摘要：因工程教學的特性和可操作性，構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作(CDIO)教學模式日益受到關(guān)注和重視。作為對教學改革的探索，我國高校普遍推行了課程項目。筆者結(jié)合軟件工程教學實踐，提出了CDIO教育理念在課程項目設(shè)計中的運用。
　　關(guān)鍵詞：構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作；工程教學；課程項目；CDIO
　　
　　我國高校教學一貫重視知識傳授，絕大多數(shù)還停留在以知識講授為主，教學目標、內(nèi)容和手段缺乏對學生能力的培養(yǎng)體系。個性心理研究表明，盡管能力和知識具有密切聯(lián)系，能力是在掌握知識的過程中發(fā)展起來的，但兩者截然不同，不能劃等號。理想的智育應(yīng)該具有開放性，注重實踐性與生活相聯(lián)系，與社會相溝通，在實踐中活學活用知識，同時把這種活的知識變成能力。只有當學生在社會生活的時間中獲取知識，鞏固知識，運用知識時，才能把知識化為修養(yǎng)，注入社會，鑄就人格，同時也才能真正逐步形成改造生活和社會的能力。在工程教學中，如果將知識與能力培養(yǎng)混為一談，培養(yǎng)的學生能力就不夠全面，嚴重脫離實際需要，畢業(yè)進入企業(yè)后，需要花費很大精力適應(yīng)企業(yè)環(huán)境。因此廣大教師要認真反思，勇于探索和改革現(xiàn)有教學模式。
　　CDIO是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Opemte)的縮寫，CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。2000年，美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術(shù)大學、林克平大學以及皇家技術(shù)學院四所高校進行了工程教育的探索研究，創(chuàng)建了全新的CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO將工程畢業(yè)生的培養(yǎng)目標分成工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，在注重培養(yǎng)學生扎實的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識的同時，努力將教育過程放到工程領(lǐng)域的具體情境中，經(jīng)過近似于實際工程場景的實踐訓練，造就新一代高水平工程師。CDIO理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來的工程教育理念，更具有可操作性。迄今為止，已有幾十所世界著名大學加入了CDIO組織，按CDIO模式培養(yǎng)的學生受到社會和企業(yè)的普遍歡迎。
　　課程項目作為工程課程的有機組成部分，日益受到廣大高校和教師的重視，對于強化學生的項目實踐能力、自學創(chuàng)新能力、團隊合作能力和交流表達能力具有極大的促進作用，受到了企業(yè)和學生的一致好評。但課程項目的設(shè)計還缺乏標準化、規(guī)范化，運用CDIO理念進行課程項目設(shè)計，可以明確發(fā)展方向，進一步推進課程項目向縱深發(fā)展。
　　
　　1　COIO內(nèi)容標準
　　
　　根據(jù)CDIO研究成果，全面實施及檢驗測評的CDIO標準可以歸納為12條標準，具有很強的可操作性。
　　(1)標準1：以CDIO為基本環(huán)境。
　　全面采用CDIO教育理念。學校使命和專業(yè)目標要反映CDIO理念，把構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行作為工程教育的基本內(nèi)容和要求。將CDIO作為一種產(chǎn)品生命周期模型，成為工程教育的框架及實施模式，實行技術(shù)知識和能力的教學實踐，體現(xiàn)工程專業(yè)領(lǐng)域的本質(zhì)。
　　
