié)作精神。主張不同的能力用不同的方式進行考核，建立多樣化的考核方式。為了能夠科學、合理地對學生的各種能力進行考核，針對不同類別的課程、結合的理念、設計考核與評價模型，通過不同的考核方式來實現(xiàn)對學生的白學能力、溝通與溝通能力、解決問題能力、團隊合作能力和創(chuàng)新能力等五種能力進行考核與評價。在軟件工程綜合實驗課程教學中，我們對傳統(tǒng)的考核方式進行了改革和探尋求索。根據(jù)軟件工程教育的特點，考核內容注重團隊成績和個人奉獻的兼顧，注重實踐經過制品質量和項目最終作品的平衡。考核方式采用主講老師、團隊指導老師和項目經理一同給出各個階段的評分。團隊總評成績通過對項目進度、成果質量、文檔規(guī)范程度及質量和團隊合作精神等兒方面加權計算獲得。各團隊的總評成績占該團隊成員個人總評成績的50%;個人總評成績的其余50%由個人在團隊中的奉獻大小和工作態(tài)度決定。按考核結果評選出一個優(yōu)勝團隊并給予獎勵。具體的分配如表1所示:④以程序設計競賽為契機，加強校內實訓中心建設。僅僅依靠課堂教學和實踐環(huán)節(jié)，顯然是不能知足CDIO培養(yǎng)大綱的要求的。對于校內環(huán)節(jié)，我們以程序設計競賽為契機，積極推進研究性創(chuàng)新性實驗項目的開展。我校開創(chuàng)建立了軟件工程實驗室在培養(yǎng)學生實踐動手能力方面發(fā)揮了特別宏大的作用。在2018年和2020年全國軟件專業(yè)人才設計與開發(fā)大賽全國總決賽中均表現(xiàn)不俗。這些都充分具體表現(xiàn)出了實踐教學環(huán)節(jié)改革在專業(yè)人才培養(yǎng)上獲得的成果。但僅有一個實驗室顯然是不夠的，應積極推進軟件測試實驗室、軟件研發(fā)中心實驗室等的建設，為本專業(yè)學生創(chuàng)造一個良好的實踐開發(fā)環(huán)境。軟件工程綜合實驗是一門理論性和工程性都很強的專業(yè)實踐課，這對授課和實驗老師提出了挑戰(zhàn)，也對現(xiàn)有的教學形式和教學方式方法提出了挑戰(zhàn)。為此，我們結合案例教學形式，對傳統(tǒng)的項目驅動教學形式進行了重構，提出了案例引導、項目驅動的教學形式。針對課程目的和特點，結合案例教學方式方法和項目驅動教學形式的優(yōu)點，我們采用案例引導、項目驅動的教學形式，以學生為中心，在案例引導和團隊指導老師的指導下，根據(jù)軟件工程方式方法和經過，完成軟件工程綜合實驗。4結束語初次將CDIO理念應用于軟件工程課程的教學，并將CDIO理念貫穿于實踐教學始終，對探尋求索先進教育教學形式、提高我院的教學質量和辦學水平、強化老師的教育教學科研意識、培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質應用型人才，實現(xiàn)特色辦學的目的，具有重要的現(xiàn)實意義和創(chuàng)新意義，將對學院的教學改革工作起到良好的示范作用;CDIO改革的目的是為學生提供一種在實際系統(tǒng)和產品的構思一設計一施行一運行的背景環(huán)境下強調工程基礎的工程教育，使學生能夠把握深切厚重的技術基礎知識;領導新產品和新系統(tǒng)的開發(fā)與運行;理解工程技術的研究與發(fā)展對社會的重要性和戰(zhàn)略影響。將CDIO理念引入教學，針對軟件工程課程當前存在的問題，通過加強實踐環(huán)節(jié)、案例引導、項目驅動等改革措施，改變了以往課程理論太多，學生有枯燥感的局面，彌補了課堂教學與實際應。用問的斷層，提高了教學質量。學生對實驗方式改革的評價:這種實踐加討論的方式，讓我們很容易找到學習的動力與目的，在內在動力的推動下進行學習能夠讓我更快地進入學習的狀態(tài)，更準確把握相關的知識。一種將知識應用的能力，一種獲取知識的能力。一種為了設計產品而不是為了完成作業(yè)的能力。更重要的是，我們逐步重視溝通及比照。假使只是白己一個人做，很多的原理恐怕是難以弄清楚的，局限性及定勢思維也會很嚴重地阻礙發(fā)展。通過溝通比擬?，發(fā)現(xiàn)白己忽略的地方，了解多種設計思路，比擬優(yōu)劣，討論更好的方案，這些都對我們的學習有很大的幫助。通過CDIO我們學會了科學地分工，懂得了認真嚴謹態(tài)度對于團隊的重要性，?也明白了要充分信任白己的組員。白己體驗學來的知識總是最牢固和最生動的。每個能發(fā)明創(chuàng)造的人并非把握了人類所有的知識才成功的，而是打破常規(guī)，把不可能變成了可能，利用有限的知識創(chuàng)新。以下為參考文獻:[1]齊治昌，譚慶平，寧洪.軟件工程[M].北京:高等教育出版社，2004.[2]才智，趙春剛，顧澤元.基于CDIO形式的軟件工程課程教學改革[J].經濟師，2018.[3]教育部軟件工程學