新工科背景下的軟件工程專業(yè)CDIO教學(xué)模式研究

吳海濤 邱棟 李福榮

摘要：本文以黃淮學(xué)院軟件工程專業(yè)為例，通過對(duì)CDIO教育模式和軟件工程實(shí)施過程的分析，提出了軟件工程能力培養(yǎng)過程模型，并以此為基礎(chǔ)開展人才培養(yǎng)方案、教學(xué)方法、教學(xué)理念、教材、考試形式、信息化教學(xué)等多個(gè)層次和全方位的教學(xué)改革，從而全面提升學(xué)生軟件領(lǐng)域的系統(tǒng)工程技術(shù)能力和職業(yè)素養(yǎng)，滿足社會(huì)需要，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新工科；軟件工程專業(yè)；CDIO教學(xué)模式

1.研究現(xiàn)狀和項(xiàng)目立項(xiàng)的意義

近年來我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)入新階段，為了應(yīng)對(duì)這種變化，國家提出了“一帶一路”、“智能制造2025”等一系列重大戰(zhàn)略，這些戰(zhàn)略的實(shí)施對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才有大量的需求。我國高等教育在過去十幾年里實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，但是由于人才培養(yǎng)模式不盡合理，不同區(qū)域和層次的高校人才培養(yǎng)目標(biāo)總體上大致相同，專業(yè)培養(yǎng)要求差異性不大，高等教育的潛能被嚴(yán)重束縛。軟件產(chǎn)業(yè)是我國大力發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，重視軟件工程教育，在促進(jìn)我國科技發(fā)展，人才就業(yè)和信息化建設(shè)方面都有重要意義。然而軟件工程教育除了上述高等教育中普遍存在的問題外還存在以下問題：

（1）專業(yè)特色不夠突出。這體現(xiàn)在與計(jì)算機(jī)其它相關(guān)學(xué)科的課程體系區(qū)分度不夠，在教學(xué)中注重軟件技術(shù)而忽略了工程知識(shí)和技能的培養(yǎng)兩個(gè)方面。

（2）課程開設(shè)方向不清晰。軟件領(lǐng)域新技術(shù)、新方法層出不窮，在有限的課時(shí)內(nèi)難以兼顧學(xué)生實(shí)用技能、工程能力、科研能力、創(chuàng)新能力等多種需求。

（3）校企對(duì)接程度偏低。在校企合作過程中從學(xué)校主導(dǎo)的極端走向了企業(yè)主導(dǎo)的極端，沒有充分發(fā)揮校企雙方的特長，實(shí)現(xiàn)深度的校企融合。

（4）應(yīng)用型人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)體系不明確。如何針對(duì)行業(yè)用人需求建立完善的人才評(píng)價(jià)體系，進(jìn)而對(duì)教學(xué)工作起到指導(dǎo)作用是一個(gè)重要的問題。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，近年來國內(nèi)眾多高校軟件工程專業(yè)都對(duì)其進(jìn)行了研究和引進(jìn)，然而大多研究都是由教學(xué)過程出發(fā)來開展產(chǎn)教融合教學(xué)改革的研究，而忽視了該模式對(duì)工程實(shí)施過程的影響。

在應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革持續(xù)深入的大背景下，黃淮學(xué)院國際教育學(xué)院軟件工程專業(yè)借鑒CDIO工程教育模式，立足本專業(yè)特色開展工程教育改革，經(jīng)過近年的持續(xù)研究和探索，已經(jīng)初步形成一套基于CDIO的人才培養(yǎng)模式。該模式以產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，通過系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)知識(shí)、個(gè)人能力、職業(yè)能力、團(tuán)隊(duì)工作和交流能力。在該模式的指導(dǎo)下，學(xué)院建立了軟件工程CDIO實(shí)驗(yàn)班，并成立了軟件工程CDIO實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，為進(jìn)一步深入開展的應(yīng)用型軟件工程教學(xué)改革，建立基于CDIO理念的軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系提供了良好的基礎(chǔ)。

2.研究思路和研究目標(biāo)

本研究從真實(shí)的軟件工程項(xiàng)目出發(fā)，對(duì)軟件工程實(shí)施過程與CDIO人才培養(yǎng)模式進(jìn)行深入分析，將其成熟的思想和方法與我校實(shí)際情況相融合，結(jié)合軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)律，建立一套立足地方高校面向新時(shí)代工程教育的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系。因此本研究的主要改革內(nèi)容有：

