以CDIO為導向的計算機專業畢業設計改革探索

李貫峰 劉平

摘要：畢業設計是高校本科教育中的重要實踐環節。為提升計算機專業畢業設計的教學質量，以CDIO工程理念為導向，分別從設計選題模式、實施過程、校企合作以及畢業設計評價等幾個方面提出了應對措施。實現提高學生的工程素養和業務水平，推動畢業設計教學與產業需求的良性銜接。

關鍵詞：CDIO;畢業設計;計算機專業;教學改革

中圖分類號：G642.477 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0137-02

計算機專業本科畢業設計是實現專業人才培養目標的綜合性實踐教學環節，是培養學生運用本學科的基本理論和知識，提高分析和解決實際問題能力的重要途徑，也是對學生業務能力和專業素質的全面檢查。畢業設計是衡量高校教育質量和辦學水平的一項重要評價內容。近年來，隨著高校的大量擴招，師資力量嚴重不足，同時學生面臨實習、求職和深造等諸多現實問題，本科畢業設計質量質量下降已經成為當下本科畢業設計中的普遍現象。

CDIO理論基礎來源于認知心理學派的建構主義（constructivism）思想，強調知識需借助他人的幫助，通過人際協助活動，依據自身已有的知識和經驗主動的加以建構。CDIO所代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）4個環節是企業在真實社會環境中的產品開發流程。它以從產品研發到產品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[1]。實施CDIO教育模式需要學校、社會和產業密切合作，需要學校各個環節、各個部門積極配合，需要方案設計、實施、評估等一系列的具體環節，是一個復雜的系統工程[2]。

本文借鑒CDIO教育理念，以培養具有扎實的工程基礎知識、創造性應用能力、良好的團隊合作精神、工程系統實踐素養的應用型人才為教學目標，對計算機專業畢業設計教學模式進行了系統化，工程化的改革。

一、計算機專業畢業設計存在的問題

由于諸多現實問題，使得當下計算機專業畢業設計環節中出現了一些亟待解決的問題，具體表現在以下幾個方面：

1.專業基礎知識的整體把握不夠，缺乏系統的科研訓練，科研思維和獨立解決問題能力不足，知識串聯和綜合技能應用能力欠缺。多數軟件功能不完善，論文寫作內容空洞，重點不突出，格式不規范。

2.多數學生認為畢業設計時間安排不合理，項目不能在充裕的時間內完成，加之學生外出找工作、考研、實習與畢業設計時間部分重疊，畢業生關注重心轉移，學生普遍忽視了畢業設計，真正用在畢業設計上的時間大大縮水。項目進度偏慢，難以實現預期的畢業設計效果。

3.學生在認識上存在誤區，思想上不重視

近年來，受高校擴招和教育產業化等社會大環境的影響，學生在思想上對畢業設計不夠重視。一些學生認為畢業設計只要能合格就行，從而忽視畢業設計環節，甚至有的同學認為從網上下載代碼和論文就可以過關或者直接把上一屆同學的畢業成果拿來上交，加之畢業設計過程中監管不力，使得抄襲現象時有發生。

4.畢業設計的題目具有局限性，選題不合理，學生缺乏主觀能動性

目前，絕大多數設計（論文）題目由指導教師給定，并非根據學生個人興趣、愛好和特點來選定，學生往往只是按教師的指導查閱部分資料，然后根據教師的設計或方法完成后續工作，因而畢業設計（論文）過程中缺乏學生本人的創新性思考。

5.指導老師傾向放寬要求，畢業答辯流于形式

因為師資力量嚴重不足，教師的教學和科研任務重，造成教師在畢業設計的投入上力不從心。另外教師不希望看到學生因畢業設計（論文）不合格而影響就業，所以對畢業設計（論文）的答辯檢查就相對放松，沒有嚴格要求，幾乎沒有學生因畢業設計質量不合格而推遲畢業，這無形中致使學生對此項教學環節不夠重視。加之學校在制度上對答辯的監督不夠，在畢業設計的過程中缺乏有效的管理，造成了答辯過程流于形式，未達到真正的檢驗目的。

