楊永健

基于CDIO模式的“．NET程序設(shè)計”教學(xué)改革研究

楊永健

（天津青年職業(yè)學(xué)院，天津市 300191）

針對高職“．NET程序設(shè)計”課程的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)現(xiàn)狀，將CDIO國際化工程教育培養(yǎng)模式融入課程的整個教學(xué)過程中，通過“做中學(xué)”和“項目驅(qū)動”等方法，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且還極大地提高了他們的軟件開發(fā)能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，取得了良好的教學(xué)效果。該模式的成功應(yīng)用也對其他相關(guān)課程的教學(xué)改革具有較好的示范作用。

CDIO；項目驅(qū)動；．NET程序設(shè)計；教學(xué)改革

一、引言

CDIO［1］作為當(dāng)前國際工程教育的一種新型教學(xué)模式，是由MIT和瑞典皇家理工學(xué)院等四所大學(xué)在Wallenbur g基金會的資助下，經(jīng)過數(shù)年的研究、探索和實踐，于2004年創(chuàng)立的。該模式以產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計、實施、運(yùn)行的整個生命周期為載體，以CDIO教學(xué)大綱和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，使學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間相互聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)和獲取工程設(shè)計和研發(fā)能力，包括自主學(xué)習(xí)能力，終身學(xué)習(xí)能力，團(tuán)隊合作能力等等。較之傳統(tǒng)教學(xué)模式，CDIO模式更加強(qiáng)調(diào)扎實的工程基礎(chǔ)知識和實踐動手能力的培養(yǎng)，因此能夠更好的滿足培養(yǎng)現(xiàn)代工程技術(shù)人員的要求。

“．NET程序設(shè)計”課程是軟件技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程，主要培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)不同用戶的要求，利用所學(xué)知識和技術(shù)進(jìn)行需求分析、軟件建模并使用．NET平臺完成軟件開發(fā)的能力。可以看出，這門課程著重培養(yǎng)學(xué)生在實際項目開發(fā)過程中的分析、設(shè)計和編程能力，具有很強(qiáng)的實踐性。針對傳統(tǒng)教學(xué)模式重知識傳授輕技能培養(yǎng)等問題，探討將CDIO教學(xué)模式融入“．NET程序設(shè)計”課程的教學(xué)過程中，對學(xué)生軟件開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì)的提高具有重要意義。

二、CDIO工程教育模式

（一）CDIO內(nèi)涵

CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate）［1］［2］4個英文單詞的縮寫 ，它是“做中學(xué)”原則和“基于項目的教育和學(xué)習(xí)”（Project based education and lear ning）的集中體現(xiàn)。它以工程項目（包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)）從設(shè)計、研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動實踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)。通過參與到真實項目的研發(fā)過程，學(xué)生們不僅可以掌握項目開發(fā)的相關(guān)技術(shù)，更為重要的是能夠在此過程中形成今后從事相關(guān)項目開發(fā)的綜合能力，包括自主學(xué)習(xí)能力，團(tuán)隊溝通、協(xié)作能力等等，這也正是CDIO工程教育模式的核心內(nèi)涵。

（二）CDIO標(biāo)準(zhǔn)［2］［3］

CDIO教學(xué)模式的主要特點(diǎn)在于它創(chuàng)造了能夠深化學(xué)習(xí)技術(shù)基礎(chǔ)和實際能力的二元學(xué)習(xí)經(jīng)驗。CDIO模式采用現(xiàn)代教學(xué)理念和手段以及創(chuàng)建全新的學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)生提供了真實世界的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，這些經(jīng)驗創(chuàng)建了一個與技術(shù)基礎(chǔ)相關(guān)的認(rèn)知框架并提供了理解它們的實際應(yīng)用機(jī)會，同時這些具體的經(jīng)驗還激發(fā)了學(xué)生在人際交際能力、系統(tǒng)建造能力方面的學(xué)習(xí)興趣。這些CDIO模式的特點(diǎn)集中體現(xiàn)在其12條標(biāo)準(zhǔn)中。鑒于篇幅所限，這里僅就其中的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)作簡要闡述。

