信息與計算科學(xué)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究與實踐

[摘 要]我校信息與計算科學(xué)專業(yè)借鑒CDIO工程教育理念，構(gòu)建學(xué)生能力結(jié)構(gòu)和“軟件項目模擬工廠”的教學(xué)模式，通過“分布式”模塊化培養(yǎng)，隨著時間的推移“螺旋式”地提升學(xué)生的實踐能力；采取圍繞“實際項目設(shè)計實現(xiàn)”進(jìn)行課堂教學(xué)和課程考核，取得較好效果。

[關(guān)鍵詞]CDIO 實踐能力 培養(yǎng)模式 應(yīng)用型人才

[中圖分類號] G420 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）18-0062-02

[收稿時間]2013-05-22

[基金項目]本研究由廣東省高等教育教學(xué)改革工程本科重點項目（BKZZIG20060133）資助。

[作者簡介]汪富泉（1955-），男，四川南充人，博士，教授，研究方向：應(yīng)用數(shù)學(xué)與計算數(shù)學(xué)、高等教育與教學(xué)。

一、信息與計算科學(xué)專業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)

近年來，雖然有不少高校對信息與計算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探討，但仍存在不少問題。有的不明確該專業(yè)的辦學(xué)方向，嚴(yán)重缺乏專業(yè)師資力量，離專業(yè)辦學(xué)規(guī)范相差甚遠(yuǎn)；有的課程設(shè)置和數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)沒有明顯區(qū)別；有的不知道如何去培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力；有的忽略社會對人才的需要，畢業(yè)生因動手能力弱而找不到工作，一次就業(yè)率有逐年下滑的趨勢。我們對廣東的IT企業(yè)進(jìn)行了多次調(diào)研，結(jié)果表明：企業(yè)需要大量基本理論扎實、動手能力強的人才，但卻很難招聘到合適的畢業(yè)生。高校不到30%的畢業(yè)生從事本領(lǐng)域工作，結(jié)構(gòu)性失業(yè)嚴(yán)重。這說明，高校在人才培養(yǎng)上與社會需求嚴(yán)重錯位，無法與行業(yè)實際需求接軌。如何明確專業(yè)方向和培養(yǎng)目標(biāo)、形成專業(yè)特色；如何加強專業(yè)技能訓(xùn)練、提高就業(yè)競爭力，是辦好該專業(yè)的重要問題。近年來，我們借鑒CDIO工程教育理念對本專業(yè)進(jìn)行教學(xué)改革嘗試，取得了較好的效果，專業(yè)特色初步形成，學(xué)生就業(yè)形勢喜人，近三年屆畢業(yè)生一次就業(yè)率達(dá)到90%以上，70%以上畢業(yè)生進(jìn)入金山軟件有限公司、富康（中國）、中華電力集團(tuán)（香港）、華微軟件等國內(nèi)外知名企業(yè)，用人單位對畢業(yè)生的滿意度達(dá)到90%以上。

二、借鑒CDIO工程教育理念，構(gòu)建畢業(yè)生能力結(jié)構(gòu)

