CDIO的“高級軟件開發”課程教學改革探索

[摘 要] CDIO工程教育模式是近幾年在國際工程教育領域廣泛應用的教學成果，包含構思、設計、實現和運作四方面內容。在高校“高級軟件開發”課程教學中，探索CDIO工程教育模式的合理化應用，制定科學的教學組織方案，全面推動教學活動的創新，有助于提高教育教學的整體質量。從CDIO工程教育模式入手對“高級軟件開發”課程教學改革進行系統的探究，旨在提高教學有效性，促進學生對課程知識的系統學習。

[關鍵詞] CDIO;高級軟件開發;教學改革

[基金項目] 2020年度全國高等院校計算機基礎教育研究會“基于計算思維的‘Python程序設計’課程的一體化資源建設與研究”（2020-AFCEC-459）

[作者簡介] 陳會平（1973—），男，四川德陽人，碩士，四川工業科技學院電子信息與計算機工程學院副教授，主要從事大數據技術和軟件開發研究。

[中圖分類號] G642.0 ? [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）18-0081-04 [收稿日期] 2021-08-09

我國高等教育進入普及化發展階段，高等教育呈現多樣化的辦學模式。如何培養高素質人才，增強人才實踐能力，提升人才的工作能力和職業素養，成為教育改革的重點問題。因此，十分有必要重點結合CDIO工程教育模式的應用對“高級軟件開發”課程教學改革進行系統的分析，構建全新的課程開發模式和教育教學體系，幫助學生系統探究課程知識，從而面向市場人才需求培養具備較強專業技術應用能力的高素質人才，為我國軟件開發行業的發展奠定堅實的基礎。

一、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式具體而言就是在國際工程教育領域改革方面得到廣泛應用的新研究成果，是為使教育改革與經濟全球化背景下產業發展需求、工程建設需求相適應設置的人才培養方案。CDIO工程教育模式基本上包含Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實現）和Operate（運作）四方面內容，在教學實踐中關注學生主動參與工程實踐，能促進工程實踐教學與課程內容的有機聯系，在實踐操作中對學生的高級軟件開發能力進行培養[1]。一般情況下，CDIO工程教育模式的合理化應用能借助項目的架構將課程知識體系有機整合在一起，培養高素質工程應用型人才。CDIO工程教育模式在實踐應用中提出了一系列教育方法，包含教學大綱、教學標準、技術變革、能力培養、資源共享、專業合作和協同標準等，如在CDIO工程大綱中對技術知識層面、個人能力和職業態度層面、人際交往和團隊合作層面的能力要求進行規定，具體到企業和社會環境下人才構思、設計、實施和運作能力的培養，要求在人才教育實踐中構建外部和社會背景環境、搭建企業和商業環境、引入系統的構思和工程化的教學模式，為學生提供設計、實施、運作的平臺，對學生的綜合實踐能力加以培養，從而提升人才培養效果。鑒于此，在“高級軟件開發”教學實踐中，有意識地探索CDIO工程教育模式的應用，能對高級軟件開發領域應用型人才的實踐操作能力加以培養，真正做到面向市場需求對人才的頂崗實習能力、綜合實驗能力、項目規劃能力、創新創造能力、團結合作能力、社會交際能力等進行培養，為人才更好地服務于高級軟件開發項目奠定基礎。

二、CDIO視角下“高級軟件開發”課程的特點和教學現狀

對“高級軟件開發”課程進行改革創新，要注意從CDIO工程教育的角度審視當前高校組織開展“高級軟件開發”課程的教學特點，對教學活動的基本情況進行分析，從而結合CDIO工程教育的要求對課程教學存在的問題作出客觀準確地判斷，為教學改革的系統推進和高級軟件開發人才的培養奠定基礎。

（一）CDIO視角下“高級軟件開發”課程的特點

從CDIO視角審視當前高校“高級軟件開發”課程的教學特點和基本教學組織現狀，能看出課程教學活動的組織設計還存在一定的局限性，限制了課程教學的優化創新發展。通過對CDIO視角下“高級軟件開發”課程的特點進行研究，發現主要體現以下特色。

其一，課程教學突出學生的主體地位。教師在教學過程中會有意識地突出學生的主體地位，以學生為中心，從理論聯系實際的角度開展教學活動，軟件開發教學活動的組織實施能夠提升學生的綜合實踐探究能力，并且在課程教學中關注學生的技術知識和推理能力，力求能促進學生的全面發展。

其二，課程教學關注學生綜合素質的訓練。課程教學目標的設定會關注學生基礎知識、個人能力、人際團隊能力及工程系統能力的培養，能夠將學生技術知識與推理能力、職業能力和態度、人際交往能力及工程系統運作能力等進行培養，重視借助課程教學活動的創新為學生搭建全新的平臺，從而促進學生實現全面發展的目標。