（1）按軟件開發(fā)過程的實(shí)際需要開設(shè)課程，積極引入CDIO工程教育模式，建立符合工程化軟件開發(fā)流程的課程體系。

（2）結(jié)合軟件工實(shí)施流程和應(yīng)用型人才培養(yǎng)流程，利用新思想、新方法、新工具，突破課堂地點(diǎn)時(shí)間限制，逐步推進(jìn)授課形式改革。

（3）逐步改革考試形式，選擇部分課程嘗試結(jié)合知識(shí)考核、崗位技能考核、項(xiàng)目實(shí)踐能力來評(píng)價(jià)學(xué)生成績。

（4）深化校企融合，統(tǒng)一軟件開發(fā)過程和人才培養(yǎng)過程，建立以學(xué)校為主導(dǎo)，以企業(yè)要求為標(biāo)準(zhǔn)的人才培養(yǎng)新模式。

（5）依托云平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，融合各課程知識(shí)，建立應(yīng)用型軟件工程學(xué)科知識(shí)體系。

本專業(yè)的研究思路是培養(yǎng)過程結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，將軟件生命周期轉(zhuǎn)化為人才培養(yǎng)周期，以企業(yè)提供的實(shí)際項(xiàng)目為依托，建立若干條符合行業(yè)主流發(fā)展的軟件產(chǎn)品線（如：在線教育、電子商務(wù)、政企信息化、通用內(nèi)容管理），產(chǎn)品線涉及可行性研究、需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、測(cè)試、部署與維護(hù)、評(píng)審與反饋整個(gè)軟件開發(fā)階段，采用Java、.net等主流開發(fā)語言，覆蓋服務(wù)端、PC端、移動(dòng)端，采用面向?qū)ο箝_發(fā)思想，引入統(tǒng)一軟件開發(fā)過程（RUP），按教學(xué)周期對(duì)軟件產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)迭代升級(jí)。對(duì)軟件工程專業(yè)學(xué)生的運(yùn)維能力、軟件測(cè)試能力、軟件開發(fā)能力，軟件編程思維、軟件設(shè)計(jì)能力、軟件分析能力、軟件工程能力及項(xiàng)目管理能力進(jìn)行全方位的鍛煉。根據(jù)上述思路擬解決培養(yǎng)方案、課程體系、知識(shí)體系、授課形式、考試改革、5個(gè)方面的關(guān)鍵問題，以建立一套完整的符合CDIO理念的軟件工程人才培養(yǎng)體系。5個(gè)方面問題詳細(xì)描述如下：

（1）培養(yǎng)方案：以CDIO為標(biāo)準(zhǔn)，制定并不斷完善應(yīng)用型軟件工程人才培養(yǎng)方案。

（2）課程體系：按軟件開發(fā)過程的實(shí)際需要開設(shè)課程，參照CDIO標(biāo)準(zhǔn)，建立符合工程化軟件開發(fā)流程的課程體系。

（3）知識(shí)體系：依托云平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，融合各課程知識(shí)，建立應(yīng)用型軟件工程學(xué)科知識(shí)體系。

（4）授課形式：結(jié)合軟件工實(shí)施流程和應(yīng)用型人才培養(yǎng)流程，利用新思想、新方法、新工具，突破課堂地點(diǎn)時(shí)間限制，逐步推進(jìn)授課形式改革。

（5）考試改革：逐步改革考試形式，選擇部分課程嘗試結(jié)合知識(shí)考核、崗位技能考核、項(xiàng)目實(shí)踐能力來評(píng)價(jià)學(xué)生成績。

3.實(shí)施方案、方法

（1）實(shí)施方案、方法

①培養(yǎng)方案的建立

培養(yǎng)方案以實(shí)際軟件產(chǎn)品為依托，建立生產(chǎn)線，從產(chǎn)品開發(fā)、崗位技能、課程體系三個(gè)層次進(jìn)行分析。企業(yè)導(dǎo)師和專業(yè)骨干教師先對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行立項(xiàng)和分析，再對(duì)軟件開過程中涉及的崗位能力進(jìn)行分析，最后對(duì)所涉及的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行梳理，結(jié)合教學(xué)規(guī)律組織歸納成八個(gè)課程模塊，并根據(jù)專業(yè)需要和學(xué)科需要增加專業(yè)基礎(chǔ)課程體系和學(xué)科基礎(chǔ)課程體系，共10個(gè)課程體系，具體如表1軟件工程應(yīng)用型教學(xué)課程體系三級(jí)分解表所示。

