畢忠勤　單美靜

摘要：基于CDIO高等工程教育思想，結(jié)合教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”以及上海市產(chǎn)學(xué)研研究計(jì)劃，對(duì)軟件工程專業(yè)的教學(xué)體系、實(shí)踐體系、師資隊(duì)伍建設(shè)等進(jìn)行研究，構(gòu)建更加符合“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)施綱要的一體化課程培養(yǎng)體系，以培養(yǎng)理論與實(shí)踐相結(jié)合、技術(shù)與市場(chǎng)相融合的軟件工程創(chuàng)新性人才。

關(guān)鍵詞：CDIO；實(shí)踐教學(xué)；卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃；產(chǎn)學(xué)研

0、引言

軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、符合市場(chǎng)需求的實(shí)用型軟件人才，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)能力和應(yīng)用能力。一個(gè)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(chǔ)知識(shí)，還需要具備對(duì)軟件行業(yè)和軟件項(xiàng)目的深刻理解和掌控能力，必須具備根據(jù)市場(chǎng)需求不斷創(chuàng)新以及終生學(xué)習(xí)的能力。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多軟件工程專業(yè)的大學(xué)生普遍認(rèn)為專業(yè)課教學(xué)應(yīng)當(dāng)在基礎(chǔ)理論講授的基礎(chǔ)上，更加注重與項(xiàng)目案例、工程實(shí)踐、學(xué)科發(fā)展前沿相結(jié)合，同時(shí)迫切希望自身的軟件開發(fā)和設(shè)計(jì)能力、自主創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)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(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，這些課程也是各自獨(dú)立，無法構(gòu)成一個(gè)完整的和互相補(bǔ)充的培養(yǎng)體系。

2010年6月，教育部提出在全國(guó)高校實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（以下簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”），該計(jì)劃旨在培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的各類型高質(zhì)量工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)，促進(jìn)高等教育面向社會(huì)需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量?！白吭接?jì)劃”的提出為各高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才提供了更大的舞臺(tái)，對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出更大挑戰(zhàn)。如何有效地實(shí)施“卓越計(jì)劃”，提高工程型技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)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(biāo)與教育部“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)完全匹配，如何按照“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)要求，研究軟件工程專業(yè)的教學(xué)體系、實(shí)踐體系以及師資隊(duì)伍建設(shè)，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(guó)際工程教育改革的最新成果。CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）4個(gè)單詞首寫字母的縮寫，該模式以現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運(yùn)行改良乃至終止廢棄的生命全過程指導(dǎo)工程教學(xué)過程，提出系統(tǒng)的能力培養(yǎng)教學(xué)大綱，包括4類一級(jí)能力、17組二級(jí)能力以及73種具體能力，涵蓋學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人素質(zhì)和發(fā)展能力、人際團(tuán)隊(duì)交際能力以及工程系統(tǒng)適應(yīng)和調(diào)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(shí)施以及檢驗(yàn)測(cè)評(píng)的12條標(biāo)準(zhǔn)。2005年，瑞典國(guó)家高教署（swedish National Agency for HigherEducation）采用這12條標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本國(guó)100個(gè)工程學(xué)位計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明新標(biāo)準(zhǔn)比原標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)面更寬，更利于提高質(zhì)量，尤為重要的是新標(biāo)準(zhǔn)為工程教育的系統(tǒng)化發(fā)展提供了基礎(chǔ)。迄今為止，已有幾十所世界著名大學(xué)全面采用該教學(xué)理念并完善教學(xué)大綱，獲得了良好的教學(xué)效果和社會(huì)效應(yīng)。

2、基于CDIO的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)體系建設(shè)

軟件工程專業(yè)的知識(shí)域包括軟件需求、軟件設(shè)計(jì)、軟件構(gòu)造、軟件測(cè)試、軟件維護(hù)、軟件配置管理、軟件工程管理、軟件工程工具和方法、軟件質(zhì)量，這些知識(shí)域囊括軟件開發(fā)從構(gòu)思研發(fā)到運(yùn)行改良乃至廢棄終止的整個(gè)生命周期。軟件工程專業(yè)課程內(nèi)容普遍具有理論知識(shí)少和實(shí)踐內(nèi)容多的特點(diǎn)，同時(shí)要求與產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范緊密銜接。這些特點(diǎn)決定軟件工程專業(yè)的課程體系設(shè)計(jì)可以借鑒CDIO工程教育理念，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)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(xué)科，將計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)和管理學(xué)等基本原理應(yīng)用于軟件的開發(fā)與維護(hù)中，其重點(diǎn)在于大型軟件的分析與評(píng)價(jià)、需求規(guī)格說明、設(shè)計(jì)和演化，同時(shí)涉及管理、質(zhì)量、創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)、個(gè)人技能、團(tuán)隊(duì)寫作和專業(yè)實(shí)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(duì)學(xué)生理論知識(shí)的培養(yǎng)，另一方面更需要考慮對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的鍛煉。在借鑒CDIO工程教育理念的基礎(chǔ)上，我們形成圖1所示的軟件工程課程體系整體架構(gòu)。