　　(2)標準2：學習目標。
　　學習目標必須使學生個人能力、人際能力和對產(chǎn)品、過程及系統(tǒng)的構(gòu)建能力獲得鍛煉和提升，保證這些學習成果與項目目標的一致性，并獲得領(lǐng)域?qū)＜业尿炞C。通過經(jīng)歷從項目構(gòu)想、設(shè)計、實施到運作的全過程，讓學生提高能力，獲得必要的技能，以面對未來更艱巨的挑戰(zhàn)。
　　(3)標準3：一體化教學計劃。
　　個人能力、人際能力和對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的構(gòu)建能力要反映在教學培養(yǎng)計劃中。培養(yǎng)計劃的設(shè)計要考慮各學科之間的相互支撐，也要明確地將基本個人能力、人際能力和對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力的培養(yǎng)融于學科課程學習中。
　　(4)標準4：工程導論。
　　要開設(shè)工程導論課程或?qū)д搩?nèi)容，主要介紹相關(guān)產(chǎn)品和系統(tǒng)構(gòu)建在工程實踐中的框架模式，為學生的學習指明學習方向。要激發(fā)學生對核心工程領(lǐng)域知識的興趣和動力，還要闡述個人除知識以外必須具備的基本能力和人際交往能力。
　　(5)標準5：設(shè)計一實現(xiàn)經(jīng)驗。
　　課程實施計劃必須包括兩個或以上的設(shè)計一實現(xiàn)經(jīng)驗，一個是基本水平的經(jīng)驗，另一個是高級水平的經(jīng)驗。在課內(nèi)外活動中創(chuàng)造各種機會，讓學生參與到產(chǎn)品、系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行環(huán)節(jié)中。在項目的早期提供一些更簡單易懂的產(chǎn)品和系統(tǒng)，到后期逐漸傳授難而復雜的系統(tǒng)設(shè)計一實現(xiàn)經(jīng)驗，有助于學生在課程學習和項目活動中將所學知識和技能進行合并，提高綜合能力。
　　(6)標準6：工程實踐場所。
　　工程實踐場所和其他學習環(huán)境至關(guān)重要，能幫助學生開展動手活動，獲取初步的社會經(jīng)驗，通過實踐提高從事產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)建構(gòu)能力，以便今后更好地勝任系統(tǒng)構(gòu)建和產(chǎn)品支持工作。實踐場所的構(gòu)建要以學生為中心，學生可以自由進入，更易于相互交流。
　　(7)標準7：綜合性學習經(jīng)驗。
　　綜合性學習經(jīng)驗將學科學習和工程職業(yè)訓練融合在一起，使教師更有效地幫助學生應(yīng)用學科知識，并獲得基本個人能力、人際能力和產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力，更好地適應(yīng)工程領(lǐng)域的需求。
　　(8)標準8：主動學習。
　　在CDIO環(huán)境下，采用主動學習和經(jīng)驗方法學習可以促進專業(yè)目標的達成。實踐證明，學生更積極地參與思考新的概念或創(chuàng)意并做出反饋，比一味接受更有價值。學生不僅可以學到更多知識，也能意識到自身需要和渴望學習的知識，提高學習積極性，并形成良好和長久的自我發(fā)現(xiàn)和獨立學習習慣。
　　(9)標準9：教師能力的提升。
　　要提升教師基本能力、人際能力及產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力。許多教師在某一研究領(lǐng)域知識豐富，成績突出，但缺少足夠的商業(yè)和工業(yè)實際項目開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)驗，同時知識快速更新?lián)Q代也要求教師不斷充實工程領(lǐng)域的知識和技能，以給學生更多的實際范例和經(jīng)驗。
　　(10)標準10，-教師教學能力的提高。
