CDIO模式下軟件專業(yè)工程類課程體系優(yōu)化研究

姜萬昌 郭樹強(qiáng) 蘇暢 霍光 王敬東

摘? ?要：目前，地方本科高校軟件工程專業(yè)正逐步開展工程教育認(rèn)證工作，實(shí)施以CDIO為導(dǎo)向的專業(yè)教學(xué)改革。文章探討構(gòu)建CDIO模式下軟件專業(yè)的“保合格、有規(guī)范、追卓越、形特色”工程類課程體系，闡述了專業(yè)工程類課程體系教學(xué)中有工程背景教師的作用，分析了工程類課程教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)，給出了CDIO模式下的專業(yè)工程類課程教學(xué)改革措施。

關(guān)鍵詞：軟件專業(yè);構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作模式;工程認(rèn)證;工程類課程

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能等應(yīng)用不斷發(fā)展，軟件專業(yè)人才的需求每年將持續(xù)增加。但同時(shí)，地方高校軟件專業(yè)初次就業(yè)率卻不盡人意出現(xiàn)滑坡，企業(yè)急缺理論與實(shí)踐能力兼?zhèn)涞膶?shí)用型軟件人才，與應(yīng)屆畢業(yè)生掌握理論但工程實(shí)踐能力不足形成供需矛盾。

國(guó)家發(fā)布了《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，教育部召開全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議。一方面，強(qiáng)調(diào)提升專業(yè)建設(shè)水平，推進(jìn)課程內(nèi)容更新，推動(dòng)課堂革命;另一方面，急需加強(qiáng)新工科建設(shè)，持續(xù)深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

工程教育認(rèn)證作為國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作（Conceive Design Implement Operate，CDIO）模式又是工程教育理念的核心，致力于培養(yǎng)工程創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的專業(yè)工程技術(shù)人才[1]。鑒于此，地方高校軟件專業(yè)陸續(xù)開展工程教育認(rèn)證工作，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)改進(jìn)并涵蓋工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)于軟件專業(yè)的工程類課程界定模糊，缺乏系統(tǒng)性，工程類課程教學(xué)模式與CDIO理念存在差距。

1? ? 建立CDIO模式下的軟件專業(yè)工程類課程體系

1.1? 面向高等教育國(guó)標(biāo)的軟件專業(yè)工程類課程群初始

地方應(yīng)用型本科院校軟件專業(yè)課程教學(xué)，一定程度上由知識(shí)、原理和方法構(gòu)成了以教學(xué)為主體的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式，缺少對(duì)學(xué)生軟件復(fù)雜工程問題識(shí)別、分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)能力的培養(yǎng)，與IT企業(yè)需求脫節(jié)。

軟件專業(yè)培養(yǎng)方案對(duì)標(biāo)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的計(jì)算機(jī)大類標(biāo)準(zhǔn)，分析專業(yè)核心課程的要求、限制條件、最低標(biāo)準(zhǔn)，并與其中一個(gè)獨(dú)立核心課程示例匹對(duì)，建立復(fù)雜軟件工程問題關(guān)聯(lián)矩陣，篩選軟件專業(yè)核心課程中的工程類課程，體現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力的培養(yǎng)，初始工程類課程群。

1.2? 符合CDIO模式的軟件專業(yè)工程類課程體系建立

專業(yè)培養(yǎng)過程中的工程類課程界定不清，能力培養(yǎng)定位不成體系[2]。運(yùn)用CDIO理念，圍繞解決復(fù)雜工程問題能力，產(chǎn)出工程師具備的素質(zhì)，反推其涉及的工程知識(shí)、能力，拓展工程類課程群。分析實(shí)踐帶動(dòng)作用的發(fā)揮，形成實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐回溯理論，在此過程中，融合產(chǎn)生新課，課程互通，加強(qiáng)不同類別課程之間、工程類和非工程類課程之間、課程與實(shí)踐環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)和互動(dòng)，設(shè)計(jì)、完善工程類課程的課程目標(biāo)。

研究工程教育視角下的課程知識(shí)點(diǎn)的分解與能力定位，課程的教學(xué)和實(shí)踐架構(gòu)嚴(yán)格依據(jù)CDIO的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作生命周期載體，識(shí)別、表達(dá)、分析復(fù)雜工程問題和設(shè)計(jì)解決方案，培養(yǎng)個(gè)人工程素質(zhì)和工程系統(tǒng)能力。進(jìn)行有效課程質(zhì)量形成性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工程類課程能力培養(yǎng)對(duì)相關(guān)畢業(yè)要求的具體支撐。