二、構建基于 CDIO 工程理念的畢業設計模式

為了解決畢業設計環節普遍存在的一些問題，縮小企業用人要求與計算機專業人才培養之間的差距，更好地實現工程教育改革目標，以CDIO能力培養為導向，按照構思、設計、實施、運行4個環節進行計算機畢業設計教學改革，保證畢業設計改革的合理性和科學性。

1.結合工程需求，明確設計任務，構思實施方案

改變目前的“導師命題-學生選題”畢業設計模式，充分強調整個畢業設計過程中以學生為主體的理念。畢業設計題目的確定是一個復雜的過程，畢業設計題目的設置應具有一定的工程性、實踐性和創新性。一方面題目應反映學生專業知識的綜合應用能力，從而達到培養學生分析問題、解決問題的能力。另一方面要體現出計算機專業的工程背景的特點，結合學生本科階段學習的主要課程。學生可以根據他們在企業實習中發現的工程實際問題進行研究，也可以根據企業工程師或校內指導教師的相關科研項目進行研究。選擇具有實際應用價值和明確工程背景的題目作為畢業設計題目，選題源于生產實際現場，其目的在于培養和加強學生的綜合工程能力。畢業論文選題過程采取項目申報、立項的形式進行，學生打算參加哪個項目，小組成員要共同協作寫出項目申請書。確定具有應用價值和明確工程背景的題目作為畢業設計題目，不但可以提高學生進行畢業設計的積極性，而且有助于學生勝任未來相關技術崗位工作。學生在明確設計任務后，構思實施方案，同時指導教師要對方案進行審核，讓學生修改完善。方案確定后要進行任務分解，制訂相應的工作進度。

2.綜合運用專業知識，倡導團隊合作，培養學生解決問題的能力

由于學生在相關課程的學習中已經掌握計算機軟、硬件系統設計的相關理論和方法，而分析和設計是計算機專業畢業設計過程中的關鍵過程。因此，該階段的任務是集中完成具體的設計，即描述實現設計的計劃、需求、流程以及算法。計算機軟件的設計不僅僅是可行性分析、需求分析、概要設計、詳細設計等基本過程，還需要確定系統中功能模塊的范圍、定義和功能設計等細節。由于課題小組成員各自分工不同，需要團隊成員經常溝通、討論。遇到困難問題，團隊成員應該在指導教師的引導下尋找解決問題的途徑。在畢業設計過程中學生遵從CDIO工程理念，以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習知識。設計階段應完成系統的體系架構、功能模塊的劃分、接口的規范設計、開發工具的使用說明等任務，并提交相關設計說明書等資料。

3.加強過程監控，利用校企聯合的形式提升學生的工程素養

項目的實現、運作實現階段，即把設計的內容轉化為實際的軟、硬件系統，包括編碼、調試、測試等過程。在編碼階段主要是讓學生養成好的開發習慣，保證代碼的結構化、可讀性和可移植性;及時進行模塊測試，寫出測試計劃，提交測試分析報告。此外，這一階段教師還要做好畢業設計評估工作中對畢業設計工作的中期檢查，完成中期報告。除了闡述設計思路、工作原理、關鍵技術外，教師還要參照任務書檢查已完成的任務、尚需完成的任務、存在的問題、解決方法等，同時對畢業設計工作進度給予評價。教師通過中期檢查及時發現并糾正存在的問題，督促學生按任務書中的要求和時間進度完成工作[3]。

