摘要：為更好地培養(yǎng)與企業(yè)要求相符的軟件人才，解決軟件人才培養(yǎng)中工程能力與創(chuàng)新能力較低等問題，本文通過分析軟件人才培養(yǎng)的目標(biāo)與方法，提出構(gòu)建五位一體CDIO的實踐教學(xué)體系。通過教學(xué)理念、實踐主體、實踐過程、實踐層次以及實踐培養(yǎng)評價機制五個方面的實踐教學(xué)改革，著重研究了實踐教學(xué)主體CDIO能力培養(yǎng)、工程化教學(xué)課程體系以及評價機制。
　　關(guān)鍵詞：五位一體；實踐教學(xué)；CDIO
　　
　　軟件工程教育國際化與工程化的發(fā)展，對軟件工程人才的培養(yǎng)提出了新的要求。一方面，學(xué)生要具備良好的專業(yè)學(xué)科知識，另一方面，學(xué)生要擁有良好的工程系統(tǒng)構(gòu)建與協(xié)調(diào)能力。因此，我校針對軟件工程專業(yè)的實踐教學(xué)體系進(jìn)行了工程化改造，培養(yǎng)學(xué)生的工程化開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì)，制定明確的實踐目標(biāo)和考核機制，形成一個融基礎(chǔ)理論、實驗教學(xué)、工程實踐為一體的整體培養(yǎng)機制，讓學(xué)生的基礎(chǔ)知識、科學(xué)素養(yǎng)、專業(yè)知識、創(chuàng)新能力、工程能力和職業(yè)素質(zhì)都得到全面均衡的發(fā)展。為達(dá)到這一目標(biāo)，我們以CDIO為基礎(chǔ)，在CDIO-CMM能力成熟度模型的指導(dǎo)下，提出了新的軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)體系，以“一個教學(xué)理念、二個實踐主體、三個實踐過程、四個實踐層次、五個評價機制”形成完善的五位一體的實踐教學(xué)體系，進(jìn)行了有益的研究與探索。
　　
　　1　CDIO、CDIO-CMM與TC－CMM模型
　　CDIO為構(gòu)思(conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)與運行(0perate)，以產(chǎn)品從研發(fā)到運行的生命周期過程為載體，使學(xué)生通過主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，該理念是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”(Project based education and learning)的集中概括和抽象表達(dá)。
　　CDIO-CMM模型是將CDIO理念以及美國卡內(nèi)基一梅隆大學(xué)所提出的能力成熟度模型(CapabilityMaturity Model，簡稱CMM)相結(jié)合所構(gòu)建的，研究構(gòu)建成為CDIO-CMM模型。該模型將學(xué)生CDIO能力劃分為初始級、基礎(chǔ)級、專業(yè)級和應(yīng)用研究級四個等級，不同能力成熟度等級反映了學(xué)生在CDIO工程教育不同階段的不同特征和學(xué)習(xí)內(nèi)容需求。初始級是大學(xué)新生必須具備的，其CDIO能力是不可預(yù)測的；在基礎(chǔ)級，學(xué)生基本適應(yīng)了基于項目的學(xué)習(xí)過程，能夠根據(jù)課程需要，在教師的指導(dǎo)下開展小規(guī)模項目的學(xué)習(xí)，由初始級過渡到基礎(chǔ)級需要2年左右的學(xué)習(xí)時間；在專業(yè)級，學(xué)生已經(jīng)熟悉了基于項目的學(xué)習(xí)過程，能夠獨立自主地選修專業(yè)課程，這一級大概需要1年左右的時間；處于應(yīng)用研究級的學(xué)生能夠依據(jù)項目的需要自發(fā)地學(xué)習(xí)新的理論知識，更新優(yōu)化自己的知識體系。
　　
　　
