CDIO教學模式在Java系列課程實踐教學體系建設(shè)中的應(yīng)用

劉冰月 劉蕾

摘 ?要：針對目前我國工科教育模式中存在的一些重點問題，如重理論輕實踐、強調(diào)個人學術(shù)能力而忽視團隊合作精神、重視理論知識的講授而忽視創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)等問題，為盡快培養(yǎng)與實際市場需求接軌的軟件工程應(yīng)用型人才，軟件工程專業(yè)依托“教育創(chuàng)造學生價值”的理念，重點強調(diào)知識運用的重要性，探索適合學校和本專業(yè)發(fā)展的CDIO教育模式，讓學生以自發(fā)的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式進行學習。在深入分析企業(yè)開發(fā)崗位的人才需求的基礎(chǔ)上，確定了Java系列課程的知識體系構(gòu)成以及相應(yīng)的課程體系結(jié)構(gòu)，開展了面向應(yīng)用型高校的開放式Java系列課程實踐教學體系建設(shè)。

關(guān)鍵詞：知識運用;CDIO;應(yīng)用型高校;Java系列課程實踐教學體系

中圖分類號：TP31 ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract：At present，there are many problems in the practice of engineering education in China，such as emphasizing on theory while neglecting practice，emphasizing personal academic ability while neglecting teamwork spirit，and paying attention to theoretical knowledge teaching while ignoring innovation ability cultivation.In order to cultivate application-oriented talents meeting the requirements of software engineering industry，this paper explores the CDIO education mode suitable for school and professional development.Based on the idea of Education Creates the Value of Student，we emphasize on the importance of knowledge utilization to motivate students to study in an active and practical way and to find out connections among relevant courses.Based on an in-depth analysis of the talent demands for software development in enterprises，the paper decides the knowledge system structure of the Java courses and the corresponding curriculum architecture，presenting the construction of practical teaching system for application-oriented universities.

Keywords：knowledge utilization;CDIO;application-oriented colleges;practical education system of Java courses

1 ? 引言（Introduction）

CDIO是英文Conceive（構(gòu)思）、Design（設(shè)計）、Implement（實現(xiàn)）、Operate（操作）首字母的縮寫，它繼承和發(fā)展了歐美20多年來的工程教育改革理念，代表了國際工程教育的發(fā)展方向。

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機構(gòu)經(jīng)過四年的探索研究，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)、全面實施，以及檢驗測評的12條標準[1]。

2 在Java實踐教學體系中應(yīng)用CDIO的必要性（Necessity of using CDIO in Java practical education system）

大連東軟信息學院建校以來，一直強調(diào)知識的運用比知識的擁有更重要。在這樣的理念驅(qū)動下，學院開始探索適合學校發(fā)展和學生發(fā)展的CDIO教育模式。探討課程體系的合理構(gòu)成和承前啟后的關(guān)系，讓學生以自發(fā)的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式開展學習。

為了配合學院教學改革，軟件工程專業(yè)的Java系列課程實踐教學體系也開始進行以CDIO理念為指導思想的教學資源體系建設(shè)，其必要性主要有以下幾點：

其一，符合當前企業(yè)實際用人需求標準。隨著全球產(chǎn)業(yè)對IT人才日益增長的需求，與之相反的，各大高校相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)率卻呈現(xiàn)下降趨勢，產(chǎn)生這一矛盾的本質(zhì)原因在于，一方面目前高校重理論輕實踐的教學導向?qū)е屡囵B(yǎng)的畢業(yè)生實際動手能力和工程實踐能力不足，畢業(yè)后無法無縫對接企業(yè)的實際用人需求;另一方面，IT企業(yè)的用人標準從單純考慮人才本身業(yè)務(wù)能力，漸漸過渡到越來越注重人才的團隊合作、專業(yè)道德、創(chuàng)新創(chuàng)造能力等非業(yè)務(wù)方面的素質(zhì)。因此，如何培養(yǎng)出業(yè)務(wù)能力和其他非業(yè)務(wù)能力素質(zhì)“雙高”的應(yīng)用型IT人才已經(jīng)成為目前高校教育改革的焦點問題，也將成為教育教學改革發(fā)展的必然趨勢。

