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結(jié)合CDIO理念的“做中學(xué)”——軟件工程課程教學(xué)方法的探討

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　　序言：
　　軟件生產(chǎn)工程化思想的提出為解決軟件危機(jī)帶來的軟件發(fā)展上的困擾提供了指導(dǎo)性原則。隨著軟件工程實(shí)踐的深入，相繼提出了許多技術(shù)、方法、原則等，豐富了軟件工程的理論基礎(chǔ)，使軟件生產(chǎn)擺脫了軟件危機(jī)的夢(mèng)魘，走上了迅猛發(fā)展的道路。由于軟件工程在軟件行業(yè)發(fā)展所起到的作用，軟件工程作為一門學(xué)科被列為高等學(xué)校中計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)性學(xué)科就是情理之中的事情了。
　　軟件工程課程設(shè)立的宗旨是使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用工程化的理念、技術(shù)和方法，合理而有效地設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的軟件，并進(jìn)行有效的軟件維護(hù)。軟件工程的教學(xué)效果的好壞將直接影響學(xué)生畢業(yè)之后是否能勝任其所從事的軟件開發(fā)崗位，是否能夠快速為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。
　　然而，軟件工程在傳統(tǒng)的授課方式下，被大量的理論、原理與概念所包圍，，使得無論是老師還是學(xué)生在上課過程中都頗感枯燥和乏味。學(xué)生在這樣的氛圍下所學(xué)習(xí)到的知識(shí)只能是理論加理論，死記硬背，一到實(shí)際環(huán)境運(yùn)用中，就不知該從何人手，無法應(yīng)對(duì)眼前的問題，動(dòng)手能力嚴(yán)重滯后于工作環(huán)境中的真實(shí)要求。長(zhǎng)此以往，帶給人們的感覺仿佛軟件工程這門課程對(duì)實(shí)際軟件工程項(xiàng)目的指導(dǎo)意義不大，認(rèn)為軟件工程這門課程類似于文科，考試時(shí)做兩道練習(xí)題、背一背理論概念就可以了。
　　至于工作以后，跟著公司項(xiàng)目組的要求做項(xiàng)目就可以了解整個(gè)軟件開發(fā)的過程，開發(fā)方法和技巧也可以在工作當(dāng)中慢慢摸索和學(xué)習(xí)。但這是軟件開發(fā)公司所需要的人才嗎？公司喜歡啟用的是慢慢培養(yǎng)起來的新手呢，還是新人一到公司就能夠馬上融入到項(xiàng)目組為公司創(chuàng)造效益的新人呢？顯而易見，是后一種。
　　軟件公司所需要的人才應(yīng)該是對(duì)項(xiàng)目有宏觀認(rèn)識(shí)，不僅有基本的分析設(shè)計(jì)的技能，還要有遇到問題多層次、多角度、靈活地處理問題的能力。不僅需要在技術(shù)方面有扎實(shí)的基本功，還必須擁有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、實(shí)踐能力和自學(xué)能力。軟件工程的現(xiàn)行教學(xué)模式顯然已經(jīng)落后于市場(chǎng)的實(shí)際需要了。
　　
　　一、先進(jìn)教育理念的引入
　　
　�。ㄒ唬白鲋袑W(xué)”原則與建構(gòu)主義
　　杜威是美國(guó)著名的哲學(xué)家、教育學(xué)家和心理學(xué)家，是美國(guó)“進(jìn)步教育”運(yùn)動(dòng)的先驅(qū)�！敖逃瓷睢�、“教育即生長(zhǎng)”、“教育即經(jīng)驗(yàn)的改造”是杜威教育理論中的三個(gè)核心命題，提出了舉世聞名的“做中學(xué)（Leaming bydoing）”原則。杜威認(rèn)為，“做中學(xué)”也就是“從活動(dòng)中學(xué)”、“從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)”，“從做中學(xué)是比從聽中學(xué)更好的學(xué)習(xí)方法”。主張?jiān)诮虒W(xué)中學(xué)生必須成為積極主動(dòng)的參與者，而教師則是學(xué)生活動(dòng)的協(xié)助者。
　　“做中學(xué)”是以“做項(xiàng)目”為主線來組織課程，以用導(dǎo)學(xué)。在做項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)必要的知識(shí)，知識(shí)以必需、夠用為度，強(qiáng)調(diào)自學(xué)能力的培養(yǎng)。在知識(shí)運(yùn)用的過程中，以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)理論，則體現(xiàn)出建構(gòu)主義的思想。建構(gòu)主義的主要觀點(diǎn)是給學(xué)生提供活動(dòng)的時(shí)空（思維空間），讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。它強(qiáng)調(diào)學(xué)生是信息的加工主體，是知識(shí)意義上的主動(dòng)建構(gòu)者；教師是建構(gòu)活動(dòng)的設(shè)計(jì)者、組織者和促進(jìn)者。教師給學(xué)生設(shè)計(jì)的問題很多是學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不能解決，并能夠引起他們強(qiáng)烈認(rèn)知沖突的問題。對(duì)于這些問題或疑難學(xué)習(xí)者須在他人幫助下經(jīng)過積極地回憶、探究、建構(gòu)，才能加以解決。教師通過創(chuàng)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，引導(dǎo)學(xué)生積極探索，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，從而達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)意義建構(gòu)的目的，為創(chuàng)新能力的提高奠定基礎(chǔ)。