標(biāo)準(zhǔn)1：CDIO背景環(huán)境

即以產(chǎn)品和系統(tǒng)生命周期的開發(fā)及使用作為知識和能力培養(yǎng)的載體及環(huán)境，強(qiáng)調(diào)的是知識和能力之間的關(guān)聯(lián) ，而不是具體內(nèi)容。

標(biāo)準(zhǔn)2：CDIO教學(xué)大綱的制定應(yīng)基于需求分析

這一標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)教學(xué)大綱的設(shè)計與培養(yǎng)目標(biāo)的確定應(yīng)與行業(yè)對學(xué)生素質(zhì)和能力的要求掛鉤。這也充分體現(xiàn)了職業(yè)教育的特點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)3：集成化課程設(shè)置

這一標(biāo)準(zhǔn)要求建立和發(fā)展課程之間的關(guān)聯(lián)，使專業(yè)能力目標(biāo)得到多門課程的共同支撐。

標(biāo)準(zhǔn)5：設(shè)計－制作實踐

CDIO模式強(qiáng)調(diào)基于產(chǎn)品生命周期的教學(xué)設(shè)計，因此在教學(xué)過程中應(yīng)設(shè)計多個實踐項目，包括基礎(chǔ)層次和高級層次的項目。通過項目的構(gòu)思、設(shè)計、運(yùn)作和實施過程，使學(xué)生形成初步的系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)能力。

標(biāo)準(zhǔn)7：CDIO能力評價

這一標(biāo)準(zhǔn)要求對學(xué)生在CDIO教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價。由于學(xué)生的實踐項目大多是真實企業(yè)項目，因此應(yīng)聘請企業(yè)人員參與評價。此外，應(yīng)從學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力等多角度進(jìn)行綜合評價。

三、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端

“．NET程序設(shè)計”課程主要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用．NET開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件分析、設(shè)計、編碼以及調(diào)試的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解軟件開發(fā)的全過程，掌握軟件開發(fā)技術(shù)，通過項目實戰(zhàn)，提高自身分析、解決問題的能力以及團(tuán)隊協(xié)作能力。

目前，傳統(tǒng)的教學(xué)模式仍然沿用“以知識為中心”的組織方式［4］［5］，強(qiáng)調(diào)知識講授，輕視學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果，主要表現(xiàn)為以下幾方面的問題：

（一）傳統(tǒng)教學(xué)模式大多采用“以知識為中心”的章節(jié)組織方式，在教學(xué)上強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握而不是將重點(diǎn)放在學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)上。此外，這種教學(xué)模式的另一個弊端是各章節(jié)知識各自獨(dú)立，學(xué)生無法將所學(xué)知識串聯(lián)起來，從而無法形成利用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

（二）高職教學(xué)強(qiáng)調(diào)課程的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，但是目前很多教師在講授本課程時只是根據(jù)各章節(jié)的知識設(shè)計獨(dú)立的小型實訓(xùn)題目。這種實訓(xùn)形式顯然無法培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計一個完整軟件系統(tǒng)的能力。

（三）在設(shè)計本課程的實訓(xùn)項目時，傳統(tǒng)教學(xué)模式大多采用一個諸如“學(xué)生選課系統(tǒng)”之類的虛擬項目。

這種虛擬項目主要存在以下兩方面的弊端：一是功能過于單一，內(nèi)容陳舊，與實際應(yīng)用脫節(jié)，缺乏實戰(zhàn)性。二是學(xué)生通過這種虛擬項目實訓(xùn)無法形成分析、設(shè)計實際軟件項目的能力，同時也不利于發(fā)掘?qū)W生自身的潛能。

（四）在教學(xué)過程中，缺乏課程之間的橫向聯(lián)系?！埃甆ET程序設(shè)計”課程主要培養(yǎng)學(xué)生軟件編程的能力，但是軟件開發(fā)的整個過程還包括需求分析，系統(tǒng)建模與設(shè)計，相關(guān)文檔的撰寫等諸多方面，這些能力也是學(xué)生日后走上工作崗位必須具備的。因此，應(yīng)該在教學(xué)過程中加強(qiáng)與相關(guān)課程的聯(lián)系，形成集成化課程群，培養(yǎng)學(xué)生的綜合軟件開發(fā)能力。