　　TC-CMM(Capabil時Maturit)r Model for Teacher)是中南大學(xué)軟件學(xué)院為了順利實施CDIO工程教育模式，針對學(xué)院專職教師和外聘企業(yè)教師的特點研究建立的教師CDIO能力成熟度模型，同樣由四個能力成熟度等級組成，即初始級、成長級、發(fā)展級和成熟級。初始級教師特指剛引進(jìn)的青年教師(博士畢業(yè)生)，他們專業(yè)基礎(chǔ)知識扎實，但沒有授課經(jīng)歷；成長級教師具備教師基本素質(zhì)，至少有1年以上的從教經(jīng)歷和一定的教學(xué)技能，得到學(xué)生的認(rèn)可，教學(xué)水平和能力評估達(dá)到目標(biāo)值，基本勝任教師的工作：發(fā)展級教師具備較好的教師綜合素質(zhì)，能將CDIO理念貫徹到教學(xué)中，采用“做中學(xué)”的教學(xué)模式，教學(xué)水平和能力評估優(yōu)良；成熟級教師具備較高的教師綜合素質(zhì)，能熟練自如地駕馭整個教學(xué)過程，實施“做中學(xué)”效果顯著，教學(xué)水平和能力評估優(yōu)秀。
　　根據(jù)CDIO理念、CDIO-CMM能力成熟度模型以及TC-CMM模型，我們詳細(xì)研究了CDIO與軟件工程實踐教學(xué)體系的基本關(guān)系，提出了CDIO“五位一體”的實踐教學(xué)體系模型。
　　
　　2　CDIO“五位一體”的實踐教學(xué)體系
　　
　　2.1　CDIO與實踐教學(xué)體系要素間的關(guān)系
　　實踐教學(xué)體系包含總體思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和效果評價機制。總體思想說明以什么樣的理念指導(dǎo)整個實踐教學(xué)體系的構(gòu)建；教學(xué)內(nèi)容涵蓋實踐課程的設(shè)置、實踐環(huán)節(jié)的設(shè)定：教學(xué)方法說明實踐過程的執(zhí)行方式，而評價機制說明以什么樣的方法來評估實踐效果。
　　通過分析CDIO的基本內(nèi)容，我們從多個環(huán)節(jié)出發(fā)，以構(gòu)思環(huán)節(jié)形成實踐教學(xué)體系總體指導(dǎo)思想，從設(shè)計環(huán)節(jié)改革實踐教學(xué)內(nèi)容，從實施、運作環(huán)節(jié)創(chuàng)新實踐教學(xué)過程與層次，以CDIO-CMM為指導(dǎo)，實現(xiàn)實踐效果評估機制，同時將評估結(jié)果作為實踐教學(xué)體系修正和完善的依據(jù)，將CDIO工程設(shè)計理念貫穿到實踐活動的各個環(huán)節(jié)。
　　在分析CDIO與實踐教學(xué)體系要素基礎(chǔ)上，我們加入實踐主體要素，以CDIO、TC-CMM及CDIO-CMM為指導(dǎo)，形成集教學(xué)理念、實踐主體、實踐過程、實踐層次、實踐效果于一體的實踐教學(xué)體系。圖1說明了CDIO、CDIO-CMM、TC-CMM與實踐教學(xué)體系的關(guān)系。
　　
　　2.2　CDIO“五位一體”的實踐教學(xué)體系
　　根據(jù)實踐教學(xué)體系的關(guān)鍵要素，為使軟件工程學(xué)生素質(zhì)得到全面提升，我們提出了構(gòu)建CDIO五位一體“12345”的實踐教學(xué)體系模型，其中“12345”分別說明了實踐教學(xué)的理念、主體、過程、層次和評價機制。
　　“1”是指一個教學(xué)理念，即樹立CDIO工程化能力培養(yǎng)與基礎(chǔ)理論教學(xué)、專業(yè)能力培養(yǎng)并重的教學(xué)理念，把CDIO工程化教學(xué)作為人才培養(yǎng)的核心任務(wù)之一。根據(jù)CDIO的基本理念，我校全面改革軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，調(diào)整課程體系，充實教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，建立工程化實踐教學(xué)體系，全面體現(xiàn)工程化能力和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的思路，形成一個融基礎(chǔ)理論、實驗教學(xué)、工程實踐為一體的整體化培養(yǎng)機制，讓學(xué)生能力得到全面均衡發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代軟件產(chǎn)業(yè)的需求。