同時(shí)針對(duì)軟件產(chǎn)品涉及的專業(yè)知識(shí)點(diǎn)來開發(fā)教學(xué)資源，結(jié)合教學(xué)資源云平臺(tái)，形成完善的應(yīng)用型教學(xué)體系，在教學(xué)方案實(shí)施中，使教學(xué)單元和產(chǎn)品生產(chǎn)單元緊密結(jié)合，學(xué)生融開發(fā)與學(xué)習(xí)為一體，產(chǎn)品開發(fā)過程即教學(xué)案例學(xué)習(xí)過程。產(chǎn)品開發(fā)過程中形成的代碼、文檔、音頻、視頻也可作為教學(xué)資源導(dǎo)入教學(xué)資源平臺(tái)。

②教學(xué)組織

整個(gè)教學(xué)環(huán)境為企業(yè)環(huán)境，學(xué)生按年級(jí)和能力不同混編成開發(fā)團(tuán)隊(duì)，按能力不同分配開發(fā)任務(wù)，并明確任務(wù)所需技能，學(xué)習(xí)之后應(yīng)立即完成開發(fā)任務(wù)，同時(shí)教師全程指導(dǎo)，教師和優(yōu)秀學(xué)生組成質(zhì)量保證組，確保軟件達(dá)到實(shí)用質(zhì)量，開發(fā)出的產(chǎn)品將部署因特網(wǎng)開發(fā)使用。經(jīng)用戶反饋和領(lǐng)導(dǎo)小組評(píng)審，形成新的開發(fā)需求，為下一個(gè)產(chǎn)學(xué)周期提供依據(jù)。師生實(shí)踐教學(xué)參與情況如表2軟件開發(fā)過程師生實(shí)踐參與表所示。

③教學(xué)過程

教學(xué)過程以真實(shí)項(xiàng)目為依托，將項(xiàng)目任務(wù)教學(xué)化，教學(xué)內(nèi)容任務(wù)化，按照軟件開發(fā)實(shí)施過程組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，主要涉及項(xiàng)目計(jì)劃立項(xiàng)、整個(gè)開發(fā)過程管理配置、項(xiàng)目評(píng)審反饋等工作。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)以任務(wù)驅(qū)動(dòng)，有任務(wù)分配、知識(shí)鋪墊、組織實(shí)施、評(píng)價(jià)反饋四個(gè)步驟。成功實(shí)施課程教學(xué)的重點(diǎn)是教師由知識(shí)內(nèi)容的傳授者，轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)過程的組織者和生產(chǎn)實(shí)踐的參與者。如圖3單教學(xué)任務(wù)運(yùn)行圖所示。

整個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容分解為一系列的任務(wù)，每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，所有任務(wù)的結(jié)果整合在一起完成整個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)。比如我們要講軟件設(shè)計(jì)，那么可以根據(jù)項(xiàng)目需求，把整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)分解成一系列的子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)完成設(shè)計(jì)的一個(gè)子方案，最后將這些子方案整合為一個(gè)完整的設(shè)計(jì)方案。如圖項(xiàng)目教學(xué)任務(wù)運(yùn)行圖所示。

其中任務(wù)1-N可以是一個(gè)項(xiàng)目中分解出的一系列任務(wù)，也可以是不同項(xiàng)目中的任務(wù)，若是不同項(xiàng)目中的任務(wù)需要提前將任務(wù)的前導(dǎo)和后續(xù)任務(wù)合理安排。