（五）傳統(tǒng)教學(xué)模式在評價方式上大多采用“形成性評價＋期末上機(jī)測試”的方式。這種評價方式不僅無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且效度也是低下的，無法有效的評價學(xué)生的實踐動手能力，也不符合現(xiàn)代工程教育的評價標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，傳統(tǒng)教學(xué)模式無法滿足培養(yǎng)現(xiàn)代工程人才的要求，將CDIO工程教育理念融入教學(xué)全過程，能夠有效地解決上述問題，大大提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平。

四、基于CDIO的教學(xué)改革實踐

針對傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，提出了以CDIO標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)大綱為指導(dǎo)思想，以實踐能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)做一體化教學(xué)模式，較好的解決了傳統(tǒng)教學(xué)過程中的問題，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

（一）以真實項目為載體，教學(xué)做一體化

CDIO是“做中學(xué)”原則和“基于項目化教學(xué)”的集中體現(xiàn)，通過項目設(shè)計與實踐的整個過程最終實現(xiàn)能力培養(yǎng)。首先，“．NET程序設(shè)計”課程主要培養(yǎng)學(xué)生以下幾方面的能力：（1）軟件需求分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計能力；（2）編寫業(yè)務(wù)代碼和項目測試能力；（3）軟件開發(fā)文檔的撰寫能力；（4）學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作和溝通能力。

通過能力分析，將課程的教學(xué)設(shè)計為以下幾個相互關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)情境（見表1），打破傳統(tǒng)章節(jié)體系，以能力形成過程為組織方式，以《天津青年職業(yè)學(xué)院宿舍管理系統(tǒng)》這個真實項目案例為載體，將相關(guān)知識與技能融入學(xué)習(xí)情境之中，從而實現(xiàn)教學(xué)做一體化。

表1 “．NET程序設(shè)計”學(xué)習(xí)情境一覽表

學(xué)生通過6個情境的學(xué)習(xí)，不僅了解了真實軟件項目的設(shè)計、開發(fā)流程，而且還掌握了本課程的主要知識和軟件開發(fā)技術(shù)以及軟件開發(fā)過程中相關(guān)文檔的撰寫方法，最終通過遞進(jìn)式的情境設(shè)計，逐步形成軟件開發(fā)能力。

（二）學(xué)生組成項目團(tuán)隊，參與真實項目的開發(fā)

CDIO強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計、制作產(chǎn)品的實踐動手能力，因此在教學(xué)過程中，必須調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓他們主動參與到實際項目的研發(fā)過程中。為此，在授課之初，提供給學(xué)生一系列實際需求的企業(yè)項目，比如學(xué)院體育館計費(fèi)管理系統(tǒng)，教務(wù)處教材管理系統(tǒng)等。這些項目一方面都是真實需求的案例，另一方面，從難度上既有一定的復(fù)雜度，又符合學(xué)生的分析能力。學(xué)生以自由結(jié)合的方式組成項目開發(fā)團(tuán)隊（3－4人），根據(jù)學(xué)生的自身特點(diǎn)，承擔(dān)不同的角色，如項目經(jīng)理，軟件設(shè)計師，測試工程師等等，通過協(xié)作共同完成整個項目。學(xué)生選題后，企業(yè)真實用戶比如學(xué)院的后勤處，教務(wù)處等將于開發(fā)小組簽訂項目開發(fā)合同，如果軟件具有實用價值并且被最終使用，用戶將按照合同支付相應(yīng)的報酬。這種方式不僅讓學(xué)生親身體驗了軟件開發(fā)的真實過程，很好地鍛煉了他們的業(yè)務(wù)能力，而且極大的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（三）校企合作共建課程，強(qiáng)化工學(xué)結(jié)合