　　采取措施提高教師運用主動和經(jīng)驗學習方法以及學生考核等方面一體化經(jīng)驗的能力。如果教師期望以一種全新的教學和評估學生能力的方式，他們必須以提升自身的技能為前提。
　　(11)標準11：學生考核。
　　學生的基本個人能力和人際能力，產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力及學科知識要融入專業(yè)考核之中，作為學習成果進行評估，必須采取一套行之有效的評價體系。對學習成果的不同分類將采用不同的考核方法，用豐富多樣的評估方法評價多樣的學習方式，以增加最終評估結(jié)果的可信度和有效性。
　　(12)標準12：專業(yè)評估。
　　針對CDIO12條標準，采用系統(tǒng)化的評估過程，提供反饋給學生、教師及其他利益相關(guān)者，以促進持續(xù)改進。
　　
　　2　課程項目設(shè)計
　　
　　2.1　存在的問題
　　在工程課程中，課程項目一直是理論課程的有機組成部分。在教學市場化環(huán)境下，雖然課程項目日益受到重視，教師們對教學改革進行了有益探索，但依然存在兩個問題：
　　(1)缺乏標準化和規(guī)范要求。具體表現(xiàn)為隨意性很大，對教學目標、教學內(nèi)容和教學手段缺乏明確的要求；二是千篇一律，雖然各個課程的性質(zhì)和內(nèi)容不同，但實施方案和考核方式卻雷同，甚至流于形式。
　　(2)課程項目工作量缺乏考量。在標準化軟件工程中，設(shè)計和管理遠遠超過了代碼工作量。同樣，實際課程項目管理的工作量遠遠超出了課堂講授時間。一是教學管理制度遲后，對課程項目的考核管理缺乏科學合理的管理制度，以課堂講授時間為考核依據(jù)，無法反映實際情況；二是課程項目設(shè)計很少將工作量作為重要因素來考量。
　　
　　2.2　CDIO理念的運用
　　CDIO的核心思想是工程化，面對現(xiàn)實，用有限的資源獲得最大的成果，因此可以解決課程項目設(shè)計中存在的部分問題，至少可以改善。
　　(1)在工程課程中全面推行項目考核，代替?zhèn)鹘y(tǒng)試卷考核。將能力考核放在首位，用能力促知識，強化學生解決實際工程問題的能力。項目考核可以提高學生的主觀能動性，從傳統(tǒng)的自上而下的學習模式變?yōu)樽韵露系膶W習模式，學生根據(jù)自身的興趣及技術(shù)能力特點選題。項目活動更能體現(xiàn)CDIO能力大綱的精神：第一是個性化考核。學生可以利用積累的基礎(chǔ)知識和能力，發(fā)揮特長，進行創(chuàng)造性學習和思考。第二是綜合能力考核。項目實施為學生提供了一個很好的交流平臺，可以提高學生的口頭表達能力、專業(yè)交流能力和人際交流能力。在選題過程中，各組的討論有利于成員間的知識交換，挖掘創(chuàng)新點。
　　(2)精心設(shè)計一套具有項目特性的課程項目示例，推行自主選題的課程項目。課程項目示例一定要以實際項目為背景，依據(jù)項目設(shè)計與開發(fā)的順序進行項目實施演示，巧妙地將基礎(chǔ)技術(shù)融合其中，并進行必要的比較和分析，便于學生模仿。自主選題的課程項目要涵蓋項目構(gòu)思、項目設(shè)立、項目設(shè)計建模、項目開發(fā)、項目測試和項目實施方案等全過程，這一系統(tǒng)化過程包含了系統(tǒng)構(gòu)建的生命周期，體現(xiàn)CDIO提倡的構(gòu)想一設(shè)計一實施一運作理念。
　　(3)科學地簡化項目管理環(huán)節(jié)和內(nèi)容。課程項目管理工作量巨大，一定要在保留必要工程環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上削減次要環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)的內(nèi)容也要突出重點，體現(xiàn)有保有壓。
　　(4)采用同工程實際一致的項目實踐環(huán)境。首先，及時引進和升級各類主流開發(fā)平臺，保持同實際生產(chǎn)環(huán)境同步，為學生提供近似實際的工作環(huán)境；其次，采用同樣的項目組織結(jié)構(gòu)和運行方式管理課程項目，提供近似實際的工作氛圍，提高學生的實戰(zhàn)能力。
