工程教育軟件的

1、工程教育軟件的論文1基于CDIO工程教育形式的教學(xué)方法基于CDIO工程教育形式的工程驅(qū)動(dòng)“面向?qū)ο筌浖こ陶n程教學(xué)方法下簡(jiǎn)稱(chēng)CDIO教學(xué)法，以培養(yǎng)學(xué)生的根本工程才能和工程綜合素質(zhì)為目的，將“面向?qū)ο筌浖こ讨R(shí)體系中的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)浸透到理論的各個(gè)環(huán)節(jié)中，而這些環(huán)節(jié)和軟件工程生命周期完全一致，在各個(gè)環(huán)節(jié)中解決問(wèn)題的方法那么可以采用CDIO的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行理念。我們參照CDIO才能大綱，提出通過(guò)“面向?qū)ο筌浖こ探虒W(xué)和課程工程理論，培養(yǎng)學(xué)生如下方面才能：通過(guò)基于案例/工程驅(qū)動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生可以深化理解“面向?qū)ο筌浖こ痰闹R(shí)體系和該課程的根底理論并能在實(shí)際工程中加以靈敏應(yīng)用?！懊嫦?qū)ο筌浖?/p>

2、工程的知識(shí)體系為學(xué)生理解和應(yīng)用其根底理論解決分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行中的實(shí)際問(wèn)題打下根底并提供有效工具；而“面向?qū)ο筌浖こ汤碚摳诪閷W(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)展創(chuàng)造創(chuàng)造提供動(dòng)力，為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題提供理論支持。通過(guò)“面向?qū)ο筌浖こ陶n程中工程的驅(qū)動(dòng)，要求學(xué)生創(chuàng)立工程團(tuán)隊(duì)，通過(guò)課程工程理論各個(gè)環(huán)節(jié)包括需求分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等環(huán)節(jié)及在此環(huán)節(jié)中的各項(xiàng)活動(dòng)、溝通與協(xié)調(diào)、文檔撰寫(xiě)，培養(yǎng)學(xué)生的良好職業(yè)素養(yǎng)，以及團(tuán)隊(duì)合作、系統(tǒng)思維、工程理論、工程管理和文檔寫(xiě)作的才能。通過(guò)“面向?qū)ο筌浖こ汤碚搶W(xué)習(xí)和課程理論，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和才能，以開(kāi)發(fā)出具有鮮明個(gè)性的軟件作品。2CDIO教學(xué)法在“面向?qū)ο筌浖こ?/p>

3、理論及其課程工程教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用2.1總體設(shè)計(jì)目前，“面向?qū)ο筌浖こ陶n程教學(xué)安排共計(jì)54學(xué)時(shí)，我們將理論教學(xué)內(nèi)容與課程工程理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)合起來(lái)進(jìn)展設(shè)計(jì)。在整個(gè)教學(xué)周期內(nèi)，按照軟件生命周期并結(jié)合CDIO、案例與工程驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法，設(shè)計(jì)理論課程案例教學(xué)過(guò)程中的相關(guān)活動(dòng)，配合對(duì)應(yīng)的課程工程施行活動(dòng)加以有效組織與理論，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合工程開(kāi)發(fā)活動(dòng)的進(jìn)展與深化，要求學(xué)生記錄自己團(tuán)隊(duì)活動(dòng)中的相關(guān)內(nèi)容，按照我們事先制定的標(biāo)準(zhǔn)撰寫(xiě)并維護(hù)工程文檔。詳細(xì)解決方案是：第一，正式課程教學(xué)的16周，設(shè)計(jì)工程描繪和需求獲取與分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的詳細(xì)活動(dòng)，這些活動(dòng)包括分別標(biāo)識(shí)實(shí)體對(duì)象、邊界對(duì)象和控制對(duì)象；將用例映射成對(duì)象；

4、建立對(duì)象之間的交互；標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)、聚集和屬性；對(duì)單一對(duì)象狀態(tài)依賴(lài)行為的建模；對(duì)對(duì)象之間的繼承關(guān)系建模；對(duì)本階段的分析對(duì)象模型進(jìn)展評(píng)審；基于分析對(duì)象模型標(biāo)識(shí)出設(shè)計(jì)目的，進(jìn)展子系統(tǒng)分解和標(biāo)識(shí)；將子系統(tǒng)映射到系統(tǒng)構(gòu)件元素上；標(biāo)識(shí)并存儲(chǔ)持久性數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)訪問(wèn)控制策略；設(shè)計(jì)全局控制流；標(biāo)識(shí)效勞；標(biāo)識(shí)邊界條件；對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)展評(píng)審。第二，714周，設(shè)計(jì)對(duì)象設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的活動(dòng)，這些活動(dòng)包括學(xué)習(xí)軟件復(fù)用和設(shè)計(jì)形式，并在詳細(xì)設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用；對(duì)對(duì)象之間的接口進(jìn)展說(shuō)明，涉及標(biāo)識(shí)遺漏的屬性和操作、說(shuō)明接口類(lèi)型、簽名與可見(jiàn)性，說(shuō)明接口中相關(guān)方法的前置條件、后置條件和不變式等。第三，1516周，設(shè)計(jì)測(cè)試階段中的活動(dòng)。第四，17周