聘請企業(yè)人員共同參與課程建設(shè)是高職課程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。學(xué)院先后與CSDN樂知學(xué)院，安博教育集團(tuán)，天津鶴圃科技有限公司等企業(yè)建立了合作關(guān)系。一方面聘請企業(yè)具有豐富項目經(jīng)驗的技術(shù)人員擔(dān)任學(xué)生項目團(tuán)隊的指導(dǎo)教師，有效的解決了院內(nèi)師資緊張，項目經(jīng)驗不足等問題。另一方面，讓學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行為期1－2周的集中式實訓(xùn)，通過企業(yè)集中實訓(xùn)，學(xué)生不僅在業(yè)務(wù)能力上突飛猛進(jìn)，而且也對軟件企業(yè)的工作流程、企業(yè)文化有了較深入的了解，實訓(xùn)期間表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生將會獲得在企業(yè)實習(xí)的機(jī)會。

（四）加強(qiáng)課程間的橫向聯(lián)系

CDIO教學(xué)模式中一個很重要的標(biāo)準(zhǔn)就是集成化課程設(shè)置，強(qiáng)調(diào)課程間的橫向聯(lián)系?！埃甆ET程序設(shè)計”課程主要側(cè)重代碼開發(fā)能力的培養(yǎng)，而軟件項目開發(fā)除了編碼還有諸如需求分析，系統(tǒng)建模等很多重要環(huán)節(jié)。為此，我們設(shè)計了與“軟件需求分析與UML建?！闭n程的聯(lián)合教學(xué)。兩門課程使用同一個項目案例進(jìn)行項目化教學(xué)，一門課側(cè)重軟件分析與設(shè)計，另一門則側(cè)重軟件編碼與測試，這樣學(xué)生就可以全面掌握軟件從分析、設(shè)計到編碼、測試的整個流程以及相關(guān)的技術(shù)。

（五）實施以“綜合能力評價”為中心的項目化考核

課程的評價方式改革是教學(xué)改革中的重要環(huán)節(jié)。為了有效的對學(xué)生實際軟件開發(fā)能力進(jìn)行有效考核，本文提出了以“綜合能力評價”為核心的多維評價模型，如圖1所示。

圖1 多維評價模型

這種評價方式是以學(xué)生項目團(tuán)隊完成項目的情況作為評價依據(jù)，以項目評審會的方式進(jìn)行，評委由以下人員組成：企業(yè)項目指導(dǎo)教師，企業(yè)技術(shù)專家，用戶代表，任課教師。項目指導(dǎo)教師主要對學(xué)生整個的項目開發(fā)過程進(jìn)行評價（包括團(tuán)隊協(xié)作以及項目組每位成員發(fā)揮的作用），任課教師對學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行評價，企業(yè)技術(shù)專家對軟件項目的技術(shù)應(yīng)用情況，項目整體完成效果，技術(shù)文檔完成情況進(jìn)行評價，用戶代表則是從軟件的可用性角度進(jìn)行評價。顯然，較之傳統(tǒng)考核方式，這種多維度的評價模型可以更為有效的考核每位學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（六）構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

利用現(xiàn)代化信息技術(shù)服務(wù)教學(xué)是當(dāng)前教學(xué)改革一個主流趨勢。為了給學(xué)生提供更為豐富的教學(xué)資源，實現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，通過構(gòu)建課程教學(xué)網(wǎng)站，可以實現(xiàn)電子教案，學(xué)習(xí)資料，視頻教程，項目案例庫等教學(xué)資源的共享。此外，通過網(wǎng)站的在線答疑，教師留言板等功能，搭建了一個學(xué)生之間，師生之間的交流平臺，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。

五、教學(xué)改革效果分析

“．NET程序設(shè)計”課程是軟件技術(shù)專業(yè)的核心課程，課程內(nèi)容多，難度大，學(xué)生普遍學(xué)習(xí)興趣不高。通過實施教學(xué)改革，打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，引入了基于項目開發(fā)的課程體系，使學(xué)生感覺耳目一新。學(xué)生通過實際參與項目開發(fā)，提高了自身的綜合素質(zhì)和實踐動手能力，從而實現(xiàn)了教學(xué)做一體化的教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）學(xué)生滿意度大幅提高。通過學(xué)院教務(wù)處，督導(dǎo)處，教學(xué)系組織的學(xué)生座談會、學(xué)生問卷調(diào)查以及期末評教情況來看，超過90%的學(xué)生對課程的教學(xué)改革表示非常滿意，滿意率達(dá)到100%。這充分說明教學(xué)改革的實施受到了學(xué)生們的一致歡迎和好評。本課程的教學(xué)改革項目先后兩次獲得學(xué)院教學(xué)改革成果二等獎，同時也被確定為院級精品課立項課程。

