IPR-CDIO理念下的課程級項目設計

　　摘要：IPR-CDIO是將興趣、毅力和社會責任感的培養融入到國際流行的CDIO教育模式中的一種新型育人方式。本文以浙江萬里學院計算機專業的計算機導論和計算機圖形學兩門課程為例，說明課程級項目的設計思路與實施途徑。
　　關鍵詞：IPR-CDIO；教學體系；項目設計
　　
　　CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate，即構思—設計—實現—運作)是以工程項目從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程的一種教育模式。CDIO的理念不僅繼承和發展了歐美20多年來工程教育大改革的理念，更重要的是還提出了系統的能力培養、全面的實施指導以及實施過程和結果檢驗的標準，而且標準中提出的要求是直接參照工業界的需求制定的，如波音公司的素質要求以及ABET的標準EC2000，因而完全滿足產業對工程人才質量的要求[1]。迄今已有幾十所世界著名大學加入了CDIO國際組織，按CDIO模式培養的學生尤其受到社會與企業的歡迎。CDIO模式于2005年經汕頭大學引入中國后，受到教育部關注，立項為重點研究課題，已有39所高校的機械類、電氣類、土木類等專業參與試點，2009年特色專業中專題立項，CDIO在中國大有星火燎原之勢。
　　IPR(Interest-Perseverance-Responsibility，即興趣—毅力—責任)是針對普通高校學生亟待加強的素養而提出來的育人方式[2]。IPR-CDIO就是將學生探究知識的興趣、解決問題的毅力和社會責任感的培養，融入到項目的CDIO過程之中，以培養高素質、強能力的應用型人才。
　　浙江萬里學院計算機專業結合自身的特點，2004 年開始與企業合作實施“項目化”訓練，2007年設立校級“合作研討式”教學改革實驗區，2008年引入CDIO教育理念，并創新性地提出了IPR-CDIO，2009年獲得CDIO試點專業，堅持不斷探索和研究高素質、創新性人才的培養之路。
　　1CDIO能力培養的項目體系
　　基于CDIO理念，項目設計與實現是培養學生工程能力和素質的有效途徑，人才培養過程是通過一體化課程體系的實施來體現。基于IPR-CDIO理念的一體化課程體系以興趣與責任為啟發點，將科學內容與預期學習效果有效地優化為一個整體。根據學校辦學定位及專業人才規格需求，制定切實的培養目標，以目標實現為主線，優化重構滿足學生知識需要的課程體系，規劃設計適應學生CDIO工程能力訓練的項目體系，改革創新適合學生IPR素質養成的方法體系，形成以人才培養為核心，以知識內容、項目實施、教學方法有機融合的一體化課程教學體系。其中項目體系分三級：1級綜合設計項目——培養學生綜合知識、創新應用、工程意識等能力與素養，達到最終培養目標的綜合性項目，如畢業設計，需綜合大學所有知識與技能，完成綜合項目系統；2級綜合課程設計項目——培養學生某一方面的系統知識、創新意識和綜合能力的1jLF1W0fELA5N5SIpXyVn72ANAvlht+8oAb5g7Ms5S0=項目，如綜合性課程設計，是把相關聯的課程知識有機結合起來，并加以綜合提升的項目；3級課程項目——培養學生基本知識和技能，如單門課程教學設計，能體現每門課程在人才培養體系中的貢獻度。系統以1級項目為主線，2級項目為支撐，3級項目為知識和技能的背景與平臺，將基礎知識、核心課程教育與對專業的整體認識統一起來，達到學生綜合能力和素質的整體培養。
　　目前，幾乎所有學校都在提倡培養學生實踐動手能力，提高實踐類、綜合類課程，因此，1級和2級項目的設計與實施已經形成慣性。如核心課程的課程設計、專業方向課程設計、專業實習、畢業設計等，只要規劃好基于學生能力要求的具體項目就可以實現了，而3級項目是項目體系中的最小單元，其設立的必要性、所涉及的能力要求等是要根據課程的需要而定，科學合理的3級項目可以奠定1、2級項目的實施基礎，并能促進其實現。我們的做法是逐漸實現每門課程的項目化，根據課程體系中每門課程所處的地位和作用，設計可行的能力培養項目，使課程教學目標落到實處，根據課程之間的邏輯關系就可以遞進地設計出更加合理的專業方向以及綜合設計級項目。因此，我們認為，3級項目的設計與實施在CDIO項目體系中至關重要。