　　(5)注重主動學習?？梢赃x擇一些內(nèi)容，不在課堂上講解，而是讓學生自學，提倡多學科之間的相互融合，培養(yǎng)學生的好奇心及終身學習的習慣，激發(fā)學生主動學習的積極性。學生不僅可以學習到更多的東西，也能意識到自身需要和渴望學習的知識。對許多問題來說，這些“更多的東西”就是打破常規(guī)，重新構(gòu)建問題，用一種新的方式審視問題情境，常常能得到意外的收，是CDIO標準8體現(xiàn)的精神。
　　
　　3　基于CDIO的J2EE項目教學實踐
　　
　　基于上述CDIO思想，筆者在J2EE課程項目設(shè)計中進行了有益的實踐。J2EE、Java 2 Platform、Enterprise Edition是當今軟件工程主流的應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)，J2EE是一種開源技術(shù)，發(fā)展十分迅速，適合于從網(wǎng)站到銀行系統(tǒng)的眾多以管理為主體的應(yīng)用項目的開發(fā)。J2EE項目的涉及面非常廣，需要理解和運用數(shù)據(jù)庫、Java語言、HTML語言、JavaScript等多種知識和技術(shù)；課程項目的工作量普遍比較大，需要多人合作才能完成，必須以團隊方式開展教學活動；更難能可貴的是，J2EE項目一般都是面向方案的問題解決，具有創(chuàng)造性和全過程特點，十分適合基于CDIO教學模式的開展，教學效果顯著。
　　整個J2EE課程設(shè)計以CDIO理念為指導思想，以開發(fā)能力為最終學習目標，由講授和學生課程項目組成。除了理論、各類主題實驗外，講授課包含一個課程項目示例，即一個完整的在線考試系統(tǒng)的開發(fā)。依據(jù)軟件設(shè)計與開發(fā)順序，進行實際代碼開發(fā)的演示，巧妙地將基于J2EE的各種技術(shù)融合其中，為學生的課程項目提供參考。本節(jié)主要介紹J2EE課程項目。
　　課程項目以軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)周期為工程教育的框架或環(huán)境，將綜合性學習經(jīng)驗，基本個人能力、人際能力和對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力的培養(yǎng)融于一體。課程項目同企業(yè)管理一樣，提高質(zhì)量的關(guān)鍵在于加強對學生的管理，細節(jié)決定成敗，因此必須在檢查和督促上下功夫，緊緊抓住每個環(huán)節(jié)，不能放任自流。考慮到工程管理的巨大工作量，課程項目管理進行了適當簡化，只保留了最主要的四個管理環(huán)節(jié)：課程項目立項、設(shè)計與計劃、開發(fā)跟蹤和項目評分。每個環(huán)節(jié)都有各自的工作重點，各個環(huán)節(jié)又環(huán)環(huán)相扣，前面環(huán)節(jié)為后面環(huán)節(jié)的成功創(chuàng)造條件。
　　
　　3.1　項目立項
　　課程項目立項報題是課程項目的起點，題目選擇是否合適，將部分決定最終的項目成敗。由于學生剛開始上課，對具體內(nèi)容并沒有多少了解，又不具有項目經(jīng)驗，所以選題往往存在許多問題。如項目類型不合適，選擇項目根本不適合J2EE技術(shù)實現(xiàn)：二是項目內(nèi)容太簡單，工作量太小，技術(shù)要求太低。教師要加強指導和引導。
　　任何人都可以發(fā)起建立項目小組，但必須自我尋找項目，并建立開發(fā)組織，立項要經(jīng)過申請、初步審批和答辯三個環(huán)節(jié)，流程圖如圖1所示。
　　(1)立項報告。
　　立項報告包含兩項內(nèi)容：項目報告和項目組織機構(gòu)章程。項目報告闡述軟件用途、主要功能和系統(tǒng)要求；項目組織機構(gòu)章程包含組成人員、參與人員及職責分工，主要角色包括項目經(jīng)理、數(shù)據(jù)庫管理員、質(zhì)量管理員和開發(fā)人員；組長產(chǎn)生規(guī)則，對項目的最終結(jié)果負有全部責任，設(shè)立任命與解聘規(guī)則，組長有分配工作和成績建議的權(quán)利。申報時間一般安排在兩周時間內(nèi)。如果項目未通過審批，教師應(yīng)做好思想工作，鼓勵學生表達不同的意見，但一定要以理服人，給予必要的幫助和指導，進行必要的修改調(diào)整。