5、，進(jìn)展相關(guān)的總結(jié)活動(dòng)，包括工程文檔的靜態(tài)檢查和驗(yàn)收，以及課程工程的動(dòng)態(tài)演示與現(xiàn)場(chǎng)答復(fù)以下問(wèn)題。2.2設(shè)計(jì)課程工程在設(shè)計(jì)課程工程中，將考慮提供給學(xué)生一個(gè)貫穿整個(gè)學(xué)期的課程教學(xué)工程描繪，為此我們將選擇開(kāi)發(fā)一個(gè)基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)的實(shí)例很多，可以由教師設(shè)定或者由學(xué)生自選，如教師可根據(jù)教學(xué)中的需要設(shè)定一類(lèi)基于Web的師生交流系統(tǒng)，以方便實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生之間關(guān)于做工程時(shí)的溝通。學(xué)生也可以根據(jù)個(gè)人興趣選擇網(wǎng)游軟件開(kāi)發(fā)，或者選擇基于Web的電子商務(wù)網(wǎng)站系統(tǒng)等?？傊嚓P(guān)工程的設(shè)計(jì)需要教師事先準(zhǔn)備好工程描繪或問(wèn)題定義。為了開(kāi)發(fā)這類(lèi)基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)，教師需要指定工程使用的環(huán)境和工具，主要包括兩類(lèi)：一

6、類(lèi)是開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、界面開(kāi)發(fā)工具等，另一類(lèi)是工程管理工具。這一階段設(shè)計(jì)的活動(dòng)屬于CDIO中的構(gòu)思階段。2.3設(shè)計(jì)理論課程教學(xué)過(guò)程首先，在理論課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中，我們主要根據(jù)的是第3版的SWEBOK標(biāo)準(zhǔn)2021，在CDIO工程教育形式的指導(dǎo)下，完成相關(guān)知識(shí)體系教學(xué)設(shè)計(jì)。在SWEBOK2021版中的17個(gè)知識(shí)點(diǎn)中其中2個(gè)為候補(bǔ)知識(shí)點(diǎn)，我們選擇了其中10個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并將這些知識(shí)點(diǎn)交融到“面向?qū)ο筌浖こ痰睦碚撜n程教學(xué)中。這些知識(shí)點(diǎn)可有效地表達(dá)著CDIO的工程教育理念，如軟件需求表達(dá)了CDIO的構(gòu)思，軟件設(shè)計(jì)表達(dá)了CDIO的設(shè)計(jì)，軟件構(gòu)造和軟件測(cè)試表達(dá)了CDIO的實(shí)現(xiàn)，軟件維護(hù)表達(dá)了CD

7、IO的運(yùn)作等。其次，在此根底上設(shè)計(jì)理論教學(xué)過(guò)程。一方面，以案例/工程驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法為根底，“面向?qū)ο筌浖こ陶n程中相關(guān)知識(shí)體系及理論學(xué)習(xí)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)和考慮中掌握“面向?qū)ο筌浖こ痰南嚓P(guān)知識(shí)、術(shù)語(yǔ)、理論和技術(shù)根底，并通過(guò)團(tuán)隊(duì)方式共同學(xué)習(xí)、討論和完成作業(yè)，并以團(tuán)隊(duì)形式參加全體同學(xué)的各種討論活動(dòng)；另一方面，要求學(xué)生圍繞著工程描繪或者待解決的問(wèn)題描繪，完成團(tuán)隊(duì)組建、工具選擇、工程方案制定，并開(kāi)始執(zhí)行需求工程中的需求獲取和需求分析活動(dòng)，以及在此根底上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)活動(dòng)，這些階段的工作結(jié)論需要學(xué)生加以記錄，特別是需求獲取與分析的結(jié)論和總體設(shè)計(jì)結(jié)論更要以文檔形式加以記錄。第三，結(jié)合案例/工程驅(qū)動(dòng)教學(xué)，進(jìn)一步完

8、成“面向?qū)ο筌浖こ汤碚撜n程。詳細(xì)做法是一方面引入小型案例，另一方面引入面向應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際工程，并在工程描繪、需求獲取和分析活動(dòng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和對(duì)象設(shè)計(jì)中，將該工程的詳細(xì)情景或者可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案引入課堂，在課堂上組織學(xué)生參與討論、分析這些基于場(chǎng)景的案例，將需求階段和系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段中涉及的重點(diǎn)知識(shí)、術(shù)語(yǔ)、過(guò)程與步驟等重點(diǎn)和難點(diǎn)融入到案例中來(lái)講解和學(xué)習(xí)，以便于學(xué)生真正理解相關(guān)的理論教學(xué)內(nèi)容。這一階段的活動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)著CDIO中的構(gòu)思階段。2.4基于工程驅(qū)動(dòng)的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)解決軟件工程中的問(wèn)題或?qū)崿F(xiàn)軟件工程中的任務(wù)，要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)方式進(jìn)展活動(dòng)，并在整個(gè)活動(dòng)中的各個(gè)階段貫徹CDIO工程教育的理念，即讓