其二，與大連東軟信息學院本身的發(fā)展定位密切相關(guān)。為了充分發(fā)揮學院產(chǎn)學辦學的優(yōu)勢和特色，盡早實現(xiàn)有特色、高水平IT應(yīng)用型大學的建設(shè)目標，對傳統(tǒng)的教學方法進行深入改革已經(jīng)成為非常重要并且是首要的任務(wù)。定位為IT應(yīng)用型大學的大連東軟信息學院，從建校以來便致力于培養(yǎng)本領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用型人才，奉行“做中學、學中做、精講多練”的教學思路，注重培養(yǎng)學生的實踐能力和工程能力，多年的實踐教學探索積累的豐富經(jīng)驗和成果，為CDIO教學改革打下了非常堅實的基礎(chǔ)。

其三，長期以來，編程類課程更多的是聚焦于基礎(chǔ)知識、語法結(jié)構(gòu)的講解，而作為項目開發(fā)中非常重要的團隊合作、項目工程經(jīng)驗的積累往往被忽視[2]。尤其在國內(nèi)，目前大多數(shù)教材都是傳統(tǒng)的編撰方式，以講解語法為主，每個知識點配置的案例過于簡單，沒有實際的項目應(yīng)用場景的構(gòu)思和設(shè)計，缺乏對學生項目工程能力方面的培養(yǎng)和訓練。為了培養(yǎng)學生良好的團隊協(xié)作精神、系統(tǒng)分析及實際動手能力，可以在畢業(yè)后更快地適應(yīng)企業(yè)真實工作氛圍，并盡可能地貼近企業(yè)實際用人需求，那么在大學期間將CDIO教學理念引入到Java程序設(shè)計系列實踐課程中，就是十分必要的，對于培養(yǎng)學生的實踐能力、工程能力、合作能力等都具有深遠的意義。

3 ?Java系列課程實踐教學體系的建設(shè)（The construction of Java practical education system）

3.1 ? Java系列課程實踐教學體系建設(shè)思路

（1）建立完整的實踐教學體系

在對當前企業(yè)開發(fā)崗位人才需求的充分調(diào)研基礎(chǔ)上，確定了人才培養(yǎng)的知識構(gòu)成，以及相應(yīng)的課程體系結(jié)構(gòu)，逐漸形成一個由Java語言程序設(shè)計、Java技術(shù)項目訓練、Web開發(fā)技術(shù)（Java）、軟件體系結(jié)構(gòu)與架構(gòu)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)（Android）、項目實訓（Java）等六門課程組成的Java系列實踐課程體系。

這六門課程同屬于Java體系，分別針對Java項目開發(fā)的不同領(lǐng)域，課程目標不同但前后聯(lián)系非常緊密，由它們共同構(gòu)成了培養(yǎng)Java軟件開發(fā)人才的核心課程體系[3]。這六門課程涵蓋了Java技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，保障了學生對Java這一體系的主流開發(fā)技術(shù)的學習和運用。這六門課程相互配合，承前啟后，構(gòu)成了Java系列開發(fā)技術(shù)的一個較為系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系和實踐技能體系。

（2）在實踐教學中貫穿始終的CDIO工程教育理念

Java系列課程的教學重點必然是學生的實踐能力的培養(yǎng)。強化訓練學生的實踐能力，從始至終倡導“做中學”“學中做”的教學方法，在課堂教學中強調(diào)“精講多練”，以項目為導向，引入企業(yè)真實項目案例，將CDIO工程教育理念滲透到課堂教學過程中，以實踐為重點，采用小組成員共同完成項目等形式激發(fā)和訓練學生的實踐能力和團隊合作能力，并將項目的設(shè)計和實現(xiàn)貫穿整個大學四年的教學中。

（3）采用遞進式的五步人才培養(yǎng)模式

在人才培養(yǎng)過程中，采用遞進式的五步人才培養(yǎng)模式。

第一步，在學生修完Java語言程序設(shè)計課程基礎(chǔ)上，具備了計算機基本理論基礎(chǔ)和初級編程能力的前提下，通過大二實踐學期的Java技術(shù)項目訓練，著重訓練學生關(guān)于Java圖形界面編程、網(wǎng)絡(luò)通信編程和數(shù)據(jù)庫編程等方面的能力。