1.3? 兼顧卓越工程師計(jì)劃的軟件專業(yè)工程類課程體系提升

根據(jù)軟件專業(yè)的工程類課程的具體知識(shí)結(jié)構(gòu)與能力培養(yǎng)，兼容卓越工程師計(jì)劃。拓展課程的卓越工程師層次內(nèi)容，體現(xiàn)能力層次和寬度，覆蓋工程知識(shí)、個(gè)人能力和工程系統(tǒng)能力3個(gè)層面能力，優(yōu)化工程類課程體系。鼓勵(lì)學(xué)生以參加教師科研課題、工程實(shí)踐、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目等形式，開展卓越工程師創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，規(guī)范能力成果認(rèn)定與課程學(xué)分置換，提升工程實(shí)踐能力。

1.4? 拓展行業(yè)特色的軟件專業(yè)工程類課程體系優(yōu)化

繼續(xù)保持專業(yè)自身辦學(xué)的多樣化、優(yōu)勢(shì)化和個(gè)性化，立足學(xué)校電力行業(yè)資源，突顯依托電力行業(yè)特色，設(shè)計(jì)融入與電力行業(yè)問題相關(guān)的工程問題[3]，兼顧面向電力行業(yè)的學(xué)習(xí)、實(shí)踐、創(chuàng)新能力3種擴(kuò)展能力遞進(jìn)培養(yǎng)，擴(kuò)展電力行業(yè)及應(yīng)用就業(yè)領(lǐng)域。

遵守高等教育國(guó)標(biāo)，符合規(guī)范工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，兼顧卓越工程師計(jì)劃，形成電力行業(yè)特色，培養(yǎng)教學(xué)理念，構(gòu)建“保合格、有規(guī)范、追卓越、形特色”的軟件專業(yè)工程類課程體系。

2? ? CDIO模式下的專業(yè)工程類課程教學(xué)改革

2.1? 專業(yè)工程類課程教學(xué)的教師工程背景的作用

為滿足高等質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，引入人才和在職培養(yǎng)解決軟件學(xué)科教師隊(duì)伍學(xué)歷層次偏低的問題。高學(xué)歷不等于教師具有工程背景，需要認(rèn)定教師工程背景，分析工程能力的教學(xué)作用發(fā)揮是否滿足工程教育要求。

新進(jìn)教師實(shí)施工程實(shí)踐能力準(zhǔn)入制度，在上講臺(tái)前完成門檻核定。除了理論課程外，需要負(fù)責(zé)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和軟件實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)以及組織學(xué)生開展實(shí)習(xí)。教師企業(yè)工作經(jīng)歷少，積累假期短期企業(yè)培訓(xùn)，專業(yè)選派教師按學(xué)期完成企業(yè)兼職實(shí)踐，核算認(rèn)定工程背景。

在保證教師教學(xué)質(zhì)量的前提下，為企業(yè)提供科技服務(wù)，同時(shí)，量化為工程能力。鼓勵(lì)教師積極申報(bào)橫向科研項(xiàng)目，參與企業(yè)合作項(xiàng)目，依據(jù)所負(fù)責(zé)具體工作，量化、認(rèn)定為工程經(jīng)驗(yàn)，滿足教師工程背景要求。

2.2? 有工程背景的教師參與專業(yè)工程類課程教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

高校軟件專業(yè)積極聘請(qǐng)校外具有專業(yè)工程背景的專業(yè)技術(shù)人員作為兼職教師，但兼職教師隊(duì)伍不穩(wěn)定，承擔(dān)的專業(yè)工程類課程教學(xué)任務(wù)不系統(tǒng)，主要是參與指導(dǎo)本科軟件項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)，部分高校專業(yè)還聘請(qǐng)臨時(shí)兼職教師參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯環(huán)節(jié)。

分析有工程背景專職教師和兼職教師的工程能力的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，避免教學(xué)工作都處于培養(yǎng)方案實(shí)施的后期，系統(tǒng)性實(shí)施教學(xué)任務(wù)，合理分配軟件專業(yè)工程類課程的教學(xué)工作，參與到特定的教學(xué)環(huán)節(jié)，完善課程體系教學(xué)。充分發(fā)揮教師的差異性工程背景，能夠結(jié)合經(jīng)典工程案例給學(xué)生進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生CIDO思維，進(jìn)行工程實(shí)踐，提高對(duì)工程實(shí)踐和崗位職責(zé)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及工程與社會(huì)、工程與環(huán)境等方面的認(rèn)識(shí)。針對(duì)具體教學(xué)環(huán)節(jié)依據(jù)執(zhí)行機(jī)制提供支撐材料，專業(yè)還需要對(duì)其教學(xué)效果進(jìn)行及時(shí)跟蹤評(píng)價(jià)，并及時(shí)反饋、改進(jìn)教學(xué)，滿足CDIO模式下的工程教育要求。