教育部和數(shù)學(xué)類教學(xué)指導(dǎo)分委員會要求該專業(yè)畢業(yè)生獲得5個方面的知識和能力：具有扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，掌握信息科學(xué)或計算科學(xué)的基本理論和基本知識；能熟練使用計算機，具有基本的算法分析、設(shè)計能力和較強的編程能力；具有一定的科學(xué)研究和軟件開發(fā)能力；能運用所學(xué)的理論、方法和技能解決某些科研和生產(chǎn)中的實際課題等。由此可見，教育部和教指委都十分強調(diào)學(xué)生的實踐能力。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。根據(jù)教育部的精神、CDIO的理念、IT行業(yè)的需要及信息與計算科學(xué)專業(yè)的實際情況，我們也把本專業(yè)畢業(yè)生的知識和能力分為四個層面：1.專業(yè)基本理論和基礎(chǔ)知識：數(shù)學(xué)科學(xué)、信息科學(xué)和計算科學(xué)的基本理論和基本知識；2.個人能力；3.團(tuán)隊能力；4.軟件設(shè)計和開發(fā)能力。第四個層面的能力培養(yǎng)難度較大但又極為重要，因此我們把它分解成三個階段來逐步培養(yǎng)。第一階段，初級工程實踐能力：有信息接受、信息分析、數(shù)據(jù)處理、基本架構(gòu)軟件設(shè)計的能力，時間安排為1-4學(xué)期；第二階段，中級工程實踐能力：有一定的系統(tǒng)分析、高級綜合性系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)測試等多種訓(xùn)練的綜合能力，時間安排為5-6學(xué)期；第三階段，高級工程實踐能力：有一定的系統(tǒng)架構(gòu)、團(tuán)隊組織、系統(tǒng)實施和維護(hù)、指導(dǎo)及解決工程和生產(chǎn)中的實際課題的能力。我們按照CDIO的思路設(shè)計了一套理論知識學(xué)習(xí)和實踐能力培養(yǎng)相融合的方案，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式完成學(xué)習(xí)和實訓(xùn)，時間安排為7-8學(xué)期。第一二階段同時加強基本理論和基礎(chǔ)知識培養(yǎng)，包括數(shù)學(xué)學(xué)科、信息與計算科學(xué)基本理論，這是各種能力形成和提高的基礎(chǔ)。我們的實踐結(jié)果表明，大多數(shù)學(xué)生在經(jīng)過幾年的學(xué)習(xí)和實訓(xùn)后軟件設(shè)計和開發(fā)能力逐步提高。

三、構(gòu)建“分布式+螺旋式”的能力培養(yǎng)模式

軟件設(shè)計和開發(fā)能力培養(yǎng)難度較大但又極為重要，為達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，我們按照CDIO的思路設(shè)計了“分布式+螺旋式”的培養(yǎng)模式。“分布式”是指：將軟件設(shè)計和開發(fā)能力培養(yǎng)按模塊進(jìn)行“銜接性”拆分，然后分布在不同學(xué)期的不同課程中進(jìn)行分布式培養(yǎng)。“銜接性”拆分的原則是按照知識體系的先后順序，在時間安排、內(nèi)容設(shè)置等方面，保證不同模塊相互融合、相互補充以形成一個完整的有機整體。

我校信息與計算科學(xué)專業(yè)實踐能力培養(yǎng)的基本目標(biāo)是：具有堅實數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的高級網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件設(shè)計和實施能力。為更好地達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求，我們在能力培養(yǎng)過程的三階段設(shè)計了“五模塊+實戰(zhàn)訓(xùn)練”來完成：初級工程實踐能力培養(yǎng)（C/S架構(gòu)軟件系統(tǒng)設(shè)計、B/S架構(gòu)軟件系統(tǒng)設(shè)計、三層（多層）分布式軟件系統(tǒng)設(shè)計）、中級工程實踐能力培養(yǎng)（從N個方向性綜合性應(yīng)用軟件設(shè)計能力培養(yǎng)模塊中選2個方向）、高級工程實踐能力（參與企業(yè)實際項目的設(shè)計與實施）。

“螺旋式”指以項目設(shè)計為導(dǎo)向，實踐能力逐步提升的過程，這個過程是：初級工程實踐能力（模擬設(shè)計為主）->中級工程實踐能力（模擬設(shè)計為主）->高級工程實踐能力（參與企業(yè)實際項目完整實現(xiàn)）。低年級（2年）分布式培養(yǎng)基礎(chǔ)設(shè)計能力，大三（1年）方向性培養(yǎng)工程設(shè)計能力，大四（1年）全方位培養(yǎng)實際項目架構(gòu)與開發(fā)能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。無論是模擬項目還是實際項目，都具有構(gòu)思、設(shè)計、實施、運作（CDIO）的完整過程。這些項目貫穿相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的全過程，學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時既體驗了項目設(shè)計過程，又訓(xùn)練了軟件設(shè)計和開發(fā)能力，使得知識學(xué)習(xí)和應(yīng)用良性互動，動手能力螺旋式上升。

