基于Competition—CDIO的卓越軟件工程師培養模式研究

摘要：針對在師范院校中如何培養卓越軟件工程師的問題，將競賽與CDIO工程教育模式相結合，提出了基于Competition-CDIO的卓越軟件工程師培養模式，即在培養人才的過程中采用CDIO工程教育模式，并鼓勵學生參加各種競賽，通過競賽取得優秀的成績來證明師范院校也可以培養出卓越的軟件工程師，并詳細闡述了該培養模式的具體方案。本校軟件工程專業教學改革實踐表明，該培養模式具有一定的特色，人才培養質量得到了很大的提高。

關鍵詞：師范院校;卓越軟件工程師;CDIO;培養模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0049-03

2011年國家教育部提出了“卓越工程師教育培養計劃”[1]（簡稱“卓越計劃”），目的在于培養和造就一大批創新能力強、能夠適應社會經濟發展需要的高質量工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。玉林師范學院為了更好地貫徹落實卓越計劃，于2012年在本校創辦了四個“卓越人才教育培養實驗班”，軟件工程專業的“卓越軟件工程師培養實驗班”就是其中的一個。那么，如何才能培養出卓越的軟件工程師？通過研究近年來國際工程教育模式改革的成果，確定了培養卓越軟件工程師的教育模式主要采用CDIO工程教育模式。[2]

CDIO工程教育模式是近年來國外關于工程教育模式改革的一個重要成果，CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）的縮寫[3]，是由麻省理工學院等四所大學通過幾年的研究、探索和實踐建立的工程教育模式，它是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。CDIO工程教育模式以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習，不僅有助于工程教育課程的設置及教育方法的研究，而且還推動考核標準的制訂，為我國現行的高等工科教育提供了一定的借鑒作用，但是理論與實踐的結合是具體的、歷史的結合，我國的教育教學改革在借鑒CDIO工程教育模式的時候，必須考慮本國的國情和每個學校的具體情況，客觀分析CDIO工程教育模式的利與弊，研究并提出適合本土化的CDIO工程教育模式。[4-9]本校是一個師范院校，對存在于師范院校中的非師范專業軟件工程專業而言，外界肯定會對師范院校是否能培養出卓越的軟件工程師存在質疑，為了解除外界對師范院校培養出卓越軟件工程師的疑惑，最好的方法就是通過參加各種競賽獲得優秀的成績來證明師范院校也可以培養出卓越的軟件工程師，所以結合本校的實際情況提出了基于Competition-CDIO的卓越軟件工程師培養模式，即以競賽為導向的CDIO的卓越軟件工程師培養模式。

一、確定培養目標

CDIO工程教育模式的培養大綱認為人才培養必須以專業理論為基礎，關注實踐，強調卓越工程師培養的核心信念是個人、人際交往的能力以及產品、過程和系統的建造能力，必須在真實的工程實踐和解決問題的過程中取得。

當前社會對于軟件工程人才的需求主要考慮人才的專業能力和關鍵能力。從專業能力方面而言，軟件工程人才應該掌握數據結構、算法、數據庫、軟件工程等知識，具備編程能力;而從關鍵能力方面而言，軟件工程人才應該有參加項目或者實習的經歷，具有職業道德和團隊合作的精神，具備自主學習能力、獨立解決問題能力和語言溝通能力。

從CDIO工程教育模式培養大綱和社會對軟件工程人才的需求來看，兩者對于人才的培養應該具備的能力要求是一致的，均強調了人才培養的關鍵在于個人的努力，而努力的方向就是要通過不斷地在項目中進行實踐探索，只有在實踐探索過程中不斷積累工程經驗才能獲取卓越人才所具備的能力，因此根據CDIO工程教育模式的培養大綱和社會對軟件工程人才的需求制定了本校軟件工程專業人才的培養目標是：旨在培養德、智、體、美全面發展，掌握計算機軟件理論基礎和基本技能，具有工程實踐能力，能運用先進的工程化方法、技術和工具從事軟件分析、設計、開發、維護等工作，具有軟件開發和項目組織的能力與經驗，具有創新、創業意識，具有競爭和團隊精神，具有良好的外語運用能力，能適應技術進步和社會需求變化的應用型與復合型卓越軟件工程師。