該課程體系以“雙師型”的師資隊(duì)伍和“企業(yè)化”的實(shí)踐平臺(tái)為基礎(chǔ)架構(gòu)，在課程安排上借鑒CDIO的4個(gè)一級(jí)能力體系培養(yǎng)目標(biāo)，在課程教學(xué)方法上強(qiáng)調(diào)CDIO的工程教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)每門課程都遵從“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作”4個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)在課程設(shè)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(duì)軟件人才的需求。

整個(gè)課程體系的設(shè)置過程主要遵循以下原則。

1）“面向?qū)ο蟆睘橹骶€。

面向?qū)ο蠹夹g(shù)是一種新的軟件技術(shù)，從20世紀(jì)60年代提出概念到現(xiàn)在，已發(fā)展成為一種非常成熟的編程技術(shù)，并且逐步成為目前軟件開發(fā)領(lǐng)域的主流技術(shù)。它不僅適用于程序設(shè)計(jì)，同時(shí)還成為軟件開發(fā)領(lǐng)域的一種方法論。面向?qū)ο笫褂?jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)世界和客觀世界的鴻溝。可以說，只有掌握了面向?qū)ο蟮木幊趟枷牒头椒ㄕ?，才能成為一名合格的軟件工程人才?/p>

軟件工程專業(yè)的課程體系不僅介紹多種面向?qū)ο缶幊陶Z言，還開設(shè)有關(guān)面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的課程。主干課程都以面向?qū)ο鬄橹行?，利用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ捎妹嫦驅(qū)ο蟮木幊陶Z言，解決現(xiàn)實(shí)世界中的問題。主要開設(shè)的課程有Java、C#、J2EE等面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)、軟件工程、軟件過程、軟件測(cè)試等面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)課程，還有Java實(shí)訓(xùn)、游戲設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)等實(shí)訓(xùn)課程。

2）“編程語言”不斷線。

編程語言的學(xué)習(xí)是一件相對(duì)比較枯燥的事情，不僅要求學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及一定的邏輯思維能力，還要求學(xué)生能夠持之以恒。學(xué)生只有不斷地編程和調(diào)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(shí)踐，才能更深入地了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、一些經(jīng)典的算法、編程技巧、設(shè)計(jì)模式。

針對(duì)上海電力學(xué)院軟件工程專業(yè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力相對(duì)較弱以及軟件技術(shù)發(fā)展迅速的現(xiàn)狀，我們?cè)谡n程體系建設(shè)中保證每個(gè)學(xué)期都有1門與編程語言相關(guān)的課程。從第1個(gè)學(xué)期到第7個(gè)學(xué)期，分別開設(shè)c語言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)程序設(shè)計(jì)Java（1）、高級(jí)程序設(shè)計(jì)Java（2）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（JaVa）、J2EE、Java程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、Net程序設(shè)計(jì)、游戲設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)等8門編程語言課程。

3）“課程實(shí)踐”不斷線。

上海電力學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的成功舉措是注重在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。在軟件工程專業(yè)課程體系建設(shè)中，我們同樣采用這一措施，針對(duì)各個(gè)學(xué)期不同的專業(yè)課程設(shè)置，分別對(duì)應(yīng)地開設(shè)為期1周或2周的課程設(shè)計(jì)。這些課程設(shè)計(jì)的開設(shè)都遵循“系統(tǒng)性、實(shí)踐性和工程性”3個(gè)原則，要求不僅幫助學(xué)生鞏固理論教學(xué)內(nèi)容，還幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握軟件開發(fā)的工程性特性，把每個(gè)課程設(shè)計(jì)都當(dāng)成一個(gè)工程，從“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作”4個(gè)環(huán)節(jié)開展實(shí)踐。

2.2 教學(xué)模式研究

為了培養(yǎng)卓越的軟件工程人才，我們?cè)诨贑DIO工程教育理念進(jìn)行課程體系設(shè)置的同時(shí)，還需要從教學(xué)方法、手段等方面進(jìn)行改革，保證在教學(xué)過程中貫徹CDIO的教育理念。

