基于CDIO理念的計算機類人才培養(yǎng)模式改革探索

姚保峰　王磊　朱洪浩　馬程

摘要：針對目前計算機類畢業(yè)生掌握的技能與社會需求脫節(jié)的現(xiàn)象，結合本校的人才培養(yǎng)目標提出基于CDIO工程教育理念的人才培養(yǎng)模式。闡述基于該模式的背景環(huán)境、課程體系建設、實踐實訓體系建設、師資隊伍建設和考核評估手段等，一最后指出在此模式指導下的畢業(yè)生應當具有適應社會需求的工程實踐能力和工程實踐意識。

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關鍵詞：CDIO；工程教育；人才培養(yǎng)模式；教學改革

1.目前國內計算機專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題

目前大多數(shù)高校的計算機人才培養(yǎng)模式與傳統(tǒng)學科并無明顯差異，這就導致了計算機人才的培養(yǎng)和社會需求嚴重脫節(jié)的現(xiàn)象。筆者通過對當前計算機專業(yè)就業(yè)情況的調研發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)高校在計算機專業(yè)的人才培養(yǎng)方面存在三方面的問題：一是人才培養(yǎng)目標不明確，教學計劃針對性不強；二是理論與實踐教學比例失衡，難以滿足用人單位需求；三是學校的計算機實踐技能教育不適應社會實際需求。另外，高校目前的教學方法仍較為傳統(tǒng)，缺乏對學生的自學能力、綜合技能及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也導致學生的整體能力無法適應社會的實際需要。

2.CDIO工程教育理念

CDIO代表構思（conceive）、設計（design）、實現(xiàn)（implement）和運作（operate），它以產品研發(fā)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(lián)系的方式學習工程。CDIO工程教育理念系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)方案，并對其實施過程及檢驗測評確立了12條標準。這12條標準包括CDIO背景環(huán)境、學習效果、一體化教學計劃、工程導論、設計一實現(xiàn)經驗、工程實踐場所、一體化學習經驗、主動學習、教師工程實踐能力的提升、教師教學能力的提高、學生考核、專業(yè)評估。這12條標準主要涉及六方面的問題，即專業(yè)的哲學（標準1）、課程計劃開發(fā)（標準2、3、4）、設計一實現(xiàn)經驗和實踐場所（標準5、6）、教與學的方法（標準7、8）、教師發(fā)展（標準9、10）、考核與評估（標準11、12）。國外的CDIO工程教育經驗表明，CDIO標準有利于提高教育質量，并為工程教育的系統(tǒng)化發(fā)展提供了良好的基礎。

3.構建CDIO工程教育理念為指導人才培養(yǎng)模式

作為以“工程化、應用型”為人才培養(yǎng)目標的新建本科院校，計算機專業(yè)的人才培養(yǎng)尤其應注重學生的工程實踐能力，這符合社會對計算機專業(yè)人才的實際需求。計算機專業(yè)培養(yǎng)的本科生最終將被授予工學學位，因此計算機專業(yè)課程也是典型的工程類課程，CDIO教育模式完全適用于計算機專業(yè)的人才培養(yǎng)。結合我校的人才培養(yǎng)目標，在深入研究CDIO工程教育理念的基礎上，我們運用CDIO理念對計算機類專業(yè)的人才培養(yǎng)模式、課程體系建設、實驗實訓體系建設、師資隊伍建設和考核評價手段等進行了一系列的探索和實踐。

3.1創(chuàng)建CDIO工程教育所需的背景環(huán)境

開展工程教育教學改革前我們采用的是“3.5+0.5”的人才培養(yǎng)模式，即三年半的校內課程教學加上半年的畢業(yè)實習實訓。這種教學模式存在三方面的問題：一是畢業(yè)設計一般從第七學期中期開展，而畢業(yè)實習安排在第八學期，教師與學生開展畢業(yè)設計見面指導存在時間上的矛盾，難以保障指導時間；二是進人四年級后，學生開始進入找工作、準備考研等工作周期，致使正常教學秩序難以維持，給管理帶來困難；三是半年的實習實訓時間不足以培養(yǎng)學生的工程實踐能力，畢業(yè)后無法適應社會用人需求。CDIO標準要求充足的工程實踐時間，而傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式顯然無法保證CDIO工程教育活動的順利開展。為此我們修訂了人才培養(yǎng)方案，采用“3.2+0.8”的教學模式。將課程體系、授課內容進行了大幅調整，使學生用三年兩個月的時間完成公共課和專業(yè)課等課程的學習，用剩余的時間完成畢業(yè)實習實訓和畢業(yè)設計等工程實踐環(huán)節(jié)。之所以沒有采用“3+1”模式是考慮兩方面的因素：一是第四學年前兩個月安排課程可以緩解“3+1”模式存在的前三年課程安排過緊的問題，二是我們安排的畢業(yè)實訓時間恰好能夠在第七學期的剩余時間內完成。這樣既使學生在良好的進度下順利完成了必要的課程學習，又給他們留下了充足的時間完成實踐實訓，同時還解決了四年級教學效果差和教學管理困難的問題。

