軟件工程CDIO模式實踐教學(xué)課程創(chuàng)建
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摘要：CDIO模式是一種全新的工程教育理念和實施體系，注重培養(yǎng)學(xué)生獲得扎實的基本理論和工程專業(yè)知識，同時對教育過程和工程領(lǐng)域詳細(xì)情景進一步耦合。本文將CDIO模式運用到WebGIS實踐教學(xué)課程中，從教學(xué)組織、學(xué)習(xí)組織形式和師資管理等多個方面闡述了具體實施過程，并對考核方式和改革效果進行了分析和說明。
關(guān)鍵詞：CDIO；實踐教學(xué)；教學(xué)改革
1引言(Introduction)
目前已是知識經(jīng)濟的時代，企事業(yè)單位從事工程技術(shù)人員所學(xué)專業(yè)技術(shù)背景知識越來越多樣化，他們常會被要求具有創(chuàng)新進取的精神以對應(yīng)大型綜合項目，同時要具備設(shè)計、開發(fā)、實施和調(diào)試的全方面能力[1]。但是，學(xué)生畢業(yè)后走向工作崗位后所欠缺的方面有如下幾點：(1)理論與實踐結(jié)合能力較弱。其首要原因是高校目前的理論課教材存在一個撰寫和出版周期，導(dǎo)致內(nèi)容不能與技術(shù)更新同步，且內(nèi)容多為理論與習(xí)題結(jié)合，缺少真正的實踐和應(yīng)用環(huán)節(jié)。教師一般從事科研項目居多，從事生產(chǎn)項目的少，多數(shù)實訓(xùn)、實踐課程沒有觸碰到骨肉核心。(2)綜合運用知識的能力欠缺。此點在做綜合項目顯得尤為突出，遇到綜合性項目不能將軟件工程思想與實施的項目有機結(jié)合，主要原因是高校的課程設(shè)置了較高的學(xué)科壁壘，知識傳播的系統(tǒng)性較欠缺。(3)學(xué)習(xí)新內(nèi)容的效率較低。當(dāng)前的一些大學(xué)傾向單向填鴨式的教學(xué)，導(dǎo)致培養(yǎng)出了主動學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生。當(dāng)進入社會時，必須要有較快的知識更新速度以適應(yīng)高新科技的不斷發(fā)展，但他們掌握新的知識仍使用的是傳統(tǒng)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，以專業(yè)教師灌輸為主，沒有選擇和有意識地學(xué)習(xí)，沒有將學(xué)習(xí)結(jié)合到整個項目實施過程，工作效率無法進一步提升。事實證實，想要培養(yǎng)適合當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)就業(yè)形勢的人才就不能單一依靠傳統(tǒng)教學(xué)方式，著重培養(yǎng)本科生創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新能力，很好發(fā)展其綜合應(yīng)用能力，為解決這個問題cdio(設(shè)想、設(shè)計、執(zhí)行、運轉(zhuǎn))應(yīng)運而生。CDIO工程教育理念是由美國麻省理工學(xué)院等名校提出，并在世界范圍進行實踐應(yīng)用，指出由工程實踐背景代替工程教育背景：培養(yǎng)本科生的工程能力及解決問題能力、創(chuàng)新能力、自發(fā)學(xué)習(xí)能力、團隊合作能力、交流能力和大系統(tǒng)的掌控能力等[2]。本文以WebGIS應(yīng)用與實踐課程為例，分析CDIO模式下，該項目課程在教學(xué)、考核等方面的改革。
2基于CDIO的實踐教學(xué)改革(PracticalteachingreformbasedontheCDIO)
2.1現(xiàn)狀分析
WebGIS應(yīng)用與實踐是一個WebGIS程序設(shè)計課程結(jié)束后的實踐課程。但以往的實踐課中使用的實例與實際運用結(jié)合不緊密，學(xué)生不知道如何將這些實例融會貫通以提高自己開發(fā)和應(yīng)用能力，進而大大降低學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。這樣就造成了實踐脫離教學(xué)目的，學(xué)生無法接觸實際項目，缺乏培養(yǎng)工程實踐能力的手段，導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新能力明顯不足[3]。另外，考核方式還需進一步革新，實踐教學(xué)的考核相對困難。筆試的方式在現(xiàn)階段顯然不合理，要得到高分僅需記住具體流程及形式規(guī)范，這在互聯(lián)網(wǎng)上很容易得到。這樣就會導(dǎo)致學(xué)生上網(wǎng)檢索能力提高了，而實際的實操及創(chuàng)新能力沒有得到鍛煉，對實際項目的開發(fā)運行沒有總體的了解，這有悖于我們實踐課程的初衷。如果采用提交大作業(yè)的方式，就會出現(xiàn)學(xué)生吃“大鍋飯”的局面，難以明確教學(xué)效果，所以基于CDIO的實踐教學(xué)考核方式的選擇是目前存在的一個重大問題[4]。