此外，有工程背景的專任教師和有條件的兼職教師，結(jié)合承擔(dān)的專業(yè)工程類課程特點(diǎn)，落實(shí)非課程教學(xué)任務(wù)，承擔(dān)相關(guān)學(xué)生專業(yè)競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目指導(dǎo)，提升覆蓋學(xué)生面，提高學(xué)生培養(yǎng)層次。

兼職教師充分發(fā)揮行業(yè)背景的優(yōu)勢(shì)，有效參與教學(xué)有關(guān)的其他工作。依據(jù)學(xué)校和學(xué)院相關(guān)機(jī)制，分析執(zhí)行培養(yǎng)方案出現(xiàn)的問題和畢業(yè)要求達(dá)成的情況，反饋給學(xué)院教學(xué)委員會(huì)。使得兼職教師積極參與本科培養(yǎng)方案修訂，并依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求制定專業(yè)工程類課程的大綱，基于CDIO意識(shí)實(shí)施工程類課程，形成培養(yǎng)方案、大綱的修訂、執(zhí)行閉環(huán)。

2.3? 實(shí)施CDIO模式專業(yè)工程類課程教學(xué)改革建議

工程性質(zhì)課程教學(xué)主體缺少與復(fù)雜工程問題的直接聯(lián)系。逐步開展軟件工程化實(shí)踐教學(xué)，著力培養(yǎng)學(xué)生的工程化開發(fā)能力，逐漸形成實(shí)訓(xùn)和實(shí)習(xí)的實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生工程能力和職業(yè)素質(zhì)發(fā)展。理論課程的教學(xué)過程缺乏CDIO意識(shí)，忽視了工程類課程作為復(fù)雜工程問題解決的支撐作用，沒有形成專業(yè)知識(shí)、工程理論與工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力銜接。

將CDIO意識(shí)應(yīng)用于專業(yè)工程類課程教學(xué)過程各個(gè)環(huán)節(jié)的改革，以學(xué)生能力培養(yǎng)為中心，課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)聚焦識(shí)別、分析復(fù)雜軟件工程問題，教會(huì)學(xué)生設(shè)計(jì)、開發(fā)解決系統(tǒng)，需要對(duì)課程教學(xué)體系進(jìn)行連貫性設(shè)計(jì)。實(shí)施CDIO工程教育模式的工程類課程改革，通過每門課、每個(gè)模塊、每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)來落實(shí)對(duì)能力的要求。課程評(píng)價(jià)的核心標(biāo)準(zhǔn)也是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)由“分?jǐn)?shù)”向“能力”轉(zhuǎn)變的考核目標(biāo)，形成圍繞學(xué)生的工程實(shí)踐培養(yǎng)的工程類課程教學(xué)。

融入軟件工程涉及信息安全的非技術(shù)因素滿足工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，并推進(jìn)拔尖發(fā)展實(shí)現(xiàn)拔高的卓越人才培養(yǎng)：

（1）在設(shè)計(jì)軟件專業(yè)工程類課程實(shí)例中，穿插尊重軟件著作權(quán)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)。

（2）在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)，避免損害他人合法利益，規(guī)避不利于健康、社會(huì)與環(huán)境的因素。

（3）工程類課程工程問題涉及他人的合法數(shù)據(jù)，通過分析、加工、處理等專業(yè)智慧結(jié)果需要保護(hù)產(chǎn)權(quán)，須實(shí)施有效措施防止信息丟失、泄密，將對(duì)軟件工程的威脅降至最低[4]。

[參考文獻(xiàn)]

[1]周波，喬付.黑龍江科技大學(xué)軟件工程專業(yè)實(shí)踐CDIO的探討[J].教育教學(xué)論壇，2014（18）：169-170.

[2]黃榮兵，張洪，于曦.新工科下基于OBE教育理念的軟件工程專業(yè)課程體系改革探索[J].成都師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（9）：120-124.

[3]劉長(zhǎng)銀，宋人杰，侯艷權(quán)，等.高壓輸電設(shè)備輔助管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2019（4）：86-90.

[4]吳云，呂偉東，李春哲，等.基于身份認(rèn)證和聚合加密的智能電表數(shù)據(jù)隱私保護(hù)方案[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（5）：91-96.

Study on optimizing of software major engineering course system under CDIO model

Jiang Wanchang， Guo Shuqiang， Su Chang， Huo Guang， Wang Jingdong

（School of Computer Science， Northeast Electric Power University， Jilin 132012， China）

Abstract：At present， the software engineering specialty of local universities is gradually carrying out engineering education certification， and implementing CDIO oriented professional teaching reform. This paper discusses the construction of the engineering curriculum system of software specialty under the CDIO model with “qualified， standardized， excellent and characteristic”， the role of engineering background teachers in the teaching of professional engineering courses is expounded. The design of teaching tasks of engineering courses is analyzed， and the teaching reform measures of professional engineering courses under CDIO model is put forward.

Key words：software major; conceive design implement operate model; engineering certification; engineering courses