（2）實(shí)施過程

本專業(yè)長期開展應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探索，不斷嘗試將真實(shí)項(xiàng)目引入教學(xué)，與企業(yè)結(jié)合開展產(chǎn)教融合項(xiàng)目，成立師生實(shí)踐團(tuán)隊(duì)承接軟件開發(fā)、嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)集成等信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。2014年，經(jīng)學(xué)院批準(zhǔn)成立了軟件工程CDIO實(shí)驗(yàn)班，實(shí)踐班以真實(shí)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，系統(tǒng)探索的產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)模式，同年成立軟件工程CDIO實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。在此基礎(chǔ)上本專業(yè)開展人才培養(yǎng)方案修訂、應(yīng)用型課程建設(shè)、教學(xué)教法改革、人才評(píng)價(jià)方式等多項(xiàng)教學(xué)改革。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員長期從事軟件等相關(guān)領(lǐng)域?qū)嵺`教學(xué)改革，發(fā)表《軟件工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐》《CDIO工程教育模式下的軟件工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系研究與實(shí)踐》等教改論文。課題組成員通過對(duì)軟件工程相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)踐，在學(xué)校應(yīng)用型辦學(xué)的指導(dǎo)思想下，進(jìn)行了一系列的課程建設(shè)，如已建設(shè)C++程序設(shè)計(jì)、軟件項(xiàng)目管理、軟件框架整合開發(fā)技術(shù)、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、Web程序設(shè)計(jì)、軟件測(cè)試技術(shù)、系統(tǒng)分析與建模、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)、軟件工程、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理與應(yīng)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（雙語課程）等十多門校級(jí)應(yīng)用型課程；開發(fā)教學(xué)資源庫和云教學(xué)資源平臺(tái)。

本專業(yè)不但在校內(nèi)成立了CDIO試驗(yàn)教學(xué)中心等平臺(tái)，而且和有關(guān)企事業(yè)單位建立了密切合作的關(guān)系，如建立了中興學(xué)院、華為學(xué)院等實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，與北京完美動(dòng)力、北京傳智播客、深圳艾之緣、四川華迪、蘇州科技園等企業(yè)共同建立了教學(xué)實(shí)踐基地，為進(jìn)一步產(chǎn)教融合教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ)。

4.研究成果

作為人才培養(yǎng)體系的研究，需要各個(gè)方面的支撐，包括課程建設(shè)、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)平臺(tái)建設(shè)等內(nèi)容。具體建設(shè)成果如下：

（1）制定完善的軟件工程CDIO人才培養(yǎng)方案，確定課程體系、教學(xué)方法、考核形式等相關(guān)內(nèi)容，并形成完整細(xì)致的研究報(bào)告，該方案應(yīng)具有通用性和推廣價(jià)值。

（2）編寫符合人才培養(yǎng)方案要求的講義，應(yīng)覆蓋本專業(yè)方向的主干課程，并注重教材的專業(yè)性、實(shí)踐性、可讀性、系統(tǒng)性。

（3）采用CDIO人才培養(yǎng)體系的畢業(yè)生，專業(yè)對(duì)口就業(yè)率應(yīng)逐年上升，就業(yè)質(zhì)量應(yīng)逐年提高。

（4）建立完善的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，形成教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制等相關(guān)文件，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定應(yīng)具有可操作性，形成良性反饋機(jī)制，通過質(zhì)量評(píng)價(jià)和控制逐年提升教學(xué)質(zhì)量。

（5）開發(fā)完善的軟件工程CDIO教學(xué)信息化平臺(tái)，通過平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源、項(xiàng)目計(jì)劃、教學(xué)計(jì)劃、項(xiàng)目過程、教學(xué)過程、過程評(píng)價(jià)、結(jié)果評(píng)價(jià)統(tǒng)一管理。平臺(tái)應(yīng)具有實(shí)用性、適用性、易用性，可以推廣到其它院校，并嘗試推廣到其它專業(yè)。

總之，在教學(xué)改革的過程中應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到其復(fù)雜性，深入研究其規(guī)律，總結(jié)其特點(diǎn)，特別是產(chǎn)教融合需要對(duì)產(chǎn)業(yè)和教育都有足夠的了解。

注釋：

[1]王剛. CDIO工程教育模式的解讀與思考.中國高教研究， 2009 （5） ：86-87

[2]顧佩華，李界平，沈民奮，等.以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的EIP—CDIO創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式.中國高等教育， 2009 （3） ：47-49

[3]“高等學(xué)校本科計(jì)算機(jī)類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究”項(xiàng)目軟件工程專業(yè)工作組.高等學(xué)校本科軟件工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)指導(dǎo)意見（2016版）.高等教育出版社，2016，48.

作者簡(jiǎn)介：一作：吳海濤，男，駐馬店，博士，教授。

二作：邱棟，男，駐馬店，本科，講師。

三作：李福榮，女，遼寧義縣，碩士，講師。

1.河南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃一般課題新工科背景下的軟件工程專業(yè)CDIO教學(xué)模式研究[2018]-JKGHYB-0236。

2.本文系黃淮學(xué)院2018年校級(jí)教改課題《基于專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過程保障與質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)》階段性研究成果（編號(hào)：2018XJGLX0221）。