　　2課程級項目設計
　　不同課程，教學目標和在體系中所處的地位不同，項目設計多少和種類各異。項目設計與課程整體內容體系息息相關，這里舉兩門不同課程的例子加以說明。
　　計算機導論是專業入門課，在CDIO一體化課程體系中所起的作用和地位都非常重要。它不僅是承接高中與大學學習的紐帶，更肩負著引導學生專業入門、激發專業學習興趣、養成大學學習習慣的重任，但大多數導論課教學與教材都是后續重點專業課程的簡介，因內容枯燥、專業名詞繁多、教學方法死板而成為教與學的難點，往往是教之無味，學之無趣。
　　浙江萬里學院計算機專業高度重視計算機導論課程設計與教學，從2006年以來，傾全專業之力，從工程人才培養的角度改革課程設計與教學實施，課程教學目標由傳統的掌握科學專業基礎知識，修訂為“了解專業框架、激發學習興趣、養成個人與團隊學習習慣”；教學內容由單一的學科知識體系，整合為專題式的知識框架和探究性的小項目；教學方法由單純的教師講授式，創新為“多師專題講座、學生合作研討、多元過程評價”方式。教學體系框架如圖1所示。
　　課程內容整合與項目設計及方法改革是一體化的。課程教學內容優化為計算機及組成、軟件及軟件設計、網絡及安全、IT人的職業道德4類專題，同時精心設計了3個項目：第1個項目是組裝個人電腦，要求通過市場調查，撰寫并宣講組裝方案，由市場專職營銷員對方案進行評價，主要是訓練學生社會交流、獲取數據、組裝個人電腦、材料組織及演講等能力；第2個項目是學科綜述，要求學生通過查閱大量文獻資料，綜述出計算機在某一學科領域的發生、發展歷程與趨勢，激發學生對某一方面研究的興趣，同時學習收集文獻、整合資料、撰寫綜述報告及演講等能力；第3個項目是以小論文的形式初步規劃自己的學業，鍛煉學生認識自我、撰寫論文的能力。這3個項目的設計是經過多屆學生實踐而得出的，對培養學生IPR素養大有幫助，結合針對大一學生所設計的“網站規劃設計”、“多媒體設計”等基于課程的競賽活動，學生的學習興趣、自主與合作學習能力、文字與口頭表達能力都得到了極大的提高，課程教學目標得以圓滿實現。
　　計算機圖形學是高年級專業應用性課程。隨著計算機圖形技術的廣泛深入應用，該課程在專業體系中的地位越來越重要，由選修課到必修課，甚至是核心課。課程涉及數學、物理學、計算機科學、心理學、藝術等諸多方面的內容，因此課程具有理論性、綜合性、實踐性、學科交叉性等特點，教與學的難度較大，但也是容易出成果的課程，因此設計項目時要多考慮對學生興趣的激發。同時該課程一般是在三、四年級開設，與后續的1級畢業設計綜合項目時間靠近，項目設計可以超出課程本身，成為1級項目的前期基礎。圖2是基于IPR-CDIO理念的課程教學體系框架圖，上半部分是知識框架體系，下半部分是項目能力途徑，中主線是能力目標。
　　課程圍繞使學生理解真實感圖形的形成原理和算法思想，并且能夠編程實現這一目標，結合知識框架設計了兩個課程級綜合性項目：一是“計算機圖形學的應用研究與綜述”，鼓勵學生查閱資料，并對圖形技術在某一領域的應用進行深入研究，撰寫綜述報告，目的是激發學生對某領域的研究興趣，同時鍛煉文獻綜述的寫作能力，是畢業設計綜述撰寫的一次模擬；二是“基于圖形技術的作品設計”，要求以小組為單位自主選擇一個有創意的主題，用軟件工程的思想完成一個完整的CDIO項目周期，即要有構思——需求分析、設計——實施方案、實現——編寫代碼、運作——作品測試、答辯驗收等完整過程，最終要拿出作品和配套的工程文檔。目的是訓練學生的工程意識和項目基本能力，相當于以小組為單位完成一項小設計，為最終的個人畢業設計奠定基礎。結果表明，教學效果超出預計，學生們的參與熱情高漲，興趣大為增強，不僅提升了整體畢業設計(論文)的內涵和技術水平，而且部分項目作品在省市級學科競賽中獲得佳績，獲得了軟件著作權登記，甚至在就業中成為支撐門面！
　　