2.2WebGIS實踐教學(xué)改革
CDIO的概念不僅秉承與發(fā)揚超過二十年的美國和歐洲工程教育改革經(jīng)驗，還給出了涵蓋了學(xué)習(xí)環(huán)境、教學(xué)法、教師及學(xué)生考核方式、培養(yǎng)計劃等方面的全面實施培訓(xùn)和指導(dǎo)系統(tǒng)，實施的具體步驟以及最終的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，因此適合將此理念進一步推廣。基于CDIO的實踐教學(xué)改革，有幾個是關(guān)鍵和基本點：
(1)教學(xué)大綱制定。在CDIO指導(dǎo)下，教學(xué)大綱的制定必須符合專業(yè)就業(yè)需求的基本能力。除了對專業(yè)技術(shù)知識的學(xué)習(xí)外，此類能力還包括了工作中所必須具備的團隊協(xié)作、自我學(xué)習(xí)、系統(tǒng)構(gòu)建等能力。
(2)真實項目的設(shè)計和實施過程。WebGIS應(yīng)用與實踐設(shè)置了多次迭代“設(shè)計一實施”應(yīng)用項目，全部以需求分析為初始階段，依次為概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和實現(xiàn)及測試階段，這樣每個學(xué)生都能夠提升系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)的才能。
(3)教學(xué)綜合過程。此項標(biāo)準(zhǔn)屬于教學(xué)法范疇，本科生可通過此過程綜合多種技能，從而提升各項能力。經(jīng)過此標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)實現(xiàn)能力提高和知識更新同時獲取的理想目標(biāo)。
(4)增加教師的企業(yè)實習(xí)經(jīng)驗。將企業(yè)的實踐項目和工作流程順利的引入到課堂，需要教師有較強的實踐能力。依靠教師的企業(yè)實習(xí)經(jīng)驗，一方面可以適當(dāng)裁剪和修改企業(yè)實踐項目，使其更適合教學(xué)需求；另一方面，可以對學(xué)生的開發(fā)過程進行有效的把控和專業(yè)的指導(dǎo)。
(5)評價學(xué)生工程實踐能力。學(xué)生CDIO教學(xué)方法的能力，對學(xué)生個人的CDIO評價是驗證其有效性的詳細(xì)措施，其中主要包括學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力和團隊溝通能力等。由此模式設(shè)計WebGIS應(yīng)用與實踐包含兩個綜合實訓(xùn)項目，具有如下特點：①強調(diào)專業(yè)技術(shù)知識的綜合應(yīng)用。實踐項目內(nèi)容囊括了本專業(yè)方向大部分知識點，也有一部分知識擴展，項目具一定復(fù)雜性，檢閱學(xué)生所學(xué)知識，并開闊其眼界。②實踐性較強的項目訓(xùn)練過程。以真實工程改編成實踐項目，設(shè)置模擬職場環(huán)境作為教學(xué)環(huán)境。學(xué)生在項目中對立自我根據(jù)開發(fā)流程要求完成開發(fā)，將所學(xué)知識與實際實踐完美結(jié)合。
3實踐教學(xué)中的管理模式(Managementmodeinthepracticalteaching)
3.1學(xué)習(xí)組織形式
WebGIS應(yīng)用與實踐包括兩個項目：智能應(yīng)急系統(tǒng)和旅游地理信息平臺。依據(jù)CDIO的標(biāo)準(zhǔn)制訂教學(xué)大綱，要求學(xué)生完兩個項目的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、項目實現(xiàn)、系統(tǒng)測試。借由此兩個實訓(xùn)項目，學(xué)生各項技能及溝通能力得到提升，最終發(fā)掘并增加了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。項目實施時間為實踐學(xué)期，集中開發(fā)一個月。項目組由4—5人構(gòu)成，具體分組形式為每組設(shè)定組長1人，負(fù)責(zé)發(fā)起學(xué)習(xí)討論，分配任務(wù)。對于小組組長來說，其具體想法最終會得到實現(xiàn)，而對于分組成員將會逐步驗證自己想法。這期間小組成員之間必須通過各種形式的交流溝通，或以組會形式，或以匯報工作方式等，解決項目運行的問題或不同意見。學(xué)生必須學(xué)會如何表達思路，并說服其他人取得一致認(rèn)同使項目良好運行。這樣最能提高學(xué)生交流與團隊合作能力，也是CDIO模式培養(yǎng)的其中一個目標(biāo)。
3.2教學(xué)組織
根據(jù)CDIO的要求，綜合實訓(xùn)項目主要以如下多個階段進行：