（二）CDIO工程視角下“高級軟件開發”課程教學現狀

在高校全面探索軟件開發工作的過程中，“高級軟件開發”課程教學已經取得了階段性成果，并且教育教學質量得到了顯著提升，能對學生軟件開發能力培養作出積極的指引。但在實際教學活動中也要明確認識到現階段“高級軟件開發”課程教學還存在一定局限性，會限制教學改革的深入推進。

其一，理論教學內容編排缺乏合理性，在高級軟件開發教學過程中，教師往往會根據以往教學內容對教學活動進行設計，側重于對學生軟件開發能力的培養，但對先進教育理念和軟件開發技術的探索和創新有所不足，教學內容滯后的問題明顯，影響教學效果，不利于課程教學的全面創新[2]。

其二，實踐教學中缺乏調動學生主動性的意識。按照CDIO工程教育模式的要求，教學過程中應突出學生的主體地位，引導學生對相關課程知識進行深入探索。但在現有教學組織活動中，能明顯看出教師缺乏調動學生主體性的意識，特別是在實踐教學環節存在教學目標不明確、教學內容較為模糊的問題，難以引導學生對教學內容進行合理化處理，導致學生缺乏參與實踐活動的積極性，也會制約教學活動的全面優化開展。

其三，項目案例實用性較為缺乏，部分項目案例存在僵化的問題。對當前高校開展“高級軟件開發”課程的基本情況進行分析，能看出目前在軟件開發實踐教學活動中，雖然已經對案例的應用做出了相應的探索，也為教學改革的深化發展提供了良好的支持，但是在教學活動中仍然存在項目案例專業性不足，缺乏與時代聯系的情況，“高級軟件開發”課程教學難以對學生的綜合素質加以培養，會嚴重限制教學活動的優化開展和教學質量的逐步提升[3]。因此，新時期基于CDIO工程教育模式開展教學改革的過程中，要注意結合CDIO模式的應用對“高級軟件開發”教學進行系統探究，逐步構建完善的教學體系，對學生實施積極有效的教學組織指導。

三、CDIO視角下“高級軟件開發”課程教學改革措施

在CDIO工程教育模式的支持下促進“高級軟件開發”課程教學的全面改革創新，教師要注意有意識地對課程教學活動進行調整和優化，制定完善的課程教育教學組織體系，對學生作出積極引導，從而提高教學活動的整體水平。

（一）課程總體設計

“高級軟件開發”課程是具有較強應用型和工程性特點的課程，具備較為完善的理論體系及完備的軟件操作系統，能夠探索軟件的有效開發，將培養學生對高級軟件開發理論的精通能力、軟件的熟練能力及軟件的開發能力作為主要的教學方向，對學生思維能力、探究性學習能力和實踐能力加以培養。因此，結合課程特點，從CDIO工程教育模式入手，結合構思、設計、實現和運作等環節對教學活動進行改革，確保教學活動的組織設計能對學生做出積極的教學引導，從而提高課程教學的整體水平，使學生的高級軟件開發實踐探究能力得到合理化訓練。基于CDIO理念的“高級軟件開發”課程總體設計示意圖見圖1。

（二）理論教學內容規劃

在完成對課程總體結構的設計和規劃后，為了能提高高級軟件開發教學活動的綜合效果，對學生作出針對性的指導，教師結合高級軟件開發教學的實際情況，引入應用程序設計基礎、數據庫應用系統設計及綜合應用實例方面的教學內容，并且在篩選教學內容的過程中，盡量確保將工程過程教學作為導向，使工程過程教學融入高級軟件開發的系統流程中，突破原有課程體系的限制，對課程教學的編排組織模式進行全面改革創新，從而在教學層次中設計完善的教學案例體系，由易到難，為學生講解和講授，從而使學生對課程知識的應用進行系統的探究。

（三）教學案例的選擇和實踐

對于“高級軟件開發”課程教學而言，教學案例的精心篩選和實踐教學活動的科學組織規劃，是提高學生軟件開發能力的有效方式，也是促進教學改革優化發展的重要前提和基礎。因此，按照CDIO工程教育模式的要求，教師在教學活動中可以嘗試結合具體的教學內容引入三個層次的教學案例，幫助學生從基礎應用設計入手，由易到難感知軟件設計開發知識的實踐應用，從而提高教學效果，增強教學活動的生動性，從而循序漸進地提高教學組織活動的綜合發展效能[4]。在具體教學實踐中，教師可以嘗試將Java高級框架應用開發作為教學案例，在案例教學實踐中結合CDIO模式的具體要求，設計課堂任務規劃、課后項目實施記憶、綜合課程設計環節，在案例實踐中組織學生對Struts2的工作流程和配置文件、建Controller件、建View件、建Model件方面的課程操作實踐進行學習，并安排具體的工程項目讓學生能在構思、設計、實施和運作中，感知高級軟件的開發和合理化應用，能加深對課程知識的理解和認識，從而提高教學活動的整體水平，為學生綜合素質的培養奠定堅實的基礎。