　　
　�。ǘ〤DIO教育理念
　　CDIO是在2001年4所前沿的工程大學(xué)（瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院）合作開發(fā)的一個(gè)新興型的工程教育模型。它的目標(biāo)就是將企業(yè)界的需求以工程學(xué)基本原理來表述。CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Im—plement）、運(yùn)作（Operate）4個(gè)英文單詞的縮寫，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技術(shù)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力。它是“做中學(xué)”原則和基于項(xiàng)目的教育與學(xué)習(xí)的集中體現(xiàn)。CDIO的指導(dǎo)思想是以誠(chéng)信、職業(yè)道德培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以丁程設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)能力和系統(tǒng)的適應(yīng)與調(diào)控能力為主要目標(biāo)，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的課程之間有聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。
　　CDIO的關(guān)聯(lián)原則強(qiáng)調(diào)了工程項(xiàng)目實(shí)踐全生命周期的教育，應(yīng)著眼于能力、知識(shí)的教、學(xué)、做過程的關(guān)聯(lián)，而不是專注于具體工程項(xiàng)目的知識(shí)內(nèi)容。
　　
　�。ㄈ┤N教育理念的融合
　　上述三種教育理念都重視從實(shí)際問題人手引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，著重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際問題的解決能力和個(gè)人工程素質(zhì)。三者之間也各有側(cè)重點(diǎn)。CDIO更強(qiáng)調(diào)整個(gè)學(xué)科乃至專業(yè)上的統(tǒng)一協(xié)作關(guān)系，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的關(guān)聯(lián)性。它是一種較為宏觀、全局性的教育策略，為整個(gè)工程教育搭建了一個(gè)骨架；在具體實(shí)踐過程中，“做中學(xué)”則體現(xiàn)為一種實(shí)施策略。
　　它強(qiáng)調(diào)在基于項(xiàng)目的反復(fù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練中，形成各種能力。
　　學(xué)生在此過程中學(xué)到一些必要的知識(shí)，但不是所有知識(shí)，更重要的是獲得自學(xué)、應(yīng)用的能力；在獲得知識(shí)的過程中引用建構(gòu)主義思想則強(qiáng)調(diào)知識(shí)的構(gòu)建過程，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的自我獲取能力和創(chuàng)新能力。
　　這些能力的獲取正是學(xué)生終身取之不盡用之不竭的寶貴財(cái)富。在有限的學(xué)制中任何專業(yè)教育都不可能將今后工作中所需的知識(shí)完全教給學(xué)生，而只能教給學(xué)生在產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，如何去“做中學(xué)”，如何運(yùn)用已有知識(shí)去構(gòu)建新的知識(shí)體系，這正符合軟件工程人才培養(yǎng)的目標(biāo)。圖1表述了在軟件工程課程背景下如何將這三種思想有機(jī)地融合在一起。魚骨的骨架以軟件開發(fā)基本流程中的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)與測(cè)試和軟件維護(hù)，分別對(duì)應(yīng)CDIO的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和操作，作為貫穿始終的主線，最終完成一個(gè)產(chǎn)品的生命周期過程；在此基礎(chǔ)上每一個(gè)階段都采用“做中學(xué)”的方式從引導(dǎo)人手，根據(jù)不斷提出的問題和任務(wù)，分析問題，解決問題，完成各個(gè)階段中的任務(wù)。在引導(dǎo)的過程中需要教師應(yīng)用建構(gòu)思想搭建相應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。
　　
　　二、融合模式下的課程設(shè)計(jì)
　　
　　一個(gè)軟件項(xiàng)目的生命周期是從用戶的問題定義開始的。因此在課程一開始，首先拋 一個(gè)項(xiàng)目背景，同時(shí)給出相應(yīng)的任務(wù)，讓學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)體系構(gòu)建和完成任務(wù)，在完成任務(wù)的過程中學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)問題和知識(shí)的不足。此時(shí)的教師扮演著加油站的角色，從“用”的角度為學(xué)生梳理要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，并著重對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，使學(xué)生在“做中學(xué)”，并在學(xué)習(xí)的過程中深化對(duì)規(guī)約問題的認(rèn)識(shí)和知識(shí)的理解。在課程設(shè)計(jì)中對(duì)整個(gè)需求分析階段設(shè)置了5個(gè)任務(wù)。引導(dǎo)任務(wù)的作用是將學(xué)生引入到當(dāng)前階段的環(huán)境中，后續(xù)的四個(gè)任務(wù)則是一步步引導(dǎo)學(xué)生在不斷進(jìn)行的知識(shí)補(bǔ)充過程中逐步完成階段性目標(biāo)。圖2需求分析階段課程設(shè)計(jì)魚骨示意圖詳細(xì)描述了此階段課程設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。下面結(jié)合軟件工程中需求部分中需求定義部分（任務(wù)2）內(nèi)容，探討一下在融合模式下的實(shí)施過程。
