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基于CDIO的軟件T程專業(yè)培養(yǎng)體系建設

發(fā)布日期： 2013-09-07 發(fā)布：  

  2013年8期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要：基于CDIO高等工程教育思想，結合教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”以及上海市產學研研究計劃，對軟件工程專業(yè)的教學體系、實踐體系、師資隊伍建設等進行研究，構建更加符合“卓越計劃”培養(yǎng)目標和實施綱要的一體化課程培養(yǎng)體系，以培養(yǎng)理論與實踐相結合、技術與市場相融合的軟件工程創(chuàng)新性人才。
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　　關鍵詞：CDIO；實踐教學；卓越工程師教育培養(yǎng)計劃；產學研
　　0、引言
　　軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、符合市場需求的實用型軟件人才，強調培養(yǎng)學生的軟件開發(fā)能力和應用能力。一個優(yōu)秀的軟件工程師不僅要牢固掌握既有的軟件理論和基礎知識，還需要具備對軟件行業(yè)和軟件項目的深刻理解和掌控能力，必須具備根據市場需求不斷創(chuàng)新以及終生學習的能力。調查發(fā)現，很多軟件工程專業(yè)的大學生普遍認為專業(yè)課教學應當在基礎理論講授的基礎上，更加注重與項目案例、工程實踐、學科發(fā)展前沿相結合，同時迫切希望自身的軟件開發(fā)和設計能力、自主創(chuàng)新能力、團隊協作能力以及人際交流能力得到培養(yǎng)。然而，傳統(tǒng)的專業(yè)培養(yǎng)理念很少涉及這些，即使有部分專業(yè)課程涉及軟件開發(fā)和設計能力的培養(yǎng)，這些課程也是各自獨立，無法構成一個完整的和互相補充的培養(yǎng)體系。
　　2010年6月，教育部提出在全國高校實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），該計劃旨在培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經濟社會發(fā)展需要的各類型高質量工程技術人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務，促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質量�！白吭接媱潯钡奶岢鰹楦鞲咝Ｅ囵B(yǎng)應用型人才提供了更大的舞臺，對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出更大挑戰(zhàn)。如何有效地實施“卓越計劃”，提高工程型技術人才的培養(yǎng)質量，是很多工科專業(yè)亟需研究的課題。軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標與教育部“卓越計劃”的培養(yǎng)目標完全匹配，如何按照“卓越計劃”的培養(yǎng)要求，研究軟件工程專業(yè)的教學體系、實踐體系以及師資隊伍建設，是軟件工程教育者必須深入思考的問題。
　　1、CDIO工程教育理念
　　CDIOm工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）4個單詞首寫字母的縮寫，該模式以現代工業(yè)產品從構思研發(fā)到運行改良乃至終止廢棄的生命全過程指導工程教學過程，提出系統(tǒng)的能力培養(yǎng)教學大綱，包括4類一級能力、17組二級能力以及73種具體能力，涵蓋學生的工程基礎知識、個人素質和發(fā)展能力、人際團隊交際能力以及工程系統(tǒng)適應和調控能力。CDIO理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出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。2005年，瑞典國家高教署（swedish National Agency for HigherEducation）采用這12條標準對本國100個工程學位計劃進行評估，結果表明新標準比原標準適應面更寬，更利于提高質量，尤為重要的是新標準為工程教育的系統(tǒng)化發(fā)展提供了基礎。迄今為止，已有幾十所世界著名大學全面采用該教學理念并完善教學大綱，獲得了良好的教學效果和社會效應。