中國的工科高校大多是關門辦學，缺乏與產業和社會的溝通互動，這樣的工程教育難以滿足產業需求。培養應用型人才的目的是為了服務于實踐和生產。為了加強學生解決實際工程問題的能力，學校要考慮學生就業實際，促進校企合作，探索“走出去”（送學生到企業實習）和“請進來”（聘請崗位一線人員為指導教師）相結合的新路子。企業為學生提供了實習和就業的機會，學生在實習階段可一邊學習，一邊進行畢業設計和論文的撰寫。現在大部分學校都采用“3+1”的教學模式，即學生在學校進行3年的理論學習加1年的實踐學習。學生在第七學期就到實習企業，熟悉工作環境，適應崗位需求，盡快勝任工作。另外，通過聘請企業的工程師擔任畢業設計的副導師，對學生進行工程實戰的培訓，從工程師的寶貴經驗中得到啟示。通過對企業的管理程序、生產流程等方面的研究，提高了學生的工程素養、業務技術和社交能力。

4.制定科學的的評價體系，完善各項規章制度

評價標準是實施CDIO的關鍵，根據CDIO工程理念對學生的要求，對畢業設計教學的評價應從專業技術知識、創新能力、實踐能力和團隊協作能力4個方面進行，通過制訂多元化、多層次、可供組合的畢業設計質量評價標準與指標，實現科學合理的評價模式。評價不能像傳統評價模式，只集中在畢業設計答辯環節，應該體現在畢業設計的多個方面，貫穿整個畢業設計過程中，突出階段性的特點。引人CDIO模型后，評價的功能應由側重成績“優差”轉向側重包括品德、興趣、特長、能力等學生的個性特點，力求知識與能力的協調統一，突出對學生的工程意識建立、工程實踐能力和產業經驗的評價。

完善的畢業設計過程管理和健全的規章制度是提升畢業設計質量的保障和必要條件。首先，學校通過制定統一的規章制度，在管理者、指導教師和學生中形成工作規范和約束機制。這些規章制度要包括畢業設計基本要求、過程管理和監控等具體內容，明確對指導教師和學生的基本要求，規范畢業設計過程中任務書、開題報告、中期檢查報告和論文的格式。學校要結合專業特點，組織相關專家制定合理的開題、畢業設計質量評分標準、答辯程序及考核工作條例等，并依據畢業設計工作流程建立網絡化管理、實時跟蹤過程管理，使整個畢業環節的過程管理有章可循。其次，學校要成立專門的畢業設計工作委員會并聘請經驗豐富的退休教授成立學院畢業設計督導組，通過抽查措施形成監督機制，對畢業過程每個階段的工作進行監督檢查。各階段檢查的主要內容如下：前期檢查學生的選題是否合理，審查任務書填寫是否規范，落實學生的開題工作情況，了解課題研究所需的條件是否具備;中期主要檢查學生執行情況、畢業設計的記錄情況、畢業設計的工作進度及畢業設計工作中存在的困難;后期主要檢查畢業設計任務完成的情況，審查各階段提交的文檔是否完整規范，畢業設計成績評定是否合理。通過畢業設計督導組評價、學生對設計畢業工作的反饋等機制，將畢業教學方法的改進和教學效果的提高落到實處。通過各種教學獎勵、學生綜合測評等措施形成激勵機制。按照不同階段不同權重進行全面考核評價，對學生以及指導教師分別進行表揚、獎勵，這樣可激勵廣大師生更為重視畢業設計。

三、結束語

畢業設計是一項綜合性的訓練，本文在面對計算機專業畢業設計中存在的問題，以CDIO工程理念為導向，提出解決問題的路徑。按照構思、設計、實施、運行4個環節進行計算機畢業設計教學改革，同時加大對畢業設計過程的監督和檢查力度，提高計算機專業學生的畢業設計的質量。

參考文獻：

[1]Berggren K F， Brodeur D，Crawley E F，et al. CDIO： An international initiative for reforming engineering education[J].World Transactions on Engineering and Technology Education，2003，（1）：49-52.

[2]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究，2009，

（5）：86-87.

[3]李貫峰，李萍，秦飛舟.融入CDIO理念的計算機專業畢業設計[J].計算機教育，2014，（8）：22-26.

（責任編輯：劉翠枝）