　　(2)立項答辯。
　　獲得初步批準的項目將安排立項答辯。首先簡單介紹項目概況，其次回答教師提問。教師還要對學生的答辯進行點評，指出存在的問題，提出改進的意見。該環(huán)節(jié)將增強學生的工程基礎(chǔ)知識、個人能力以及發(fā)現(xiàn)問題、文字表達、演講和組織能力。
　　
　　3.2　設(shè)計與計劃
　　設(shè)計與計劃標志著設(shè)計已完成，項目進入編碼階段，要求學生提交文檔需求分析報告、詳細設(shè)計和開發(fā)測試計劃?？紤]到工作量，需求分析報告提交是可選的；詳細設(shè)計主要描述系統(tǒng)功能概述，分外部設(shè)計和內(nèi)部設(shè)計；開發(fā)測試計劃要強調(diào)里程碑式的完成時間表，各個環(huán)節(jié)和各個模塊的時間節(jié)點，Q版和B版完成時間，為今后的項目督促提供線索。該階段讓學生充分體驗設(shè)計經(jīng)驗，教師要檢查其合理性，充分發(fā)掘?qū)W生的主動學習動力。
　　
　　3.3　開發(fā)跟蹤
　　開發(fā)跟蹤是課程項目的主體，將覆蓋整個學習周期。主要任務(wù)有兩個：一是構(gòu)建近似生產(chǎn)環(huán)境的代碼開發(fā)環(huán)境；二是項目進展的督促檢查。代碼開發(fā)環(huán)境同上課環(huán)境均采用Eclipse環(huán)境，并設(shè)立統(tǒng)一的CVS服務(wù)器，對代碼進行版本控制。項目進展的督促檢查以文檔方式進行，要求項目組以周為時間周期，把開發(fā)文檔及時放入到各自工程組目錄中，主要內(nèi)容包括上周工作總結(jié)、總體進展情況、本周工作計劃和設(shè)計改動。教師主要采取抽查方式檢查，發(fā)現(xiàn)進展緩慢的組就必須直接找組長談話，了解原因，解決問題，進行工作督促。應(yīng)維持督促力度，保持一定推動力。該階段提供一致性的工程實踐場所，讓學生充分體驗實現(xiàn)經(jīng)驗，在項目實踐中學習解決問題的方法，開展主動學習，積累綜合性學習經(jīng)驗。
　　
　　3.4　項目評價
　　項目評價是課程項目的最后也是最核心階段，工作量最繁重。為保證課程項目最終能順利交付，需要將項目評分細分成三個子階段：系統(tǒng)預演示、系統(tǒng)交付演講和最終評價。
　　系統(tǒng)預演示的主要目標是項目檢查，抓好最后階段的沖刺工作。通過預演示，教師可以真正了解項目的實際進展情況；主要抓兩頭，拉先進促后進；對于優(yōu)秀項目，以提出改進意見為主，要求予以修改，提高項目的質(zhì)量，同時讓學生體驗項目修改的過程：對于落后項目，必須立即確定開發(fā)重點，力圖在最后的時間內(nèi)努力完成基本內(nèi)容。
　　系統(tǒng)交付演講是項目評價的主要環(huán)節(jié)，主要考察項目的完成質(zhì)量，從完整性、實用性、美觀和表達四個方面考評。學生要進行公開演示和講解，并接受教師的咨詢。
　　最終評價是項目評價的最終環(huán)節(jié)，主要考察項目的完成工作量。學生要提交使用說明、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、可執(zhí)行程序和源程序，教師根據(jù)這些文檔進行公正的評分。
　　項目前兩個子階段是師生互動階段，開展合作性學習，對于提升教師能力和教學能力都深具意義。
　　
　　4　結(jié)語
　　
　　J2EE課程是同濟大學軟件學院首次推行課程項目，是教學改革的有益探索，效果顯著。尤其有了CDIO的指導思想后，改革發(fā)展更具方向，內(nèi)容更能深入。但要在我國順利實施CDIO，困難也是很大的。如教學制度遲后，至今還沒有項目課程考核的管理科學和合理的管理制度，教學模式比較單一；又如項目的評價存在不公正性，項目組內(nèi)存在苦樂不均現(xiàn)象等。這些都有待我們進一步探