CDIO 二级项目“大型软件项目设计与实施”的研究-软件技术

CDIO 二级工程“大型软件工程设计与实施”的研究-软件技术CDIO 二级工程“大型软件工程设计与实施”的研究刘彦瑞，孙胜娟（河北工程大学，河北邯郸056038）摘要：本文以“软件工程”、“数据库原理及应用”、“面向对象程序设计”三门专业核心课程为基础，设计并构建CDIO二级工程“大型软件工程设计与实施”，介绍了CDIO二级工程的工程内容、实施过程、工程的管理与组织形式和学生考核等方面，旨在提高学生对专业知识的综合运用能力、学生的创新思维能力与系统的掌握和调控能力。

关键词：CDIO二级工程；核心课程；创新思维能力中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）44-0071-03CDIO（Conceiving-Designing-Implementing-Operation）作为国际高等工程教育的一种创新模式，以构思、设计、实施及运作全过程为载体来培养学生的工程实践能力，该能力不仅包含个人的学术知识，还包含学生的终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。

在英国贝尔法斯特女王大学，采用CDIO工程教育理念，对“三点受力弯曲———M衡量实验”进行了设计、建造和测试，深受学生欢迎。

美国麻省理工学院的学生以CDIO理念为指导，自行设计了两个两公斤重的能在太空中进行通信的自治机器人，取得了良好的效果。

瑞典皇家工学院航空与运载器系的学生，严格按照构思—设计—实施—运行四个环节，完成了运载器的研发，得到业界的一致好评[1-3]。

在国内，汕头大学机械设计制造及其自动化专业的学生，通过对一个实例产品的设计与实现，分析其构成与原理，了解了本专业核心知识与实际产品的关系，从而以一个工程师的角度去面对专业课学习，激发学习兴趣，展示创新思维与构思，并建立起一定的整体概念[4]。

成都信息工程学院在“电路与电子技术”课程的CDIO教案模式改革中，安排了丰富的设计性和综合性实验内容，让学生亲自动手和全身心投入，把电路、模拟电子技术、数字逻辑电路相关联的课程知识有机地结合起来，学生认识到有机和关联的知识群而不是孤立的知识点[5]。

2008年12月，在“CDIO工程教育模式试点工作会议”中确定了我国第一批18所CDIO试点高校，我校的计算机科学与技术专业也在第一批CDIO 试点之列。

经过充分调研和讨论，我校计算机科学与技术专业已经按照CDIO 大纲和CDIO标准的要求修订了专业人才培养方案，并依据CDIO提出的能力要求制订了专业大纲，结合地方行业特色修订了本专业人才培养方案。

并将CDIO工程按规模和范围划分为三级，一级为包含本专业主要核心课程和能力要求的工程，要求能完整的、有衔接的贯穿于整个本科教案阶段，使学生系统地得到构思、设计、实现、运作的整体训练；二级为包含一组相关核心课程、能力要求的工程，通过多个二级工程将整个课程体系有机地结合起来，既是对相关课程群的综合，也是对整个教案体系的补充，主要培养学生综合应用相关课程内容的能力，特别注重学生的创新思维能力与终生学习能力的培养。

本文对计算机科学与技术专业培养方案中的二级工程“大型软件工程设计与实施”展开研究，主要包括工程内容的设计、实施过程的管理和学生考核标准的建立等方面，旨在提高学生对专业知识的综合运用能力、学生的创新思维能力与系统的掌握和调控能力。

一、工程目标以“软件工程”、“数据库原理及应用”、“面向对象程序设计”三门专业核心课程为基础，设计并构建二级工程“大型软件工程设计与实施”，其目的是使学生能够将在课程中学到的专业知识综合应用，提高构思、设计、实施系统的工程能力。

使学生认识到有机和关联的知识群而不是孤立的知识点，对三门核心课程形成较清醒的总体认识。

CDIO大纲给出了培养学生4个层面的能力，分别是技术知识和推理能力、个人能力和职业能力以及职业道德、人际交流能力、在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统的能力。

二级工程主要是对CDIO大纲的2、3、4层面的能力有培养要求。

表1给出了各种能力在CDIO二级工程的设计与实施中的培养。

表注：对于表中第二列所列技能应对照CDIO大纲全文来理解。

目标栏内以A、B、C、D来表示对此条能力要求达到的程度，A为最高要求，无要求则留空。

接触指在教、学活动中有所提及但没有训练和测试要求；训练指有明确要求并有测试工程；应用指在教、学中有所应用而不论是否曾给予相关训练或考核。

二、工程内容和实施方案的设计首先由教师讲解学生在工程开发各阶段的输入、活动说明和输出。

工程的整个生命周期会覆盖计划、分析、设计、编码、测试和提交等基本要素，其中存在操作困难的，如与客户进行需求调研，只讲解开发方法并直接发放相关资料。

工程过程中所有文档由教师统一发放文档模板，同时发放各阶段的详细过程指导。

对于生命周期中的各基本要素的实施拟采用如下的处理方式：①职业素质。

首先从软件工程师的知识体系、软件工程职业与道德规范、职业化素养等三个方面对学生进行软件工程职业素质训练，在后续的工程实施过程中要求学生以其为标准，要求和锻炼自己，从而体提升自身的职业素质。