第二步，在學生修完Web開發(fā)技術(shù)（Java）課程的基礎(chǔ)上，掌握了JSP、Servlet、MVC模式等Java Web開發(fā)技術(shù)前提下，通過大三這一個學期的軟件體系結(jié)構(gòu)與架構(gòu)技術(shù)課程著重訓練了學生關(guān)于Java Web開發(fā)和基于第三方框架開發(fā)的能力。

第三步，在學生修完移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，掌握了Android核心組件的前提下，通過大四這一個學期的Java項目實訓，將前面課程的內(nèi)容綜合起來，著重培養(yǎng)了學生對完整項目包括Web端和App端兩種應(yīng)用程序的設(shè)計能力和實現(xiàn)能力，并且對大四下半年的畢業(yè)設(shè)計也起到了良好的鋪墊作用。圍繞實訓內(nèi)容建設(shè)了符合CDIO工程教育的可教學化的Java實訓資源體系，對企業(yè)的案例進行修改和調(diào)整以適應(yīng)教學需求。在接下來的畢業(yè)設(shè)計期間，學生可以獨立設(shè)計和開發(fā)一個完整的Web項目或App項目，透徹了解項目開發(fā)流程和提升實踐能力。

第四步，在學生具備了一定的開發(fā)能力之后，可以進入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院或校企合作基地進行實際項目開發(fā)，承接真實項目任務(wù)，真正實現(xiàn)針對市場需求的能力培養(yǎng)和企業(yè)人才定制培養(yǎng)。

第五步，具備高水準開發(fā)能力的學生最終可直接輸送到公司或企業(yè)進行實習，實現(xiàn)端到端復合型人才培養(yǎng)模式，通過資源優(yōu)勢互補的方式，緊緊圍繞企業(yè)和行業(yè)需求，真正培養(yǎng)出IT行業(yè)迫切所需的工程應(yīng)用型人才。

3.2 ? Java系列課程實踐教學體系建設(shè)路線和實施方案

（1）調(diào)整課程授課內(nèi)容

為了適應(yīng)CDIO工程教育理念的特點，計劃對原來培養(yǎng)方案中的Java系列課程進行改造，形成了以項目為導向、貫穿整個大學四年學習的Java系列課程實踐教學體系。

首先對《Web開發(fā)技術(shù)（Java）》課程內(nèi)容進行調(diào)整，加入貫穿整個課程始終的項目內(nèi)容，以項目為導引講授知識點和語法;為了強化學生的綜合Web應(yīng)用開發(fā)能力，調(diào)整《軟件體系結(jié)構(gòu)與架構(gòu)技術(shù)》課程內(nèi)容，綜合運用之前所學Java系列技術(shù)完整體驗從項目需求分析、設(shè)計、編碼到測試的整個項目開發(fā)流程，引入流行的第三方開發(fā)框架，深入滲透MVC思想和熟悉基于框架開發(fā)的開發(fā)模式，為后來的Java項目實訓和畢業(yè)設(shè)計做好鋪墊;為了提高學生對項目的設(shè)計能力和開發(fā)能力。對《項目實訓（Java）》的授課模式進行調(diào)整，讓學生組建團隊，以團隊合作的形式完成項目的設(shè)計和實現(xiàn)工作，并且重新開發(fā)基于SSM框架的一級項目，引入Bootstrap改進頁面實現(xiàn)，以更適應(yīng)現(xiàn)在企業(yè)的實際需求;為了使學生能夠更好地掌握Java的基本語法。調(diào)整《Java技術(shù)項目訓練》的項目內(nèi)容，在充分考慮了對整個Java系列課程知識點的分析結(jié)果的基礎(chǔ)上來確定這門課程的定位和內(nèi)容，實踐證明這種做法對提高學生實踐能力并對后續(xù)課程的學習確實有顯著的幫助。

（2）修訂TOPCARES-CDIO培養(yǎng)方案、教學大綱和教材

為深化TOPCARES-CDIO的教學改革，重新修訂面向Java方向的專業(yè)培養(yǎng)方案;根據(jù)課程內(nèi)容的調(diào)整情況，重新修訂了《Java語言程序設(shè)計》《Web開發(fā)技術(shù)（Java）》《軟件體系結(jié)構(gòu)與架構(gòu)技術(shù)》《移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)》等四門課的教學大綱，以及《Java技術(shù)項目訓練》《項目實訓（Java）》的項目大綱;計劃出版《軟件體系結(jié)構(gòu)與架構(gòu)技術(shù)》《移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)》課程的CDIO教材。