　　“2”是指教學(xué)實踐中的兩個主體，即學(xué)生和老師。學(xué)生要獲取工程化的知識，則要求教師即要有扎實的理論知識，也要有良好的工程化知識。如何進(jìn)一步提高專職教師的工程化能力，保證企業(yè)教師的知識結(jié)構(gòu)，將兩者有機結(jié)合，是這部分的重要研究內(nèi)容。
　　“3”是指三個學(xué)習(xí)過程，即基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和工程化技能學(xué)習(xí)，這三個實踐過程強調(diào)把工程化素質(zhì)培養(yǎng)作為學(xué)生全培養(yǎng)期中自始至終關(guān)注的主線。在基礎(chǔ)理論實踐過程中，一方面按照CDIO理念設(shè)置多門以培養(yǎng)學(xué)生工程能力和職業(yè)素質(zhì)為主的學(xué)分課程：另一方面，對多門傳統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行工程化改造，充實工程教學(xué)內(nèi)容，強調(diào)“做中學(xué)”。在專業(yè)知識和工程技能實訓(xùn)過程中，利用我校與著名軟件企業(yè)合作建立的多個實習(xí)基地，設(shè)置2周的語言實訓(xùn)、3周的軟件過程實訓(xùn)和4周的軟件項目實訓(xùn)及半年的企業(yè)實習(xí)，通過真實的企業(yè)環(huán)境、真實的實訓(xùn)項目、真實的項目經(jīng)理、真實的工作壓力和真實的工作機會，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和職業(yè)素質(zhì)。
　　“4”是指在CDIO-CMM能力成熟度模型的指導(dǎo)下形成的基礎(chǔ)層、綜合層、應(yīng)用層、創(chuàng)新層四個實踐層次，基礎(chǔ)層強調(diào)個人能力的培養(yǎng)，綜合層強調(diào)技術(shù)知識和工程能力的培養(yǎng)，應(yīng)用層強調(diào)過程與系統(tǒng)的構(gòu)建能力，而創(chuàng)新層強調(diào)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
　　“5”是指五個評價機制。良好的培養(yǎng)模式必須具備完善的評價機制，軟件工程學(xué)生的評價機制貫穿整個學(xué)習(xí)過程，包括學(xué)生課程學(xué)習(xí)評價機制、學(xué)生實驗學(xué)習(xí)評價機制、學(xué)生實訓(xùn)評價機制、企業(yè)實習(xí)評價機制及教師工作評價機制。
　　
　　3　“五位一體”CDIO實踐教學(xué)體系的構(gòu)建
　　
　　為形成完善的“五位一體”校企合作實踐教學(xué)體系，我們從實踐主體、實踐教學(xué)內(nèi)容、工程化實踐教學(xué)課程體系、培養(yǎng)評價機制等方面進(jìn)行了研究。
　　
　　3.1　實踐教學(xué)中兩個主體CDIO能力培養(yǎng)
　　實踐教學(xué)中兩個主體分別為學(xué)生和教師，根據(jù)CDIO教學(xué)理念，學(xué)生必須具備工程化能力，教師也要有工程化知識及背景。
　　以往高校教學(xué)管理職能部門較多依賴教學(xué)質(zhì)量評估評價教師的教學(xué)質(zhì)量，該方法注重結(jié)果，忽略了教師能力持續(xù)改進(jìn)和提升的過程。而在學(xué)生培養(yǎng)過程中，學(xué)校多注重理論學(xué)習(xí)而忽略工程化能力培養(yǎng)。我們根據(jù)這兩個主體各自的特征，分別建立了CDIO-CMM學(xué)生能力成熟度模型及TC-CMM教師能力成熟度模型。
　　CDIO-CMM學(xué)生能力成熟度模型分為四個層次，對應(yīng)四個層次，我們分別以不同策略培養(yǎng)相應(yīng)的CDIO能力。同樣，TC-CMM也分為四個層次，利用PDCA循環(huán)，持續(xù)構(gòu)建教師的CDIO能力。
　　
　　3.2　工程化實踐課程體系及實踐過程的構(gòu)建