②工程计划。

教师讲解工程管理方式和开发流程，使学生充分了解企业级软件工程与学习中完成的小应用的本质区别；学生通过教师的讲解，完成的工程计划包括：工程开发计划、测试计划、配置管理计划；配置管理员建立工程组的配置服务器；教师组织进行《工程计划》评审。

③工程分析。

学生理解需求，并建立需求用例规约；测试负责人组织书写测试用例；教师组织进行用例模型的同行评审。

④设计。

教师提供《概要设计说明书》模板，并讲解要点；学生在此基础上建立UML模型，包括用例图、活动图、类图等；数据库管理员进行数据库设计，并负责建立数据库、表、视图等；教师组织进行UML模型和测试用例的同行评审。

⑤编码。

编码前，教师根据学生情况讲解工程中关键技术点；编码中严格按照配置管理方式进行配置管理；教师组织开发人员进行代码走查。

⑥测试。

测试人员按测试计划和测试用例进行测试；编码人员必须及时修改测试人员测试出来的缺陷；教师组织进行测试报告的评审。

⑦工程交付。

工程总结，每个学生提交工作，每个工程组提交基线库，各组演讲工程总结；工程开发的整个过程中，要求学生写工作日志，同时写工作周报。

工作周报由工程经理监督管理，教师抽查；工程结束，教师提供工程组和工程组成员的考核成绩。

三、工程管理和组织形式。

模拟公司管理，上下班签字，配带胸卡，学生角色与公司工程组角色一致。

每天添写工作日志，每周进行周总结，充分体现在软件公司中工作的氛围与工作方式。

每个班的学生组成软件开发工程组个数，每个工程组均以真实工程为背景，演练一个工程立项、计划、需求分析、设计、编码、测试和交付的全过程，按照软件企业的正规开发流程组织实施，让学生熟悉软件工程在企业中的具体应用方法。

工程总监由实训老师来担任，控制工程的进度和质量，学生通过直接扮演工程开发组中的成员角色，来了解在软件工程开发团队中的角色、过程、规范和执行方法，以及在团队合作中沟通能力的重要性，养成良好的职业习惯。

表2是学生扮演的角色的主要职责说明，学生可以根据自己在学校的学习情况扮演角色。

四、学生考核学生考核应确保能力评价过程的合理性和有效性，采用不同的方法评价不同的能力。

考核方法主要包括笔试、口试、学生行为观察、等级量表、学生反思、日记、档案袋评价、同学评价和自我评价等。

掌握专业知识能力的评价可通过笔试和口试；而“设计-实现”能力的评价用行为考察、等级量表的方式。

采用多种评价方法适用面较广，可增加评价数据的信度和效度。

拟采取的主要研究方法、技术路线：首先制定“大型软件工程设计与实施”的工程大纲，包括工程实施的目标，内容安排及学时安排；依据目标确定工程内容；在此基础上，制定工程的实施方案以及学生考核标准；在教师的指导下，学生实施软件工程，期间学生需对工程的进展情况作详细报告、对实施过程中的遇到的问题进行研讨，并提交阶段性文档，由指导教师进行考核；最后通过分析学生考核的结果，发现教案实施过程中存在的不足，改进工程的实施过程。

如图1。

五、结论本工程的实施既培养学生的个人和人际能力，又提高学生对产品、过程和系统构建的能力，充分体现“知识+能力+素质”的并行培养，实现与社会的无缝连接。

本文在CDIO模式的实际应用领域作了有益尝试，对CDIO的本土化改革起到了积极推动作用，并对CDIO教案模式改革的后续工作具有重要的借鉴意义。

参考文献：[1]E.Crawleyetc.Rethinking Engineering Education [M].2007，Springer.[2]Edward F.Crawley.The CDIO Syllabus：A Statement ofGoals for Undergraduate Engineering Education [EB/OL].http：///cdio2syllabus2rept/index.html，2008.07.[3]John Malmqvist Kristina Edstrm，Svante Gunnarsson，S..renstlund The application of CDIO Standards in the evaluation ofSwedish engineering degree programmes [J].World Transactionon Engineering and Technology Education （2）2006，2：3612364.[4]顾佩华.以设计为导向的EIP一CDIO创新型工程人才培养模式[J].中国高等教育，2009，（3 ）.[5]阎守华.CDIO模式下电路与电子技术课程教改的探讨[J].成都信息工程学院学报，2009，24（5）.作者简介：刘彦瑞（1980-），女，硕士，主要研究方向：软件工程。