（3）建設(shè)試題庫、項目庫和案例庫

教學資源建設(shè)是加強學校專業(yè)建設(shè)的有效手段，其中項目庫和案例庫的建設(shè)則是教學資源建設(shè)的重要組成之一。建立和完善項目庫和案例庫，對加強專業(yè)建設(shè)有著重要的現(xiàn)實意義。項目庫建設(shè)引入企業(yè)真實項目或模擬仿真企業(yè)項目，系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)適合本專業(yè)培養(yǎng)目標的基本訓練、專項訓練、綜合訓練項目。

擬對《項目實訓（Java）》建設(shè)一級綜合訓練項目，它需要覆蓋本專業(yè)主要核心課程的內(nèi)容和能力要求。項目實訓期間，主要提供機會讓學生對完整的項目工程進行系統(tǒng)的分析、設(shè)計、實現(xiàn)、測試以及運行，并且訓練學生的團隊合作能力和溝通能力，以團隊合作的形式完成完整的項目設(shè)計與開發(fā)工作。項目來源包括教師主持的科研項目、企業(yè)合同項目、校企合作項目等。

擬對《Java技術(shù)項目訓練》和《軟件體系結(jié)構(gòu)與架構(gòu)技術(shù)》建設(shè)二級專項訓練項目，該項目覆蓋多個課程核心內(nèi)容，包含了這些課程的能力要求。它把這些相互關(guān)聯(lián)課程的知識有機地結(jié)合起來，讓學生在完成項目的過程中體會到各門課程之間是有機的和關(guān)聯(lián)的知識群，而不是孤立的知識點，培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力，能夠?qū)⒅案鱾€課程中學到的知識綜合應(yīng)用于實踐，由此把知識學習與能力培養(yǎng)結(jié)合起來[4]。

擬對《Java語言程序設(shè)計》《Web開發(fā)技術(shù)（Java）》《移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)》等課程建設(shè)三級基本訓練項目。項目引導學生運用所學到的知識要點和能力要點，形成解決實際問題的思路和方法。每個三級項目都服務(wù)課程目標的實現(xiàn)，在整個課程體系中也具有特定的作用。

案例是為實現(xiàn)學生知識、技能和素質(zhì)的養(yǎng)成，對教育教學過程中的一個實際情境的描述。在這個情境中，包含有一個或多個問題或疑難情境，同時包含有引導學生解決問題的途徑。案例庫建設(shè)以課程為單位，以專業(yè)核心課為重點，建設(shè)完善的案例庫。

為了更好地實施教考分離，擬對Java實踐課程體系中的各個課程實施試題庫建設(shè)，初步參與試題庫建設(shè)的課程為《Java語言程序設(shè)計》及《Web開發(fā)技術(shù)（Java）》，根據(jù)建設(shè)情況，依次對其他課程實施建設(shè)。

（4）承接實際項目，籌備和參加Java系列程序設(shè)計競賽

以Java軟件工程師工作室為依托，承接實際項目進行開發(fā)，更好地鍛煉及檢驗教師及學生的實踐能力。

通過組織和參加Java系列的知識性、趣味性的比賽，培養(yǎng)學生正向競爭意識，鍛煉實踐能力，調(diào)動學生的學習興趣和積極性，使學生的專業(yè)知識得到實際運用，增強程序設(shè)計能力，提升學生的創(chuàng)新精神、實踐能力和團隊合作意識。

（5）建設(shè)Java系列課程精品MOOCs

結(jié)合目前新興的MOOCs在線教育模式，對Java系列課程實踐教學體系中的各個課程進行全面的慕課資源建設(shè)，先期建設(shè)了兩門試點課程《Java語言程序設(shè)計》和《移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)》，目前已完成這兩門課程的全部章節(jié)的微課視頻錄制和配套練習、作業(yè)、測試等資源的建設(shè)工作[5]。

計劃在Java系列課程中推行“翻轉(zhuǎn)課堂”“周推制學習”“碎片化教學”等教學方法[6]，在講授某些章節(jié)內(nèi)容時引入線上線下混合式教學方式，提前布置課前學習任務(wù)，在課堂上主要進行核心問題討論，教師對共性問題統(tǒng)一進行指導答疑，充分利用線上資源輔助提升課堂教學效果。