二、構建課程體系

CDIO工程教育模式的實踐過程主要包括了四個階段，即構思階段、設計階段、實現階段和運行階段。根據這四個階段的特點，將軟件工程專業的專業課程劃分為四種不同類型的課程，即專業基礎課程、開發設計課程、實踐訓練課程和實習、畢業設計，并關聯到級別不同的競賽，構建出軟件工程專業人才培養的課程體系結構，如圖1所示。課程體系結構的實施過程是自下向上進行的，通過對專業基礎課程的學習和參加校級的競賽使得學生能夠掌握基礎知識，對軟件工程專業有一定的認識了解，同時開始關注軟件產品，并在使用軟件的過程中學會思考各種軟件的優缺點;對各種軟件的優缺點有了認識，就有想自己進行開發設計軟件的想法，接下來就進入到開發設計課程的學習，循序漸進地不斷學習和掌握開發設計軟件各門課程的知識和工具，并參加省級競賽進一步提高自己對開發設計的熟練程度;掌握開發設計軟件的知識和工具，下面就開始進入實踐訓練課程，將已掌握的知識和工具進行整合，通過不斷地進行實踐訓練積累開發經驗，同時參加國家級競賽來驗證自己的實力;經過一定時間的實踐訓練，學生的實踐動手能力有了很大的提高，想到企業進行實戰鍛煉，于是進入到實習、畢業設計階段。通過將CDIO工程教育模式的四個實踐階段、專業課程和競賽級別進行有機的聯系，使得學生的學習興趣提高了，增強了學習的信心，有利于培養學生的實踐能力和創新能力，從而達到人才培養的目標。

從圖1中可以看到軟件工程專業的專業課程有四種不同類型的課程，即專業基礎課程、開發設計課程、實踐訓練課程和實習、畢業設計等，其中專業基礎課程是本專業學生在校期間必修的課程，主要包括的課程有：計算機導論、數據結構、計算機組成與匯編語言、數據庫原理、操作系統原理、計算機網絡、軟件工程導論、軟件體系結構、Web應用技術、軟件測試理論、軟件項目管理、軟件工程經濟學、企業管理信息系統、計算機網絡應用技術、Linux技術、計算機安全、電子商務、物聯網技術等;開發設計課程是本專業學生要求掌握的開發設計的工具，主要包括的課程有：高級語言程序設計（C語言）、面向對象程序設計、UML系統建模與分析設計、算法設計與分析、軟件測試工具、移動應用程序設計等;實踐訓練課程是通過理論的學習后，要求學生能夠應用理論知識做相應課程的實踐訓練，通過實踐訓練來提高實踐動手能力，實踐訓練課程占總學分的31%，通過加大實踐課程比重，倡導學生自主性學習，主要包括的課程有網頁制作工程實訓、程序設計工程實訓、數據庫應用工程實訓、應用軟件架構工程實訓、軟件項目實踐工程實訓等;實習、畢業設計則是學生通過在校的學習后作為考查學生三年來所學到的知識的課程，主要包括的課程有專業綜合技能、企業見習、實習，畢業設計等。在課程學習結束后，安排經驗豐富的教師指導學生參加各級各類不同的競賽來提高學生學習的積極性、主動性，鞏固課程知識的學習。而學生參加的競賽主要分為三類：校級競賽、省級競賽和國家級競賽。通過循序漸進地從級別較低的競賽向級別更高的競賽邁進。校級競賽一般適合大學一年級的學生參加，比如硬件識別與裝機大賽、網頁設計大賽、計算機裝機大賽和基礎技能大賽等，在學習了專業基礎課程后就可以參加相應的比賽，學校通過搭建全民參與“勤動手、練技能、長本領”的大練兵、大比武的技能競賽平臺，為學生構筑了展示和提升自我能力的學科競賽平臺，形成了“以競賽促學風，以競賽提素質”的良好氛圍。省級競賽和國家級競賽一般適合大學二年級以上的學生參加，參加校級競賽后讓學生增強了信心，為了讓學生在競賽中取得更多的滿足感和成就感的同時，我們注重突出重點、樹立標桿，重點組織學生參加全國、全區知名度較高、影響力較大的專業競賽，如“紅旗杯”全國大學生開源軟件技術競賽（國家級）、“藍橋杯”全國軟件專業人才設計開發與創業大賽（國家級）、全國計算機仿真大賽（國家級）、全國大學生數學建模大賽（國家級）、中國“軟件杯”大學生軟件設計大賽（國家級）、廣西計算機應用大賽（省級）和“挑戰杯”廣西大學生課外學術科技作品競賽（省級）。通過參加省級競賽和國家級競賽來打造本校專業競賽的亮點，以競賽建設品牌，達到“以賽促學”的目的。