　　以上只是以兩門課程為例說明課程級項目設計的目的和方法，其實每一門課程都可以設計出基于教學目標實現的教學體系及項目，根據課程之間的邏輯關系，自然就梳理出了課程群的培養目標和項目設計(即2級項目)，再通過1級項目將整個課程體系連成一體，從而達到人才培養的最終目標。這種教學改革與項目設計理念經過由點到線的實踐，已經在計算機專業基礎課和專業課中全面鋪開。實施結果證明，課程組項目設計是課程教學的核心，不僅帶動了課程內容的優化整合，教學方法與評價方式的改革創新，而且訓練了學生基于項目的創新思維、專業技能、責任意識和團隊精神，初步達到了IPR素養與CDIO能力的和諧統一，為1、2級項目的順利實施奠定了堅實的基礎。同時，也推進了教師教學技能和水平的不斷提高，促進了教學團隊的形成和發展，營造了良好的教學相長氛圍。
　　3課程級項目實施
　　課程級項目與課程緊密聯系，因此只有通過課程教學得以實施。根據項目設計目標要求，實施途徑和方法可以多種多樣，常用的主要有以下幾種：
　　1) 小組合作研討方式，提高學生團隊合作能力。
　　在現代社會的工作方式中，沒有一個崗位是不需要與別人合作而獨立完成的，因此用人單位往往將合作能力作為考核的重要指標之一。CDIO更是倡導以項目為中心、學生為主體的“做中學”[3]教學方式，即使一個3級項目也具有一定的綜合性和復合性，往往需要多名學生協作才能實施完成，因此，小組合作是必然的組織方式。一個小組合通常由4～6名“異質”學生組成，即各成員的技能、知識、性別、甚至愛好不同；每個項目之初，由指導教師指定組長(組長輪流)，再由組長組建團隊，研究項目方案、進行任務分配，提高學生的自我管理和組織協調能力。項目運作之中，項目小組成員之間要相互支持、共同討論，學會思考與傾聽別人的意見，學會交流溝通并解決問題，培養小組整體責任意識。項目完成后，小組要善于總結經驗，查找不足，培養集體榮譽感和成就感，鍛煉項目報告的撰寫，學會提煉成果，提升培養系統思考和知識發現的能力，為更好地開展下一項目奠定基礎。
　　經過多門課程多個項目的訓練之后，學生的團隊合作能力、組織管理能力、創新探索意識、社會責任感等必將得到大幅度提高。
　　2) 項目匯報演講方式，訓練學生表達能力。
　　IPR-CDIO要求學生是教育的主體，教師是情景學習的設計者和指導者，學生通過“做中學”掌握知識與技能，訓練素質與能力。在3級項目實施中，可以設計多次匯報或演講的機會，如需要分析會、項目方案評審會、作品答辯會、總結匯報會等，可以不局限形式和地點，盡量要求小組每人都有講話的機會，目的是促進學生深入合作，并訓練其表達能力。
　　3) 調查研究方式，培養學生社會適應能力。
　　一些實用性課程可能需要做調查，這正是鍛煉學生接觸社會、了解市場的好時機，因此設計一些調研項目，讓學生自主獲取需求數據，完成項目需求，從而培養學生與社會交流和適應能力。
　　4) 多元化評價方式，促進學生全面發展。
　　評價是促進學生成長的關鍵因素，IPR-CDIO通過多元化評價來推進學生能力和素質的全面發展。在項目實施中，學生自身、同組成員、組長、教師、甚至第三方均是評價的主體；知識學習、實驗操作、項目產品、答辯效果、調查報告、文檔寫作等均可作為評價內容；知識測試、分析調查、匯報答辯、撰寫論文等均是評價方法。與傳統的以知識為本位的評價方式相比，這種注重過程，并以能力和素質為本位的評價機制杜絕了部分學生靠投機取巧獲勝的心理現象，促進了學生自覺地參與項目完成全過程，由于這種評價大部分是以小組為單位，因此也增強了學生的榮譽感和責任心，全面鍛煉了他們的綜合素質和能力。
　　4結語
　　各課程的項目化教學使學生忙碌起來，課堂上下的合作多了，溝通與交流能力大大提高了，自主創新創業的信心增強了，參加各種學科競賽活動的人數年年增加，取得了包括國家級挑戰杯金獎的優異成績。畢業生就業質量和社會適應性不斷提升，創業公司逐年增多，2009年我院計算機專業畢業生創業率是5.7%，2010年創業率達到8.3%，遠遠高于省內外高校同類專業的創業率，而且大多數創業公司是同學合作而為，運作良好。
　　總之，課程級項目設計與實施是推行IPR-CDIO三級項目體系的重要基礎，也是激發學生的專業學習興趣，養成自主學習與合作研究習慣，培養專業技能與創新思維，鍛煉團隊精神與責任意識的基本途徑。目前我們已經取得了一些有益的經驗，還需要更加深入地探索與研究。
　　參考文獻：
　　[1] 查建中. 工程教育改革戰略“CDIO”與產學合作和國際化[J]. 中國大