基于CDIO思想的三分式專業實踐教育體系研究

趙春 張志敏 李菲

CDIO教育模式強調以工程價值觀引導大學的工程教育，以實現“做中學”的目的。工程教育在應用型人才培養體系中已經是一種極其重要的理念。專業實踐教育體系的構建必須將工程教育的理念一以貫之，才能夠體現出專業實踐教育體系的系統觀、集成觀和工程觀。

一、引言

大學本科應用型人才的核心能力體現為工程能力，即專業能力、學習能力、協作能力和交流能力。能力來源于實踐，加強工程能力的培養必須強化實踐教育環節。實踐環節不應該僅僅是專業教學的簡單擴展，更應該是對基礎及專業教學的集成化、系統化和工程化。實踐活動不能局限于某一狹小的時間或空間范疇，應當以培養學生的工程能力為目標，系統地覆蓋四年本科教育的專業學習，對此期間的相關基礎及專業教學進行整合以實現彼此之間的有機聯系。學生的實踐活動應該以工程價值觀為指導，在充分反映工程教育理念的實踐體系中完成，以求得獲取知識、傳播知識、共享知識、運用知識和發現知識能力的全面提升。

工程教育理念的植入和滲透使得四川大學錦城學院的專業實踐教育體系構建呈現出三分式的顯著特征，即三個階段、三個課堂和三個支撐。下面以計算機系為例來闡述我校專業實踐教育體系的設計思想和基本結構。

二、專業實踐教育體系的三個階段

以學習目標、能力、興趣和行為為依據對學生進行聚集，從而形成有相似特征的學習群體。學校的學習就是這樣一種群體行為。實踐教育體系的構建必須參考學生的群體性學習行為特征。根據其出現的先后順序可以歸納為三種類型：一是認知和驗證知識、體驗環境；二是探索知識，參與階段性或單元實踐；三是運用知識、系統地參與工程實踐。三個特征出現在學習群體所處的本科教育的三個階段：大一至大二、大二至大三和大三至大四。不同的階段應該有不同的實踐目標、形式、內容和場景。

1.第一階段。以培養興趣和認知為實踐目標，強調培養學生的基礎能力。對專業基礎課程或基本技能的掌握構成學生的基礎能力。此階段主要采用驗證性實驗、企業認知體驗和校內技能競賽等形式。

2.第二階段。以理解、掌握和探索知識為實踐目標，強調培養學生的專業能力。對專業核心課程的學習和掌握構成學生的專業能力。此階段主要采用探索性實驗、單元實踐、更高層次的競賽和創業實踐，以及到企業短期實習等形式。

3.第三階段。以運用知識和協作解決實際工程問題為實踐目標，強調培養學生的工程能力、塑造學生的工程價值觀。專業能力、學習能力、協作能力和交流能力是工程能力的核心特質。它比前面兩個階段的能力培養目標具有更深層次的內涵和更寬泛的構成。此階段主要采用工學結合實習等形式。

三、專業實踐教育體系的三個課堂

三個階段的培養計劃通過三個實踐課堂來完成。學生可以把這些課堂演化為知識交換的場所，共享學習成果和實踐經驗。

1.第一實踐課堂。專業實驗室，分為專業基礎實驗室和專業方向實驗室。它可以為各階段的能力培養提供連貫的實踐環境。

2.第二實踐課堂。企業生產實訓基地或學校研發中心。通過“引進來，走出去”兩種方式，一方面引進企業的實際項目，另一方面將學生送入企業，讓學生結合實際項目進行軟件開發綜合訓練。企業真實的生產環境和學校的設計研發中心是進行最后階段工學結合實習的理想場景。在此環境下，學生必須嚴格按照軟件工程開發流程進行實踐，更多地嘗試與他人的協作、溝通和交流，并主動進行自我調整以適應環境。

3.第三實踐課堂。與專業教學結合的課外活動。這些課外活動包括各種類型、各種層次的設計競賽和創業比賽。通過成立各種興趣小組、協會等學生社團組織，基于任務驅動模式，鼓勵并積極組織學生參與各種設計競賽，培養學生的創新精神和迎接挑戰的能力；構成“選題—設計—構建—驗證—競賽”的系列循環，培養學生“創造—創新—創業”的三創精神。

三個實踐課堂與三個階段之間有著緊密的交叉聯系。每一個課堂為培養學生的一種或幾種能力服務，而這些能力之間互為條件，互相促進。因此三個課堂的統一可以增強不同階段實踐活動的效果和質量。

四、專業實踐教育體系的三個支撐

支撐實踐能力培養的軟平臺包括工程化的實踐教學、雙師型的教學隊伍和雙贏的校企合作模式。

1.支撐一即工程化的實踐教學。包括與實踐配套的課程體系、工程化的教學方法和以過程為導向的評價機制。實踐課程體系圍繞三個階段在三個課堂來分別進行設計和展開。在基礎能力培養階段，在相關的基礎課中增加認知或體驗實驗環節，同時利用第三課堂來組織基本的技能競賽。在專業能力的培養過程中，則為相關核心課程增設了配套的課程設計，并開設了面向實驗項目的實踐選修課。課程設計以任務驅動的方式進行，按照“任務提出—理論準備—任務實施—檢查評估”四步進行，幫助學生熟悉開發過程和工作環境，并培養學生工作協調能力、組織能力和解決實際問題的能力。在向工程能力的跳躍中，采用了分類培養模式，提供根據市場企業崗位需求而設置的10個專業方向供學生根據自己的興趣特點、專業能力和職業規劃來進行選擇，增強學生的特色培養。在專業方向學習的過程中，學生會逐步被招聘到合作企業進行工學實習，從事企業真實項目的研發和實施。同時各個專業方向也努力嘗試與合作企業共建方向課程體系，共同設計開發實踐課程。根據企業對人才技能的共性需求來對傳統課程的內容選取和組織形式進行調整和優化，將軟件工程知識體系和領域特色知識有機結合。目前所有方向課程設置都分析和參照了市場及企業對相關職位的能力要求。