（四）教學方法全面改革創新

在全面促進教學改革的背景下，結合CDIO工程教育模式的要求，教師在教學活動中要注意有意識地對教學方法進行改進和創新，基于新教學方法的實踐應用對學生作出有效的教學指導，從而提高教學活動的綜合效果。在探索高級軟件開發教學方法改革的過程中，教師要按照CDIO教學模式的要求，在教學過程中有意識地堅持在做中學的思想，為學生搭建良好的實踐教學平臺，使學生的綜合實踐探究能力可以得到針對性的訓練。具體來說，教師為了能促進CDIO模式的應用和教學方法的全面改革創新，可以嘗試在教學活動中引入探究教學法、項目教學法、任務驅動教學法、綜合實踐教學法等，將CDIO工程教育作為主導思想，不僅要結合高級軟件開發教學的實際需要對教學活動進行調整和創新，還要加強與學校的聯系，從培養學生的實踐經驗角度，對教學活動進行組織和規劃，從而對學生做出積極的引導，使高級軟件開發教學活動從課題實踐轉變為團隊合作訓練，能在團隊合作的基礎上對課程知識的應用進行系統探究，從而提高教學影響力，為學生綜合實踐能力的培養奠定堅實的基礎，保障實踐教學活動能實現全面創新的目標。

（五）創新實踐教學評價機制

為了能促進“高級軟件開發”課程教學良好運作，充分發揮CDIO工程教育模式的價值和作用，在對課程教學活動進行調整和規劃的過程中，應該注意對實踐教學評價機制進行創新，將學生評價貫穿于教學改革的全過程，重點開展學生課堂學習評價、實驗探究評價、項目參與評價、實習活動評價及畢業設計評價等，在全新評價機制的作用下突出評價考核的客觀性和準確性，能更加直觀地反映出在CDIO工程教育模式應用情況下，“高級軟件開發”課程教學中學生的學習和成長情況，也能為學生綜合實踐能力的培養做出積極指引，從而提高教學活動的綜合效果，為學生全面發展奠定堅實基礎。如此就能基于CDIO模式的應用促進“高級軟件開發”課程教學評價的全面創新，在全新教學評價體系的作用下提高教學活動的綜合效果，有效促進學生軟件開發能力和實踐能力得到高效化的訓練，為新時代背景下高校高級軟件開發教學中人才培養工作的開展和創新提供良好的支持。

結語

綜上所述，在“高級軟件開發”課程改革的過程中，基于CDIO工程教育模式的應用對課程教學活動進行重新設計和規劃，能突破原有教學知識體系，借助任務和項目的驅動將知識點教學融入項目體系，對學生的綜合實踐能力加以培養，提高學生的綜合學習能力。與時俱進地對教學活動進行改革創新，不斷更新教學組織項目，使軟件開發更加貼近行業發展需求，促使所培養的人才能為高級軟件開發貢獻力量，加快我國高級軟件開發事業的現代化、科學化發展。

參考文獻

[1]孫琦龍.面向工程化的軟件開發人才培養體系研究與實踐[J].微型電腦應用，2017，33（4）：28-30.

[2]王睿.“軟件開發與實踐”教學改革探索與研究[J].重慶與世界（學術版），2013，30（10）：94-95+104.

[3]郝杰.產學研模式打造自主軟件開發生態[J].中國經濟信息，2017（14）：66-67.

[4]徐亦卿.高職院校軟件開發專業課程評價體系的構建與優化[J].電腦知識與技術，2021，17（9）：153-154.

Exploration on Teaching Reform of Advanced Software Development Course Based on CDIO

CHEN Hui-ping

（School of Electronic Information and Computer Engineering， Sichuan Institute of Industrial Technology， Deyang， Sichuan 618500， China）

Abstract： CDIO engineering education mode， a teaching achievement widely used in the field of international engineering education in recent years， basically includes the following aspects： conception， design， implementation and operation. This paper explores the rational application of CDIO engineering education mode in the teaching of Advanced Software Development course in colleges and universities， formulates a scientific teaching organization plan and comprehensively promotes the innovation of teaching activities， which can help to improve the overall quality of education and teaching. Therefore， starting with the CDIO engineering education mode， this paper makes a systematic exploration on the teaching reform of Advanced Software Development course， in order to improve the teaching effectiveness and promote students’ systematic learning of course knowledge.

Key words： CDIO; Advanced Software Develop; teaching reform