　　
　�。ㄒ唬└鶕�(jù)一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際背景提出問題，引發(fā)學(xué)生的思考
　　在講述完需求工程概述，對(duì)于需求階段的任務(wù)有了一個(gè)總體上的認(rèn)知之后，向?qū)W生拋出一個(gè)問題：“你認(rèn)為為了促成軟件的實(shí)現(xiàn)，需求規(guī)格說明書中需要提供哪些方面的內(nèi)容？”學(xué)生可能會(huì)根據(jù)目前已經(jīng)掌握的知識(shí)和已有的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，通過查閱資料進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，提出“系統(tǒng)功能描述”、“系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境”、“用戶界面要求”等多項(xiàng)內(nèi)容，同時(shí)以書面的方式進(jìn)行提交。
　　
　　（二）抽取項(xiàng)目小組進(jìn)行需求描述評(píng)審
　　以抽簽的方式選派項(xiàng)目小組代表陳述小組的成果，同時(shí)其他項(xiàng)目小組的學(xué)生扮演評(píng)審委員會(huì)的角色，對(duì)陳述內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出不足。學(xué)生在爭(zhēng)辯的過程巾，很有可能自己就會(huì)提出疑問，發(fā)現(xiàn)問題。通過評(píng)審，學(xué)生可以各抒己見，不僅鍛煉了語言表達(dá)能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑探究的能力。教師最后作一下總結(jié)，指出遺漏的內(nèi)容和其中存在的問題，引出需求規(guī)格說明書中需要寫明的內(nèi)容及其原因。對(duì)比和強(qiáng)調(diào)需求規(guī)格說明書與用戶需求說明書之間的區(qū)別，指出構(gòu)建需求模型對(duì)于后續(xù)軟件開發(fā)工作的重要性，并解釋需求模型的組成內(nèi)容及其關(guān)系。
　　
　�。ㄈ┙處煂�(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，引入需求模型知識(shí)點(diǎn)
　　學(xué)生在經(jīng)過了自己的思考之后，會(huì)對(duì)新引入的知識(shí)點(diǎn)產(chǎn)生濃厚的興趣。教師在此基礎(chǔ)之上對(duì)需求模型中的各部分內(nèi)容進(jìn)行講解，例如比較難掌握的功能模型～數(shù)據(jù)流圖，學(xué)生將會(huì)以前面的知識(shí)需求為背景，在聽取老師的講解過程中找到相應(yīng)的答案，從而達(dá)到知識(shí)的理解和領(lǐng)悟能力的改善。
　　
　　（四）運(yùn)用新知識(shí)到自己的項(xiàng)目中
　　雖然對(duì)知識(shí)進(jìn)行了重新的構(gòu)建，在實(shí)際的運(yùn)用過程中肯定還會(huì)存在這樣那樣的問題。因此，知識(shí)的及時(shí)運(yùn)用非常關(guān)鍵。在老師講授完新的知識(shí)內(nèi)容之后，要求學(xué)生根據(jù)自己的項(xiàng)目背景重新修改、完善先前提交的項(xiàng)目需求文檔，強(qiáng)化學(xué)生的知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力。到此，該階段的教學(xué)內(nèi)容告一段落。
　　
　　三、總結(jié)
　　
　　針對(duì)軟件工程課程存在的一些困惑，本文提出了一種結(jié)合CDIO理念“做中學(xué)”的軟件工程課程新的教學(xué)模式，強(qiáng)化了學(xué)生T程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。目前這種教學(xué)模式仍處在一個(gè)摸索的階段，雖然通過實(shí)踐取得了一些有益的成果，但是在一些細(xì)節(jié)上仍然需要在繼續(xù)深入領(lǐng)會(huì)融合模式精髓的基礎(chǔ)之上做好進(jìn)一步實(shí)踐、完善和探索。
　　

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　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]查建中。論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式。高等工程教育研究，2008，（3）。
　　[2]徐學(xué)福。找尋迷失的人性：探究學(xué)習(xí)的終極關(guān)懷一柏拉圖“回憶”學(xué)習(xí)、杜威“做中學(xué)”與建構(gòu)學(xué)習(xí)比較。廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（4）。
　　[3]顧佩華，沈民備，李升平，等。從cDIo到EIP—cDIo—— 汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索。高等工程教育研究，2008.（1）。

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