　　2、基于CDIO的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)體系建設
　　軟件工程專業(yè)的知識域包括軟件需求、軟件設計、軟件構造、軟件測試、軟件維護、軟件配置管理、軟件工程管理、軟件工程工具和方法、軟件質量，這些知識域囊括軟件開發(fā)從構思研發(fā)到運行改良乃至廢棄終止的整個生命周期。軟件工程專業(yè)課程內容普遍具有理論知識少和實踐內容多的特點，同時要求與產業(yè)標準、行業(yè)規(guī)范緊密銜接。這些特點決定軟件工程專業(yè)的課程體系設計可以借鑒CDIO工程教育理念，以培養(yǎng)學生的工程實踐能力。
　　2.1 課程體系研究
　　軟件工程是一門交叉性的工程學科，將計算機科學、數學、工程學和管理學等基本原理應用于軟件的開發(fā)與維護中，其重點在于大型軟件的分析與評價、需求規(guī)格說明、設計和演化，同時涉及管理、質量、創(chuàng)新、標準、個人技能、團隊寫作和專業(yè)實踐等。在軟件工程理論課程體系的制訂方面，一方面要考慮對學生理論知識的培養(yǎng)，另一方面更需要考慮對學生實踐動手能力的鍛煉。在借鑒CDIO工程教育理念的基礎上，我們形成圖1所示的軟件工程課程體系整體架構。
　　該課程體系以“雙師型”的師資隊伍和“企業(yè)化”的實踐平臺為基礎架構，在課程安排上借鑒CDIO的4個一級能力體系培養(yǎng)目標，在課程教學方法上強調CDIO的工程教學理念，強調每門課程都遵從“構思-設計-實現-運作”4個環(huán)節(jié)，同時在課程設置上參考軟件工程專業(yè)的專業(yè)規(guī)范以及軟件行業(yè)對軟件人才的需求。
　　整個課程體系的設置過程主要遵循以下原則。
　　1）“面向對象”為主線。
　　面向對象技術是一種新的軟件技術，從20世紀60年代提出概念到現在，已發(fā)展成為一種非常成熟的編程技術，并且逐步成為目前軟件開發(fā)領域的主流技術。它不僅適用于程序設計，同時還成為軟件開發(fā)領域的一種方法論。面向對象使計算機解決問題的方式更符合人類的思維方式，更能直接描述客觀世界，消除計算機世界和客觀世界的鴻溝�？梢哉f，只有掌握了面向對象的編程思想和方法論，才能成為一名合格的軟件工程人才。
　　軟件工程專業(yè)的課程體系不僅介紹多種面向對象編程語言，還開設有關面向對象方法學的課程。主干課程都以面向對象為中心，利用面向對象的方法，采用面向對象的編程語言，解決現實世界中的問題。主要開設的課程有Java、C#、J2EE等面向對象的編程語言，面向對象分析與設計、軟件工程、軟件過程、軟件測試等面向對象的方法學課程，還有Java實訓、游戲設計實訓等實訓課程。
　　2）“編程語言”不斷線。
　　編程語言的學習是一件相對比較枯燥的事情，不僅要求學生具有一定的數學基礎以及一定的邏輯思維能力，還要求學生能夠持之以恒。學生只有不斷地編程和調試程序才能提高自己的邏輯思維能力和程序編寫能力；只有不斷編程實踐，才能更深入地了解數據結構、一些經典的算法、編程技巧、設計模式。 　　針對上海電力學院軟件工程專業(yè)學生自主學習能力相對較弱以及軟件技術發(fā)展迅速的現狀，我們在課程體系建設中保證每個學期都有1門與編程語言相關的課程。從第1個學期到第7個學期，分別開設c語言程序設計、高級程序設計Java（1）、高級程序設計Java（2）、數據結構（JaVa）、J2EE、Java程序設計實訓、Net程序設計、游戲設計實訓等8門編程語言課程。
　　3）“課程實踐”不斷線。
　　上海電力學院培養(yǎng)應用型人才的成功舉措是注重在教學過程中培養(yǎng)學生的實踐能力。在軟件工程專業(yè)課程體系建設中，我們同樣采用這一措施，針對各個學期不同的專業(yè)課程設置，分別對應地開設為期1周或2周的課程設計。這些課程設計的開設都遵循“系統(tǒng)性、實踐性和工程性”3個原則，要求不僅幫助學生鞏固理論教學內容，還幫助學生系統(tǒng)地掌握軟件開發(fā)的工程性特性，把每個課程設計都當成一個工程，從“構思-設計-實現-運作”4個環(huán)節(jié)開展實踐。
　　2.2 教學模式研究
　　為了培養(yǎng)卓越的軟件工程人才，我們在基于CDIO工程教育理念進行課程體系設置的同時，還需要從教學方法、手段等方面進行改革，保證在教學過程中貫徹CDIO的教育理念。
　　1）項目式驅動的一體化理論教學。