三、完善管理模式

CDIO工程教育模式提出了評估結果的12條標準[10]，分別為：背景環境、學習效果、一體化課程計劃、工程導論、設計實現的經驗、工程實踐場所、一體化學習經驗、主動學習、提高教師工程實踐能力、提高教師的教學能力、學習考核、專業評估。這12條標準主要強調評估三方面，即學生、教師和環境資源，因此將采用CDIO教育模式的評估標準分別從學生、教師和環境資源三方面建立相應的管理模式，從而保障人才的培養質量。

學生方面，主要采用“3+1”管理模式、雙導師制和競賽制。“3+1”模式要求學生在本科培養階段必須保證3年在校學習理論知識和實踐操作訓練的時間和累計1年在企業學習的時間。在校學習理論的時間主要學習軟件專業的全部課程，在企業學習的時間主要進行操作技能，軟件工程師崗位能力必需的培訓。雙導師制是指每位學生從入校時就指派一名學校導師和企業導師，按照“術業專攻，雙劍合并，分工協作，有機配合”的原則充分發揮校內導師與企業導師的優勢，共同負責培養學生的全過程。學校導師每周與學生見一次面進行溝通交流，引導學生樹立良好的學風，明確目標，積極向上，促使學生身心的健康成長，同時進行專業指導，解決學生在學習過程中遇到的困難。企業導師則由有豐富工程實踐經驗的企業工程人員來擔當，主要指導學生在企業實踐階段的培訓，布置開發項目的任務，鼓勵學生積極參與到項目中，為學生提供知識、技術方面的指導，讓學生能夠真正參加工程實踐，感受真實的企業生產文化。競賽制是指要求學生在第六學期必須通過“全國軟件專業人才設計與開發大賽”預選賽三等獎及以上，或取得計算機技術與軟件專業技術資格（水平）考試初級資格級別，通過參加競賽或考試來促使學生認真學習，獲取比賽優秀證書或取得相應的技術資格證書，為今后找工作打下堅實的基礎。

教師方面，主要采用“引進來”和“送出去”的管理模式。”“引進來”是指引進高學歷，有科研工作經驗和具備一定團隊組織能力的高素質的人才，通過“引進來”可以活躍學校的學科與科研氛圍，促進學校的學科建設和科研發展，給學校注入新的活力，還可以促使在職的教師自覺加強學術交流、提高科研能力，增強學科意識，不斷完善自己、提升自己。“送出去”是指將教師送到企業去鍛煉，讓教師能夠及時了解行業的新技術和新設備，了解企業的需求，并能夠參與到企業的工程實踐活動中，如企業的產品開發、設計以及維護，從而使得教師能夠提高教師自身的工程素質和工程教育能力，只有這樣才能給予學生足夠的實踐指導，避免學生走向誤區。此外還可以通過產學研結合的方式，讓教師與企業開展橫向科研課題，共同參與企業的攻關項目，促進科研成果向生產力轉化，同時使教師獲得實際工程的經驗。