　　為構(gòu)建良好的實踐環(huán)節(jié)，需要在CDIO教學(xué)理念指導(dǎo)下，根據(jù)工程化實踐教學(xué)的需求，全面調(diào)整實踐課程與教學(xué)模式，實現(xiàn)工程化教學(xué)模式。同時將實踐課程分為基礎(chǔ)理論實踐課程體系及企業(yè)實訓(xùn)課程體系，基礎(chǔ)理論實踐課程體系調(diào)整為程序設(shè)計課程實踐、專業(yè)基礎(chǔ)理論課程實踐、專業(yè)課程實踐，旨在培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)實踐能力；實訓(xùn)課程體系根據(jù)我校和中軟公司的合作要求，按照“六藝、二技、二專”設(shè)計?！傲嚒本褪擒浖こ虒W(xué)生需要掌握的基本技能，“二技”是工程師進(jìn)階的重要技能，“二?！笔侵杠浖こ碳败浖軜?gòu)方面的知識以及從技術(shù)(主要是架構(gòu)、項目管理方面)咨詢走向業(yè)務(wù)咨詢的能力。通過“六藝、二技、二?！币?guī)劃，形成軟件語言程序?qū)嵺`、軟件工程實踐、軟件平臺實踐以及軟件信息系統(tǒng)實踐的實訓(xùn)課程體系。
　　
　　3.3　實踐層次的構(gòu)建
　　按照CDIO對能力的劃分，我們對學(xué)生的考核要點包括基本個人能力、人際能力、過程與系統(tǒng)的構(gòu)建能力、創(chuàng)新能力。相應(yīng)的學(xué)生實踐培養(yǎng)分為四個層次，即基礎(chǔ)層、綜合層、應(yīng)用層、創(chuàng)新層。基礎(chǔ)層主要通過專業(yè)課程實踐和C++程序設(shè)計實踐完成：綜合層強調(diào)技術(shù)知識和工程能力的培養(yǎng)，由面向?qū)ο蠹寄苡?xùn)練(Java和基礎(chǔ)項目實訓(xùn))、軟件工程工具與環(huán)境、科研訓(xùn)練完成：應(yīng)用層強調(diào)過程與系統(tǒng)的構(gòu)建能力，通過參與企業(yè)項目開發(fā)，培養(yǎng)項目開發(fā)能力完成，該層強調(diào)培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)、就業(yè)、人際能力；創(chuàng)新層強調(diào)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，主要通過企業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計完成。
　　
　　3.4　培養(yǎng)評價機制的研究
　　要保證軟件工程實踐教學(xué)體系的良性運行，必須建立起一套易于操作的評價機制，對實踐教學(xué)中涉及的各項能力進(jìn)行有效評價。根據(jù)評價主體及評價項目的不同確定評價思路、評價結(jié)構(gòu)和評價內(nèi)容。軟件工程學(xué)生的評價機制貫穿整個學(xué)習(xí)過程，包括學(xué)生課程學(xué)習(xí)評價機制、學(xué)生實驗學(xué)習(xí)評價機制、學(xué)生實訓(xùn)評價機制、企業(yè)實習(xí)評價機制及教師工作評價機制。以軟件工程課程為例，主講教師分別制定了課程評價表、課程項目實驗評價表和項目調(diào)查表，以此來評估軟件工程課程實驗效果，表1是課程項目實驗評價表部分信息。
　　通過上述調(diào)查表，我們可以對學(xué)生的項目開發(fā)能力、團(tuán)隊合作能力、掌握知識點能力等進(jìn)行評估，使老師及時掌握信息，進(jìn)一步調(diào)整工程化教學(xué)實踐。
　　
　　4　結(jié)語
　　
　　軟件工程CDIO“五位一體”實踐教學(xué)體系的研究應(yīng)用于中南大學(xué)軟件學(xué)院實踐教學(xué)體系的建設(shè)，構(gòu)建了完善的實踐教學(xué)體系，建立了良好的校企合作關(guān)系，成立了多個校企實習(xí)基地，成果得到不斷完善和修正。實踐結(jié)果表明，經(jīng)過該實踐教學(xué)體系培養(yǎng)的學(xué)生具有較強的工程實踐能力，深受企業(yè)歡迎，多名學(xué)生已成功申報省級、國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實踐項目等。但本項目的評價機制尚需進(jìn)一步研究，各實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容與規(guī)范需進(jìn)一步完