　　軟件工程是一個注重實踐的學科，如何在教學過程中有效地引入實踐內容是一個非常值得研究的問題。實踐內容一方面能夠鞏固理論知識，使其簡單易懂，另一方面還能夠讓學生對理論教學內容感興趣并活學活用。在項目驅動式教學過程中，教師要始終以學生為中心，起到組織和指導作用。在整個教學過程中，教師利用情境、協作、會話等學習環(huán)境要素，充分發(fā)揮學生的積極性、創(chuàng)新性和主觀能動性。
　　項目驅動教學法的基本思想是將工程的概念引入教學中，把教學內容抽象為實踐項目，但教師在項目的設計過程中要把握如下幾個原則：①項目的設計要有可行性；②項目的設計難度要適中；③項目的設計要有綜合應用性。例如，在面向對象分析與設計的教學過程中，筆者始終貫徹項目驅動式的教學思想，在理論教學中以教學管理系統(tǒng)為項目案例，講解面向對象的分析方法、UML的基本概念以及Enterprise Architect軟件的應用；在綜合應用階段則利用電力營銷系統(tǒng)作為案例，綜合所有的概念以升華知識點；在課程實驗階段，要求每個學生選擇一個自己熟悉的軟件系統(tǒng)并對該軟件系統(tǒng)進行面向對象分析。
　　2）注重個人素質和團隊合作能力的培養(yǎng)。
　　具有個人素質和團隊合作能力是對現代大學生進行培養(yǎng)的基本要求，但在教學過程中如何同時做到這2方面能力的培養(yǎng)卻讓很多老師為難，特別是團隊合作能力的培養(yǎng)，經常出現一個團隊只有1～2個學生動手，而其他學生無所事事的情況。針對這種情況，在課程實驗過程中，教師可以要求每個學生獨立完成一個題目，而且題目內容與其他同學的內容不能重復；而在課程設計中，教師可以要求團隊協作并實施組長負責制，同時加強過程監(jiān)管，真正做到團隊協作，人人動手。
　　2.3 實踐基礎設施和師資隊伍研究
　　有了良好的課程體系和先進的教學方法，如果沒有良好的實踐教學平臺和優(yōu)秀的師資隊伍，那么一切都是空談。
　　1）“企業(yè)化”實踐平臺建設。
　　現有的很多高校在軟件工程專業(yè)實踐教學平臺建設方面普遍存在2個問題：①每門課程實踐平臺相互獨立，不構成統(tǒng)一的體系，特別是很多學校大多只有c、C++、Visual Studio 2008、Java、J2EE等編程語言環(huán)境，而真正對軟件工程專業(yè)的項目管理理念和工程思想很有幫助的實踐教學平臺卻很少，如Enterprise Architect統(tǒng)一建模軟件、Visual Source Safe源代碼管理等軟件工具，，使得培養(yǎng)出來的學生只懂得編程，卻對輔助編程的工作平臺一無所知；②學校課程實踐平臺與軟件行業(yè)嚴重脫節(jié)，很多畢業(yè)生普遍反映在學校學到很多的理論知識和軟件工具，但是到了公司后還要重新學習大部分知識，原因在于大學開設的課程以及課程實踐都是獨立的個體，沒有形成一個完整的軟件開發(fā)體系。
　　基于以上2個問題，我們將在軟件工程課程實踐平臺建設方面，加強與東軟、上海浦東軟件園內高科技IT企業(yè)的合作；根據CDIO的教學環(huán)節(jié)合理設置實踐教學內容，建設與企業(yè)普遍采用的軟件開發(fā)環(huán)境相一致的“企業(yè)化”實踐平臺。
　　2）“雙師型”師資隊伍建設。
　　教師在教學過程中主要起到“引導學生入門、指導學生學習”的作用，如果教師在實踐方面不合格，那么培養(yǎng)出的絕大部分學生都不會成為卓越工程師，因此為了培養(yǎng)優(yōu)秀的軟件工程師人才，各高校必須加強理論和實踐都要硬的“雙師型”師資隊伍建設。在軟件工程課程體系建設過程中，我們計劃借助“上海高校教師產學研踐習計劃”平臺，根據軟件工程專業(yè)課程教學的需要，有計劃、有目的地指派專業(yè)教師進企業(yè)學習與鍛煉。目前，軟件工程專業(yè)已有3名教師參加通用電氣（中國）有限公司的產學研踐習，并成功地在學校搭建SmallWorld軟件平臺，指導學生參加“涉電”以及GIS方面的監(jiān)控軟件開發(fā)。
　　3、結語
　　軟件工程專業(yè)作為一個成立歷史尚短的專業(yè)，在課程建設、培養(yǎng)方案等方面還有很多的工作需要開展。筆者在著名的CDIO工程教育理念指導下提出一些切實可行的方案，為軟件工程專業(yè)的建設提供有力支撐，為培養(yǎng)更加優(yōu)秀的軟件工程人才提供保證，但CDIO工程理念的實施需要全面的、立體化的支持環(huán)境，如何構建一個良好的支持環(huán)境是有待深入研究的課題。

  本文關鍵詞：基于CDIO的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)體系建設，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。