環境資源方面，把學校最好的資源提供給實驗班的學生進行使用，為學生提供了專門的教室和實踐基地，使得學生可以在固定的場所學習，充分地進行課外的溝通交流，共同協作完成項目。學校加強與行業內大企業的合作，如工信部國信藍點咨詢有限公司、深圳達內軟件有限公司、云南思普實習基地、上海智翔信息科技股份有限公司、中國移動公司、中國電信公司、深圳計算機協會等，成立了專業指導小組，共同制定培養模式，每年均安排學生到這些大企業進行見習或實習，讓學生提前與社會接軌，了解企業的運作，明確企業所需人才應具備的能力。

四、創新教學方法

CDIO是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中表達，它為工程教育創造出了一個合理、完整、通用、可概括的教學目標，其重點是將個人的、社會的和系統的制造技術和原理相結合，使之適合工程學的所有領域。針對培養卓越軟件工程師的要求，為了達到人才培養的目標，結合軟件工程專業的特點，根據CDIO工程教育模式的教學理念制定了人才培養的教學方針是堅持以學生為中心，理論為支撐，實踐為索引。

根據人才培養的教學方針，將CDIO理念中所倡導的產品研發到運行的工程實踐框架導入到實踐教學過程中，主要采用案例教學與任務驅動教學法等多種教學方法，改進原來以教師為主體的導入式教學，引入以學生為中心的啟發式教學。為了培養學生的團結協作精神，引入EEPO有效教學方式，采用小組合作學習方式，根據學生的能力進行合理分組，對小組中的每一位成員進行明確的分工，按照項目的人員管理要求設置項目經理，系統分析員，系統設計員和程序員等角色，明確分工有助于學生參與到項目的開發過程中，分工角色也可以轉換，以便讓更多的學生得到更多的鍛煉。課堂的教學案例設計主要以與學生日常生活密切相關的案例為主，激發學生的學習興趣，通過將案例與課本中的抽象理論進行聯系，使得學生能夠快速理解和掌握理論知識，為了讓學生將理論知識與實際應用相結合，與企業工程師聯合，將工程實際問題帶入課堂，通過在學習小組內對設計方案、成本估算、生產、檢驗等進行交流，為學生提供思考問題和討論問題的時間和空間，促使學生采用自主思考和協作學習等方法來主動學習，尋找解決問題的方法，同時學生綜合運用所學專業知識分析、解決工程實際問題的能力，從而使學生理解理論與應用之間的聯系。

五、結束語

玉林師范學院成立軟件工程專業的“卓越軟件工程師培養實驗班”近兩年時間，本校教師堅持按照基于Competition-CDIO的卓越軟件工程師培養模式來對實驗班的學生進行培養，經過全體師生兩年來的共同努力，實驗班的學生在自主學習能力、動手能力、創新能力、交流能力、協作能力、社會實踐能力等方面得到了全面提高，學生正朝著卓越軟件工程師的目標不斷前進，學校形成了“以賽促學、以賽促教、以賽育人”的良好局面，促進了課程教學改革和人才培養質量的提高，主要的實踐成果如下：

1.以競賽增強信心和斗志

學生參加專業競賽的獲獎人數及獲獎的級別逐年遞增，學生的競賽水平、教師指導競賽的水平逐年提升。近兩年來，共有32人次獲得省級以上專業競賽的獎勵，提高了學校的知名度。優秀的競賽成績鼓舞了學生參加競賽的興趣和熱情，同時也增強了學生努力學好專業知識和技能的信心與斗志。

2.以競賽帶動創新創業

依托學校的大學生創新基地，指導并訓練學生參加專業競賽，形成了“社團-基地支撐，競賽-項目大賽引領，實戰訓練-成功創業”的創新創業教育思路，帶動了更多的學生參與到科技創新的學習、攻關、創業實踐和服務地方經濟發展的活動中，實現了競賽與創新創業一體化的培養。

3.以競賽促進全面發展

通過競賽，學生能夠更好地整合專業知識，將這些知識應用于實際生活中，并進行一定的擴展，激發了學生的學習熱情，帶動了學生參加創新創業實踐活動，培養了學生創新能力、獨立分析問題能力和解決問題的能力，增強了競爭意識和團隊合作精神，促進了學生就業能力和就業質量的提高。

參考文獻：

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（責任編輯：王祝萍）