CDIO工程教育的實施不僅僅是增加教學的實踐時間，更重要的是轉變傳統(tǒng)的以個人技能為總體目標的教育理念。CDIO教育理念下的人才培養(yǎng)包含四個方面：一是能力與品質，學生必須努力完善自身的專業(yè)技術水平，著重提升自身的實踐能力；二是理論知識和推理能力，基于此學生必須具備開發(fā)比較復雜的，且具有一定附加價值的工程系統(tǒng)的能力；三是溝通能力，學生必須能夠適應團隊的工作環(huán)境，并在此環(huán)境中具有較好的協(xié)調和溝通能力；四是綜合設計能力，學生不僅能夠創(chuàng)建并運行產品、過程和系統(tǒng)，而且要結合企業(yè)和社會實際情況進行合理的構思、設計、實施及運行。為了實現(xiàn)以上四個方面的期望，在教學過程中除了注重對學生專業(yè)知識與技能的培養(yǎng)外，還要同時采用一系列方法和手段注重對學生的道德品質、人文修養(yǎng)、溝通能力和創(chuàng)新思維等多方面的綜合培養(yǎng)，把全面提升學生素質和創(chuàng)新能力體現(xiàn)在各教學環(huán)節(jié)中。為此我們開設了課外科技文化活動、社會實踐活動、職業(yè)生涯規(guī)劃與就業(yè)指導、心理健康咨詢等課程，提升學生的道德素質、人文修養(yǎng)和人際溝通能力；通過與企業(yè)合作開展暑假小學期培訓、大量開展學科競賽活動等培養(yǎng)學生過硬的實踐能力和創(chuàng)新能力，使學生具備良好專業(yè)技能和個人素質，以適應社會的實際需求。

3.2CDIO理念下的課程體系建設

原有的課程體系是基于傳統(tǒng)的“理論+實踐”理念構建的，存在理論與實踐教學比例失衡、實踐教學目的性不強、實踐與市場需求脫節(jié)等方面的問題。CDIO的工程教育理念為了保證學生達到預期的學習期望，采用一體化課程計劃。與傳統(tǒng)課程體系下的教育模式不同，一體化課程計劃注重培養(yǎng)學生的專業(yè)技能、溝通能力以及對系統(tǒng)整體的設計能力。通常，一體化課程計劃具有三個重要特征：一是根據(jù)學科組織和重新調整課程計劃，使涉及的相關學科之間的課程能夠有機聯(lián)系并相互支持；二是將個人專業(yè)技能、溝通能力以及系統(tǒng)整體設計能力進行有機結合，并形成較為完整的課程體系，將專業(yè)學科知識與這些能力在教學中適當融合；三是每門課程都規(guī)定了明確的關于專業(yè)技能、溝通能力以及系統(tǒng)設計能力的學習效果，以便為學生將來成為工程師打下良好的基礎。基于CDIO工程教育的教學大綱和一體化課程設計計劃，我們在計算機類課程的培養(yǎng)體系中分級設計了相關的實踐項目，并將項目分為三級：一級項目是針對校內專業(yè)基礎知識設立的專業(yè)能力訓練；二級項目是結合專業(yè)技能但偏向于相關素質和能力要求的能力訓練；三級項目是融合了專業(yè)技術與素質能力的綜合實訓。這三個級別的訓練使學生具備了必要的專業(yè)技能和綜合素質能力。

3.3CDIO理念下的實驗實訓體系建設

結合當前社會需求，以培養(yǎng)應用型人才為目標，以CDIO的理念為指導，根據(jù)歷屆畢業(yè)生畢業(yè)后反饋得到的信息，我們制定了一個與專業(yè)培養(yǎng)目標相符、與市場需求較為吻合的實踐教學體系。在實踐教學過程中，注重對教學過程的合理規(guī)劃，將各實踐環(huán)節(jié)分類別、分層次有序進行，使學生能夠穩(wěn)步完成技能培訓的各個環(huán)節(jié)，切實提升學生的綜合實踐能力。

3.3.1建立“分層遞進式”的實踐實訓教學體系

我們根據(jù)社會對計算機應用型人才的需求并以專業(yè)核心應用能力為主線，構建了計算機專業(yè)“分層遞進式”實踐教學體系，如圖1所示。同時，我們還根據(jù)自身實際不斷更新實踐教學內容，加強和深化實踐教學改革，使校內實踐教學和校外實踐教學資源得以充分利用。

“分層遞進式”實習實訓包括三個層次：一是每門專業(yè)課程教學的課內實驗，使學生掌握課程的基礎知識和基本技能；二是部分重要課程開設了課程設計，以提高學生對相關課程的綜合實踐運用能力，同時結合程序設計、單片機、智能車等學科競賽活動和教師的科研項目，進一步鞏固和提高學生的理論和實踐水平，鍛煉學生的溝通能力和團隊合作精神；三是專業(yè)技能實訓，主要包括專業(yè)綜合實訓項目、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計。專業(yè)技能實訓主要在校內和校外的專業(yè)實習基地完成，根據(jù)企業(yè)對計算機人才的專業(yè)技能要求，結合企業(yè)的實際項目，提高學生的專業(yè)技能和就業(yè)質量。