（二）學(xué)生的職業(yè)技能水平得到顯著提升。學(xué)生通過實際參與項目開發(fā)，到企業(yè)參加集中實訓(xùn)，普遍反應(yīng)自己的實踐動手能力得到了顯著提高，學(xué)生們開發(fā)的軟件產(chǎn)品也得到了企業(yè)評委的認(rèn)可和好評。由2007級學(xué)生團(tuán)隊開發(fā)的“天津青年職業(yè)學(xué)院體育場館管理系統(tǒng)”已通過了項目驗收，被學(xué)院后勤處使用，這也極大地增強(qiáng)了學(xué)生們的自信心和學(xué)習(xí)熱情。

（三）近年來，在市級、國家級的各類軟件設(shè)計競賽中，學(xué)院的參賽選手均取得了優(yōu)異成績。在天津市教委舉辦的天津市第四屆軟件設(shè)計大賽中，學(xué)院有一名同學(xué)獲得一等獎，兩名同學(xué)獲得二等獎。在工業(yè)和信息化部舉辦的全國軟件專業(yè)人才設(shè)計與開發(fā)大賽中，學(xué)院獲得天津賽區(qū)一等獎一個，二等獎一個，三等獎五個，優(yōu)秀獎三個；獲得全國總決賽三等獎兩個的佳績。這些成績的取得也充分說明了學(xué)生專業(yè)能力的不斷提高。

六、總結(jié)

“．NET程序設(shè)計”課程是軟件技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，強(qiáng)調(diào)對學(xué)生軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)。針對傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的諸多問題，將CDIO工程教育培養(yǎng)模式融入課程的整個教學(xué)過程中，通過開發(fā)基于教學(xué)做一體化和校企合作的課程體系、建立多維綜合評價體系，構(gòu)建多媒體教學(xué)網(wǎng)站等手段進(jìn)行全方位的教學(xué)模式改革，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且還極大地提高了他們的軟件開發(fā)能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，取得了良好的教學(xué)效果，同時本課程教學(xué)改革模式的成功應(yīng)用也對其他相關(guān)課程的教學(xué)改革起到了良好的示范作用。

［1］Ed war d Crawley．Ret hinking Engineering Education：The CDIO Approach［M］．Berlin：Springer，2007．

［2］查建中．論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式［J］．高等工程教育研究，2008，（03）：1－9．

［3］顧佩華．以設(shè)計為導(dǎo)向的EIP－CDIO創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式［J］．中國高等教育，2009，（03）：47－49．

［4］楊柳．面向CDIO的“操作系統(tǒng)”教學(xué)改革探討與實踐［J］．計算機(jī)教育，2009，（03）：24－26．

［5］王志強(qiáng)．基于CDIO理念的多媒體應(yīng)用基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)改革［J］．計算機(jī)教育，2009，（02）：137－138．

The Research of＇．NET Pr ogra mming＇Teaching Refor m Based on CDIO Mode

YANG Yong－jian

（Tianjin Youth Vocational College，Tianjin 300191 China）

As for the training target and teaching situation of＇．net programming＇in higher vocational colleges，CDIO inter national engineering education training mode is supposed to be integrated into the whole teaching process．Students＇learning enthusiasm has been enhanced and their soft ware development ability and the team cooperation ability have also been promoted through the method of“l(fā)ear ning while being involved”and“project drive”．The success of this model＇s application gives a good example for teaching refor m of other related courses．

CDIO；project－driven；＇．NET programming＇；teaching refor m

G712

A

1673－582X（2012）02－0090－05

2011－06－28

楊永?。?982－），男，天津市人，中山大學(xué)軟件工程專業(yè)碩士研究生，天津青年職業(yè)學(xué)院講師、軟件工程師，軟件技術(shù)專業(yè)負(fù)責(zé)人，研究方向為面向Agent軟件工程理論與方法，分布式計算等。