實踐性的課程體系必須要結合重視實踐的教學方法來協同。通過案例教學法把分散孤立的課程與案例解析有機結合，強調知識運用的示范性。項目驅動的教學方法是實踐教學中采用的核心模式。以實際項目為藍本來組織和展開教學，強調知識的集成應用和工程能力的增長。在此基礎之上，通過整合教師資源，創造性地提出了面向切面的教學模式：將項目涵蓋的知識點按照學生的關注點進行分離，形成有效的教學切面；再通過教師的協作教學將這些切面織入回教學實踐中，從而實現技能多樣化的培養目標。

貫徹開放式教學理念的討論課也會在第三個階段廣泛開展。討論課上更多地強調學生的學習實踐、項目實踐和表達實踐。其中學習實踐要求學生根據教師指定的題目搜集資料并進行自學；表達實踐要求學生將自己的學習成果進行匯報和交流；項目實踐要求學生根據研發計劃進行階段性項目匯報和成果展示。

采用過程導向的評價方法也是實踐教學模式中的重要環節。構建多元化的評價體系對實踐活動具有指導和激勵作用。對學生實踐活動的評價目標包括：研發能力、學習能力、協作能力和表達能力；具體的評價形式為項目進度階段性檢查和匯報、項目的完成質量和運行效果檢查、獨立解決問題的數量和質量、指定學習資料或對新技術的學習質量和學習成果展示以及小組成員之間的溝通和交流效果評估。

2.支撐二是雙師型的教學隊伍。學生工程化的前提是教師的工程化。每一位教學者都應該同時具備教師和工程師兩種角色及其相應的能力。計算機系目前的專職教師均具有實際的工程背景和豐富的教學經驗。來自高校的外聘教師主要承擔基礎課程和部分專業課程，專職教師負責部分專業課程和全部的方向課程教學；來自合作企業的工程師則根據教學計劃的安排參與到方向教學之中，主要帶領學生熟悉企業生產環境、認知生產流程，并引導他們完成工程實踐。

3.支撐三是雙贏的校企合作模式。深入持久的校企合作對專業實踐教育體系起著重要的支撐作用。目前與計算機系建立了穩固、持久合作聯系的企業有50余家。這些企業每年都會固定地在大三、大四的學生中間進行實習生招聘。根據計算機系近兩年的實習數據統計，在大三結束時，約86%的學生能夠獲得去合作企業進行工學實習的機會，約11%的學生能夠實現自主實習，另外約3%的學生會選擇留校復習考研。而在這些實習生中，有近78.6%的實習者最后成了該企業的正式員工。合作企業為學校解決了實習就業的難題，而學校通過工程教育和分類培養的實施使得學生能夠與企業的基本技能需求無縫銜接，從而切實地為合作企業降低了人力成本。實踐體系中對工學實習時間的設定更為靈活，也更具彈性。學生最早可以從大三學期結束前開始進入合作企業實習，原則上為半年時間；企業可以根據實習生的階段性表現自主決定是否讓其延續實習；原則上最短不少于3個月，最長不超過1年。因此企業對實習生的選擇更加靈活和自由。從過去兩屆計算機系的實習情況反饋，只有不到2%的實習生由于不符合企業要求而被退回。工學實習的長期性和企業選擇的靈活性使得企業的用人風險得到了有效控制。

五、專業實踐教育體系的整體結構

在工程化的實踐教學、雙師型的教師隊伍和雙贏的校企合作模式的支撐下，通過在三個實踐課堂交叉實施的三個階段的能力培養構建出了我校的專業實踐教育體系（見圖1）。

圖1 專業實踐教育體系的整體結構

專業實踐教育體系的建立遵循了CDIO的工程教育理念，實現了CDIO強調的四個環節（見圖2）。將領域知識學習、工程技術培養、項目系統分析和案例教學結合起來，實現項目構思（Conceive）；將項目單元設計、組合設計、交流溝通能力和表達能力結合起來實現項目設計（Design）；把單元實踐、集成實踐、過程管理和培養團隊協作能力結合，實現項目實踐（Imple?ment）；把項目實施、項目管理、企業實習和工程文化結合，實現項目運作（Operation）。

圖2 CDIO在專業實踐教育體系構建中的體現

六、結語

專業實踐教育體系的構建融入CDIO的工程教育理念，體現了產品導向、能力導向和過程導向的工程價值觀，實現了教學模式和教學資源的系統化、集成化和工程化。專業實踐教育在三個階段通過三個不同的實踐課堂交叉實行，完成了對學生工程能力的塑造和工程理念的植入。工程化的實踐教學、雙師型的師資隊伍和雙贏的校企合作模式這三個子系統為專業實踐教育體系提供了堅實的支撐，保證了工程實踐教育的順利進行。