3.3.2加強校企合作，拓展實習實訓基地

CDIO工程教育的12條標準之一是工程實踐場所，這是開展CDIO工程教育的基本條件。目前與我系共建實習實訓基地的企業(yè)有南京網博計算機軟件系統(tǒng)有限公司、無錫市NIIT軟件培訓中心、無錫中軟國際信息技術有限公司等。這些企業(yè)均長期從事計算機軟硬件項目的開發(fā)工作，硬件設施優(yōu)秀，企業(yè)管理運作規(guī)范，具有一定的企業(yè)文化沉淀，能夠符合我系每年安排1 00名左右學生進行實習和實訓的要求。學生在企業(yè)實習期間由本校教師和企業(yè)具有豐富開發(fā)經驗的工程師共同指導，即“雙導師制”。學生能夠在實習期間較為深入地參與企業(yè)具體項目或子項目的前期調研、規(guī)劃設計、具體實施、項目管理與應用研究的全過程；與此同時，學生可以利用學到的開發(fā)技術和經驗進行畢業(yè)設計（論文）撰寫，使學生在實踐中進一步深入理解前期在校學習的理論知識，并大幅提高專業(yè)實踐能力，促進其綜合素質的提升。企業(yè)與參加半年以上實習的學生簽署合同，并擇優(yōu)推薦就業(yè)，目前畢業(yè)生對就業(yè)單位滿意度很高。此外，校企合作的形式不斷多樣化，實習單位根據(jù)企業(yè)目前實際開發(fā)過程中存在的熱點、重點問題，提出具體課題，由實習單位、學院和學生共同組建項目組，定期開展研究，并共同探索解決問題的方案。

3.4CDIO理念下的師資隊伍建設

CDIO工程教育的12條標準里還強調必須提升教師的工程實踐能力。要真正實現(xiàn)CDIO工程教育理念的培養(yǎng)目標，必須提高教師自身的工程能力和工程素養(yǎng)，打造一支綜合素質過硬的師資隊伍。我系教師絕大多數(shù)是各大高校的應屆畢業(yè)生，畢業(yè)后直接進入我校任教。他們普遍具有較高的理論水平和科研能力，但卻缺乏足夠的工程實踐能力。因此，我們發(fā)揮現(xiàn)有的實訓基地的作用，分期分批地組織專業(yè)教師到合作企業(yè)、高校和科研院所參與專業(yè)實踐和培訓。在實踐和培訓過程中，教師們能夠直接參與到項目開發(fā)的過程中，并了解項目組織管理的具體流程，這為以后的教學積累了足夠的素材和實踐經驗，從而提高了應用型人才培養(yǎng)的質量。除了讓本系教師“走出去”，我們還大力開展優(yōu)秀人才的“請進來”工作。我們經常邀請合作企業(yè)的工程技術人才不定期來我系兼課或講座，利用假期為我系教師開展相關的項目培訓等，將更多具有綜合性、實踐性、創(chuàng)新性和先進性的企業(yè)課程引入到教學中，進一步提高了我系教師的實踐能力和經驗。

3.5CDIO理念下的考核評估手段

CDIO理念下的考核評估應強調對學習過程的考核，力求達到知識與能力的協(xié)調統(tǒng)一。因此，應改變傳統(tǒng)的只關注結果的考試形式，以工程項目的完成過程及完成效果為主要評價標準，在學生的工程知識積累、技能學習過程中循序漸進地進行評價，為學生的發(fā)展提供反饋和幫助。此外，還應建立與評價體系相結合的激勵機制，鼓勵學生完成更復雜的工程項目，對具有創(chuàng)新性的嘗試和成果制定相應的評價標準。以“JavaEE企業(yè)級項目開發(fā)”課程為例，我們的評價標準是：平時情況占總成績的20%（包括學生的出勤情況、學生在學習過程中回答問題情況），中期完成情況檢查占總成績的20%，項目完成后檢查評價和學生答辯演示占總成績的50%，需求、設計、分析、用戶手冊等文檔資料的質量占10%。對于這門課的學習效果評價基本上是一個過程化的評價，而不是期末一次考試來決定學生的成績，學生的學習效果得到了較大提升。

4.結語

為適應社會對計算機人才的實際需求，培養(yǎng)具有較高工程實踐能力的畢業(yè)生，我們嘗試采用CDIO工程教育模式對人才培養(yǎng)模式進行了改革和探索，通過一體化課程計劃使學生的專業(yè)技能與綜合素養(yǎng)相對應，通過“分層遞進式”的實驗實訓體系使學生具備較強的綜合實踐能力，通過過程化的考核評估手段檢驗學生的實際學習效果。通過這樣的改革，使得學生對課程的學習目標更加明確，學習興趣更加高漲；更重要的是，具備了工程實踐意識和工程實踐能力。今后，我們將進一步改進課程體系和實驗實訓體系，掌握市場的需求動態(tài)，建立更為完善的計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)模式。