1）項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的一體化理論教學(xué)。

軟件工程是一個(gè)注重實(shí)踐的學(xué)科，如何在教學(xué)過程中有效地引入實(shí)踐內(nèi)容是一個(gè)非常值得研究的問題。實(shí)踐內(nèi)容一方面能夠鞏固理論知識(shí)，使其簡(jiǎn)單易懂，另一方面還能夠讓學(xué)生對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容感興趣并活學(xué)活用。在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)過程中，教師要始終以學(xué)生為中心，起到組織和指導(dǎo)作用。在整個(gè)教學(xué)過程中，教師利用情境、協(xié)作、會(huì)話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、創(chuàng)新性和主觀能動(dòng)性。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的基本思想是將工程的概念引入教學(xué)中，把教學(xué)內(nèi)容抽象為實(shí)踐項(xiàng)目，但教師在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中要把握如下幾個(gè)原則：①項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要有可行性；②項(xiàng)目的設(shè)計(jì)難度要適中；③項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要有綜合應(yīng)用性。例如，在面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)的教學(xué)過程中，筆者始終貫徹項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)思想，在理論教學(xué)中以教學(xué)管理系統(tǒng)為項(xiàng)目案例，講解面向?qū)ο蟮姆治龇椒?、UML的基本概念以及Enterprise Architect軟件的應(yīng)用；在綜合應(yīng)用階段則利用電力營(yíng)銷系統(tǒng)作為案例，綜合所有的概念以升華知識(shí)點(diǎn)；在課程實(shí)驗(yàn)階段，要求每個(gè)學(xué)生選擇一個(gè)自己熟悉的軟件系統(tǒng)并對(duì)該軟件系統(tǒng)進(jìn)行面向?qū)ο蠓治觥?/p>

2）注重個(gè)人素質(zhì)和團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)。

具有個(gè)人素質(zhì)和團(tuán)隊(duì)合作能力是對(duì)現(xiàn)代大學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)的基本要求，但在教學(xué)過程中如何同時(shí)做到這2方面能力的培養(yǎng)卻讓很多老師為難，特別是團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)，經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)團(tuán)隊(duì)只有1～2個(gè)學(xué)生動(dòng)手，而其他學(xué)生無所事事的情況。針對(duì)這種情況，在課程實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)題目，而且題目?jī)?nèi)容與其他同學(xué)的內(nèi)容不能重復(fù)；而在課程設(shè)計(jì)中，教師可以要求團(tuán)隊(duì)協(xié)作并實(shí)施組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，同時(shí)加強(qiáng)過程監(jiān)管，真正做到團(tuán)隊(duì)協(xié)作，人人動(dòng)手。

2.3 實(shí)踐基礎(chǔ)設(shè)施和師資隊(duì)伍研究

有了良好的課程體系和先進(jìn)的教學(xué)方法，如果沒有良好的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)和優(yōu)秀的師資隊(duì)伍，那么一切都是空談。

1）“企業(yè)化”實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)。

現(xiàn)有的很多高校在軟件工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方面普遍存在2個(gè)問題：①每門課程實(shí)踐平臺(tái)相互獨(dú)立，不構(gòu)成統(tǒng)一的體系，特別是很多學(xué)校大多只有c、C++、Visual Studio 2008、Java、J2EE等編程語言環(huán)境，而真正對(duì)軟件工程專業(yè)的項(xiàng)目管理理念和工程思想很有幫助的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)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(xué)生只懂得編程，卻對(duì)輔助編程的工作平臺(tái)一無所知；②學(xué)校課程實(shí)踐平臺(tái)與軟件行業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)，很多畢業(yè)生普遍反映在學(xué)校學(xué)到很多的理論知識(shí)和軟件工具，但是到了公司后還要重新學(xué)習(xí)大部分知識(shí)，原因在于大學(xué)開設(shè)的課程以及課程實(shí)踐都是獨(dú)立的個(gè)體，沒有形成一個(gè)完整的軟件開發(fā)體系。

基于以上2個(gè)問題，我們將在軟件工程課程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)方面，加強(qiáng)與東軟、上海浦東軟件園內(nèi)高科技IT企業(yè)的合作；根據(jù)CDIO的教學(xué)環(huán)節(jié)合理設(shè)置實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)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(shí)踐平臺(tái)。

2）“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè)。

教師在教學(xué)過程中主要起到“引導(dǎo)學(xué)生入門、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)”的作用，如果教師在實(shí)踐方面不合格，那么培養(yǎng)出的絕大部分學(xué)生都不會(huì)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(qiáng)理論和實(shí)踐都要硬的“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè)。在軟件工程課程體系建設(shè)過程中，我們計(jì)劃借助“上海高校教師產(chǎn)學(xué)研踐習(xí)計(jì)劃”平臺(tái)，根據(jù)軟件工程專業(yè)課程教學(xué)的需要，有計(jì)劃、有目的地指派專業(yè)教師進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)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(guó)）有限公司的產(chǎn)學(xué)研踐習(xí)，并成功地在學(xué)校搭建SmallWorld軟件平臺(tái)，指導(dǎo)學(xué)生參加“涉電”以及GIS方面的監(jiān)控軟件開發(fā)。

3、結(jié)語

軟件工程專業(yè)作為一個(gè)成立歷史尚短的專業(yè)，在課程建設(shè)、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(dǎo)下提出一些切實(shí)可行的方案，為軟件工程專業(yè)的建設(shè)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(shí)施需要全面的、立體化的支持環(huán)境，如何構(gòu)建一個(gè)良好的支持環(huán)境是有待深入研究的課題。