“分布式”模塊化培養(yǎng)是手段，能力“螺旋式”提升是目標(biāo)，“分布式”培養(yǎng)的過程實現(xiàn)了能力的“螺旋式”提升。

四、構(gòu)建“軟件項目模擬工廠”的教學(xué)模式

傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端是：理論教學(xué)與實踐能力培養(yǎng)嚴(yán)重脫節(jié)，課程之間的銜接性差。為了克服以上弊端，我們構(gòu)建了“軟件項目模擬工廠”的教學(xué)模式。即把一個軟件開發(fā)項目看成一個工業(yè)產(chǎn)品，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，使學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式來完成相關(guān)課程的學(xué)習(xí)和項目訓(xùn)練。經(jīng)過一定時間的課程學(xué)習(xí)和項目訓(xùn)練，要求學(xué)生完成一個軟件項目的構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行（CDIO）。一方面，要求學(xué)生基于項目來開展學(xué)習(xí)和實訓(xùn)。另一方面，要求教師基于項目開展啟發(fā)式教學(xué)。一是要改變滿堂灌的陋習(xí)，樹立“以學(xué)生和項目為中心”的教學(xué)理念，把學(xué)生學(xué)得好用得活作為教學(xué)的最終目標(biāo)。教師不僅要傳道，更要解惑和授業(yè)。積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考，耐心指導(dǎo)學(xué)生動手和實踐。二是要杜絕理論和實踐兩張皮、重理論輕實踐等現(xiàn)象，把理論教學(xué)和實踐教學(xué)有機融合起來，與工程相關(guān)的課程采取邊講理論邊實踐的方式，使學(xué)生成為最大的受益者。

五、以項目設(shè)計成果作為考核對象

對于實踐性較強的課程，采用階段性課程設(shè)計、綜合性課程設(shè)計的方式來實現(xiàn)考核。第一階段，即第2-4學(xué)期，每學(xué)期安排2周綜合性課程設(shè)計，每個學(xué)生都有獨立完整的課題，模擬設(shè)計實際項目。課題來源于教師科研課題、軟件企業(yè)發(fā)布的相關(guān)共享軟件。該階段主要實施三個模塊的考核：C/S架構(gòu)軟件系統(tǒng)設(shè)計、B/S架構(gòu)軟件系統(tǒng)設(shè)計、三層（多層）分布式架構(gòu)軟件系統(tǒng)設(shè)計。第二階段為方向性高級綜合性實踐能力考核。通過開設(shè)方向性綜合高級開發(fā)課程，引導(dǎo)學(xué)生將各種基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用到綜合性的軟件設(shè)計過程中。目前，我們開設(shè)了4個方向性綜合能力培養(yǎng)模塊：企業(yè)信息化（ERP）、空間信息處理（3S技術(shù)）、Linux/Unix多核編程技術(shù)、移動智能設(shè)備應(yīng)用軟件設(shè)計。根據(jù)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生自主選擇2個方向進(jìn)行培養(yǎng)。主要考核學(xué)生動手能力、個性發(fā)展及綜合素質(zhì)提高情況。第三階段為企業(yè)項目設(shè)計與實施能力考核。通過畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計，讓學(xué)生完成企業(yè)實際項目的設(shè)計、開發(fā)、實施和維護(hù)的過程，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和一定的項目架構(gòu)和分析能力。每個同學(xué)必須參與項目的整個完成過程，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的。

六、小結(jié)

我校信息與計算科學(xué)專業(yè)借鑒CDIO工程教育理念構(gòu)建學(xué)生能力結(jié)構(gòu)，通過“分布式”模塊化培養(yǎng)，使學(xué)生的實踐能力 “螺旋式”提升；以“實際項目設(shè)計實現(xiàn)”為主線開展課堂教學(xué)和課程考核，取得顯著效果，學(xué)生動手能力強、就業(yè)率和就業(yè)層次高，受到用人單位普遍贊譽。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：左 蕓]