（6）建設(shè)具備工程應(yīng)用能力的Java系列課程實踐教學體系的師資隊伍

教師要成功地完成符合CDIO思想的以項目為導引的教學任務(wù)，首先要對所講授的知識非常熟練，并深刻了解軟件項目的開發(fā)流程，最好具備實際的項目開發(fā)經(jīng)驗和管理經(jīng)驗。我們已經(jīng)建立了一個相對穩(wěn)定的Java系列課程實踐體系內(nèi)課程的主講教師隊伍，這樣做的好處是使授課教師可以將全部精力都集中于幾門課上，有利于授課經(jīng)驗快速充實、豐富和知識的沉淀積累。而且，教師在講授聯(lián)系相對緊密的課程群課程時，能夠觸類旁通并且讓本系列課程的各類知識融會貫通，這樣可以在更高的層面上對所講授課程的知識體系進行宏觀的把控和講解，對教學效果有著質(zhì)的提升。另外，由于建立了一支相對穩(wěn)定的Java系列課程教師隊伍，也可以專門的針對教師隊伍進行本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)研討、科研。

為了迅速提升教師的軟件開發(fā)經(jīng)驗和項目開發(fā)能力，對教師隊伍中的教師進行了分批次的“企業(yè)輪崗實習”，進入真正的企業(yè)開發(fā)環(huán)境，積累實際項目開發(fā)經(jīng)驗，幫助教師提高實踐能力。同時也申報并成功立項了一系列相關(guān)教學軟件開發(fā)項目，在鍛煉了教師實踐能力的同時，也很好地完成了教學管理信息化的改革。另外，還組織了大量Java相關(guān)技術(shù)的培訓，利用寒暑假時間聘請專業(yè)培訓教師來我校進行集中技術(shù)培訓，同時也根據(jù)教學需要安排了相關(guān)教師出去進行專業(yè)進修或培訓。

4 ? 結(jié)論（Conclusion）

綜上所述，基于CDIO理念對Java系列課程實踐教學體系進行改革，是符合當前教育教學改革發(fā)展趨勢的，也是十分必要的?，F(xiàn)階段，我們已經(jīng)在Java系列課程實踐教學體系建設(shè)工作中取得了一些成果，其中包括教學團隊的專業(yè)培訓和師資梯隊建設(shè)、各門課程的課程標準的制定和修訂、以項目為導向的CDIO教材的撰寫、Java系列課程的慕課資源建設(shè)、在兩門試點課程中引入混合式教學改革的嘗試等，已經(jīng)為接下來繼續(xù)深化教學改革積累了非常多的寶貴經(jīng)驗，打下了堅實的基礎(chǔ)。在下一階段，將繼續(xù)深入探討和研究教學改革措施，在夯實當前改革成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)鋪開對整個Java系列課程實踐教學體系的建設(shè)工作，完成剩余課程的全部慕課資源制作，并繼續(xù)在更大范圍內(nèi)深入推進基于CDIO理念的混合式教學改革。

參考文獻（References）

[1] 李忠武，陳麗清.基于CDIO理念的匯編語言程序設(shè)計教學改革探討[J].網(wǎng)友世界，2014（1）：108.

[2] 李健軍，王萌.基于CDIO理念的程序設(shè)計類課程教學改革探索[J].中國外資，2011（22）：219.

[3] 陳觀林，翁文勇，楊起帆，等.基于需求導向的Java應(yīng)用型人才培養(yǎng)探索與實踐[J].計算機時代，2013（11）：66-69.

[4] 張兵.基于TOPCARES-CDIO的IT創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的研究與實現(xiàn)[C].計算機應(yīng)用技術(shù)交流會，2014.

[5] 劉冰月.面向應(yīng)用型高校的Java系列精品MOOCs建設(shè)[J].軟件工程師，2015，18（07）：36-38.

[6] 何昊，李艷花.慕課課程設(shè)計探究——學習場景碎片化的影響[J].教育觀察，2018，7（11）：136-137;141.

作者簡介：

劉冰月（1978-），女，碩士，教授.研究領(lǐng)域：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，軟件開發(fā).

劉 ?蕾（1978-），女，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：數(shù)據(jù)挖掘，大數(shù)據(jù).