(1)確定目標(biāo)方案，提出需求分析和系統(tǒng)設(shè)計。先期到相關(guān)單位現(xiàn)場調(diào)研，與用戶進行交流，了解行業(yè)需求。根據(jù)用戶需求規(guī)格說明，進行需求分析，提交需求分析文檔。教師需對學(xué)生的需求分析審核，給出參考意見，以解決學(xué)生缺乏項目實際經(jīng)驗的問題，學(xué)生根據(jù)教師的建議修改完善。需求完成后開始系統(tǒng)設(shè)計，明確系統(tǒng)各個功能點，進行任務(wù)細(xì)分，制訂工作進度。
(2)項目開發(fā)。這個階段主要任務(wù)是完成一個WebGIS的項目，要求學(xué)生采用敏捷開發(fā)模型，根據(jù)各自的分工完成相應(yīng)的任務(wù)。敏捷開發(fā)模型強調(diào)的是高效和多溝通，故小組成員需要每周開例會總結(jié)上一階段存在的問題，尋找問題的有效解決途徑，同時規(guī)劃本階段的工作任務(wù)。與此同時，每天也需要尋找一個固定時間溝通小組成員的進展，盡量保證每位同學(xué)都不會成為項目的短板。同時，教師可以監(jiān)控每個組的進度，同時鼓勵學(xué)生分享解決問題的方法或者使用的新技術(shù)。教師還具有引導(dǎo)責(zé)任，幫助學(xué)生解決問題，還將以講演或成立研討會、交流會成員，培養(yǎng)其創(chuàng)造能力，提高專業(yè)技能和溝通能力。
(3)運行測試。此階段是對WebGIS項目質(zhì)量把控的過程。為了在測試過程中發(fā)現(xiàn)更多的問題，要求學(xué)生進行白盒測試和黑盒測試。小組內(nèi)部白盒測試，提交測試用例，小組之間黑盒測試，發(fā)現(xiàn)問題并提交問題。
(4)項目評估。項目完成后，項目組必須提供規(guī)范的需求分析文檔、系統(tǒng)設(shè)計文檔、項目源代碼、測試用例。每位學(xué)生的評分包括教師給出的小組得分乘以其本人在小組的開發(fā)過程中的貢獻度。教師給出的評分需要依據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)，盡量細(xì)化，用定量描述替代定性描述，保證小組得分的公平和公正性。學(xué)生的貢獻度則由小組組長給出，這樣可以更加真實的反應(yīng)學(xué)生的參與度。
3.3師資管理
目前，不少學(xué)校傾向于尋找企業(yè)中有實踐經(jīng)驗的高級程序員或者項目經(jīng)理來授課，認(rèn)為這樣能讓學(xué)生接觸到真正的項目，提高實戰(zhàn)能力[5]。但是這種方案不一定可取，主要因為是：第一，由于講課經(jīng)驗的缺乏，在傳授知識的過程中，他們不如專業(yè)教師講解的深入淺出，注重條理；第二，每一位工程技術(shù)人員在企業(yè)中都是重點從事某一項技術(shù)的開發(fā)，在講解的過程中，技術(shù)人員可能會傳授片面的經(jīng)驗。對于現(xiàn)階段需要均衡發(fā)展技術(shù)的學(xué)生來說，這是弊大于利的。因此，可以采用的方案是注重加強專業(yè)教師的實踐能力，給教師提供更多的研究、學(xué)習(xí)和實踐機會，讓他們直接參與企業(yè)實際項目指導(dǎo)設(shè)計過程[6]。
4考核方式(Assessment)
此教學(xué)體系要良好運行需要一套嚴(yán)格的考核指標(biāo)[7]。傳統(tǒng)的課程一般采用理論考試的方式，這樣會導(dǎo)致學(xué)生為了考試而學(xué)習(xí)，并沒有體現(xiàn)出實踐能力。后來實踐課程進行了一定的改變，采用上機考試的方式。雖然能在一定程度上考查學(xué)生的編程能力，但是由于考試時間短，實踐考題一般比較簡單，通過較短的集中復(fù)習(xí)即可取得高分。因此，也沒有達到很好的檢驗學(xué)生實踐能力的目的。教師方面，需要在平時的課堂中觀察學(xué)生的各方面能力；學(xué)生方面，不能夠僅僅依賴臨時抱佛腳就能通過，只能持續(xù)的參與項目，從而促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力提高[6]。因此新設(shè)計的考核方式對二者均有促進提升的作用。
5結(jié)論(Conclusion)
基于CDIO模式開發(fā)的WebGIS應(yīng)用實踐項目，能夠取得以下成果：
(1)學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力。通過工程項目的參與，學(xué)生能夠主動進行學(xué)習(xí)，由被動引導(dǎo)思考改變成主動解決問題，從而提高學(xué)習(xí)效果。
(2)學(xué)生工程實踐能力。通過該項目訓(xùn)練方式，學(xué)生的專業(yè)技能會得到極大的提高。同時，在項目實施過程中解決問題的能力也會得打大幅提高。
(3)學(xué)生WebGIS工程師素質(zhì)。作為一個工程師，還需要具備良好的團隊合作能力、溝通能力、自我管理能力以及創(chuàng)新能力，通過本項目，學(xué)生能清晰的認(rèn)識到這些能力的重要性，并在真?zhèn)€開發(fā)過程中得以提高。
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作者：陳澎1 熊耀華2 周慧2 單位：1.大連海事大學(xué)航海學(xué)院 2.大連東軟信息學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)系