9、學(xué)生可以對(duì)軟件工程中的任務(wù)完成進(jìn)展構(gòu)思，獲取與軟件工程相對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)的功能性需求、非功能性需求和系統(tǒng)約束，并以文檔方式進(jìn)展描繪；接著，通過(guò)設(shè)計(jì)手段來(lái)完成工程任務(wù)，用系統(tǒng)來(lái)對(duì)應(yīng)將來(lái)要完成的任務(wù)，并在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中落實(shí)工程的各項(xiàng)要求，這需要通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)來(lái)到達(dá)，并將設(shè)計(jì)結(jié)論記錄在軟件設(shè)計(jì)文檔中；在前面構(gòu)思和設(shè)計(jì)的根底上，選擇適宜的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等根底設(shè)施，用編程的方式實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，并完成相應(yīng)的測(cè)試任務(wù)，注意在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，同樣要將相關(guān)結(jié)論以文檔的形式加以記錄，以備維護(hù)之需；在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后，通過(guò)部署和運(yùn)行等方式，讓該軟件系統(tǒng)可以看成是本工程的解決方案呈現(xiàn)出價(jià)值。在這一完

10、好過(guò)程中，讓學(xué)生通過(guò)工程驅(qū)動(dòng)下的團(tuán)隊(duì)活動(dòng)過(guò)程，體驗(yàn)到軟件產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)到運(yùn)行包括維護(hù)所經(jīng)歷的全生命周期過(guò)程。這一階段的活動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)著CDIO中的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)階段。2.5工程總結(jié)與工程驗(yàn)收過(guò)程教學(xué)設(shè)計(jì)工程總結(jié)過(guò)程的教學(xué)設(shè)計(jì)是以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)展自我總結(jié)并撰寫(xiě)工程總結(jié)報(bào)告，以個(gè)人為單位撰寫(xiě)學(xué)習(xí)心得，教師主要驗(yàn)收和檢查相應(yīng)的工程總結(jié)報(bào)告和學(xué)生學(xué)習(xí)心得。工程驗(yàn)收過(guò)程的核心是開(kāi)展兩階段驗(yàn)收活動(dòng)，即在學(xué)期的1518周中，選擇第15周進(jìn)展一次中期檢查，第18周再進(jìn)展一次期終工程驗(yàn)收。全體主講教師和輔導(dǎo)教師組成一個(gè)辯論小組一般為4人，他們事先要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)名以確認(rèn)學(xué)生的有效身份并結(jié)合點(diǎn)名宣布

11、學(xué)生團(tuán)隊(duì)的辯論順序，保證辯論的有效性和合理性；由辯論小組組長(zhǎng)宣布評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)和學(xué)生是否可以通過(guò)本次驗(yàn)收活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。3理論活動(dòng)在“面向?qū)ο筌浖こ陶n程教學(xué)活動(dòng)中，共有45位學(xué)生組成了15個(gè)團(tuán)隊(duì)全程參與了我們的教學(xué)改革過(guò)程，如今僅就驗(yàn)收辯論環(huán)節(jié)進(jìn)展說(shuō)明。整個(gè)辯論所耗時(shí)間共計(jì)7個(gè)多小時(shí)；辯論教師根據(jù)實(shí)際情況最低底線是學(xué)生必須完成工程要求的最根本功能，充分肯定了學(xué)生到目前為止所完成的開(kāi)發(fā)成果，同時(shí)建議相關(guān)學(xué)生利用即將到來(lái)的假期進(jìn)一步完成或完善該應(yīng)用軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，及時(shí)修改設(shè)計(jì)上的缺陷。在本次教改實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們充分認(rèn)識(shí)到這一教學(xué)過(guò)程對(duì)教師也提出了更高的要求。教師不僅僅是需要在理論根底教學(xué)上過(guò)硬，還需要具備軟件工程開(kāi)發(fā)的經(jīng)歷，這樣才可以做到既能站在理論的高度指導(dǎo)學(xué)生分析和解決問(wèn)題，同時(shí)也能給出實(shí)實(shí)在在的課程工程開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的技術(shù)指導(dǎo)。4結(jié)語(yǔ)傳統(tǒng)“面向?qū)ο筌浖こ陶n程的教學(xué)方法所帶來(lái)的弊端已經(jīng)日益顯現(xiàn)。我們結(jié)合案例教學(xué)法和工程驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，提出了一種基于CDIO工程教育形式理念的“面向?qū)ο筌浖こ痰慕虒W(xué)方法，這既滿足了CDIO才