體現(xiàn)CDIO理念的計科專業(yè)實踐教學(xué)方式探討

摘要：計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是側(cè)重工程應(yīng)用的寬口徑專業(yè)，其實踐教學(xué)是不可或缺的環(huán)節(jié)。本研究基于工程教育專業(yè)認(rèn)證關(guān)于計科專業(yè)分類培養(yǎng)的要求，重點分析了教學(xué)實際效果評價的諸多不足。依據(jù)CDIO理念優(yōu)化實踐教學(xué)方式，設(shè)計提出了體現(xiàn)CDIO理念的計科專業(yè)分類培養(yǎng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程體系、教學(xué)方法及教學(xué)效果評價新思路，這對切實提高計科專業(yè)學(xué)生的工程應(yīng)用及創(chuàng)新能力有著積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué)；CDIO；工程教育

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）10-0169-03

一、引言

計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)側(cè)重工程應(yīng)用，其實踐教學(xué)是不可或缺的環(huán)節(jié)[1]。CDIO是一種強調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育理念[2]。本研究基于工程教育專業(yè)認(rèn)證關(guān)于計科專業(yè)分類培養(yǎng)的要求，重點分析了目前實踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的諸多不足特別是評價指標(biāo)的不完善之處。依據(jù)CDIO理念優(yōu)化實踐教學(xué)方式，設(shè)計提出了體現(xiàn)CDIO理念的計科專業(yè)分類培養(yǎng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)效果評價新思路，這對切實提高計科專業(yè)學(xué)生的工程應(yīng)用及創(chuàng)新能力有著積極的促進(jìn)作用。

二、教學(xué)現(xiàn)狀

教育部在本科教學(xué)評估中規(guī)定實驗實踐環(huán)節(jié)學(xué)分占總學(xué)時數(shù)應(yīng)不少于25%，我校現(xiàn)行培養(yǎng)計劃中其計科專業(yè)實驗實踐環(huán)節(jié)占總學(xué)時數(shù)僅為14.4%，在這方面存在很大缺口。依據(jù)現(xiàn)行培養(yǎng)計劃，計科專業(yè)培養(yǎng)從事計算機教學(xué)、科學(xué)研究和應(yīng)用的計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的高級工程技術(shù)人才，其培養(yǎng)目標(biāo)的具體性相對欠缺，沒有明確工程教育規(guī)定的分類培養(yǎng)教育理念。考評體系相對單一，大多延用了理論教學(xué)的考評方法，無法真實而客觀地評價學(xué)生的實踐動手能力及相關(guān)技能。

三、實踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法探索

1.培養(yǎng)目標(biāo)。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。依據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015版）[3]，計科專業(yè)課程應(yīng)包含培養(yǎng)學(xué)生從事計算科學(xué)研究以及計算機系統(tǒng)設(shè)計所需基本能力的內(nèi)容。考慮到當(dāng)前計算機學(xué)科的發(fā)展趨勢，為了進(jìn)一步強化計算機專業(yè)的辦學(xué)特色并促進(jìn)學(xué)生就業(yè)，我校計科專業(yè)基于如下三個方面進(jìn)行分類培養(yǎng)：①優(yōu)化“計算科學(xué)研究”方向相關(guān)骨干課程的實踐環(huán)節(jié)課程設(shè)置和教學(xué)方式。②強化“計算機系統(tǒng)設(shè)計”方向相關(guān)骨干課程的實踐環(huán)節(jié)課程設(shè)置和教學(xué)方式。③體現(xiàn)“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”方向相關(guān)課程的實踐環(huán)節(jié)課程設(shè)置和教學(xué)方式。

2.實踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法研究。CDIO的工程教育理念，主動設(shè)計情境讓學(xué)生參與項目的全過程運作，從項目的構(gòu)思、設(shè)計、制作、運行等4個環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程實踐教學(xué)指導(dǎo)[1，2]。基于工程教育專業(yè)認(rèn)證關(guān)于計科專業(yè)分類培養(yǎng)的要求，依據(jù)CDIO（構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運行）理念優(yōu)化實踐教學(xué)方式，設(shè)計提出了體現(xiàn)CDIO理念的計科專業(yè)分類培養(yǎng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)效果評價新思路。圖1給出了CDIO四個階段與優(yōu)化后的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系。在圖中明確了未達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)各階段已完成的任務(wù)，具有較強的針對性和可操作性，共同服務(wù)于計科專業(yè)分類培養(yǎng)的需求。

（1）構(gòu)思階段。在明確了我校計科專業(yè)三個培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，基于學(xué)校明確提出的開放實驗室相關(guān)文件精神，利用各個專業(yè)實驗室、計算機硬件實驗室、嵌入式及云計算實驗室、校內(nèi)外實訓(xùn)基地以及各類創(chuàng)新教育平臺為實驗條件構(gòu)思分類培養(yǎng)目標(biāo)可行性及對應(yīng)關(guān)系[4]。圖2給出了結(jié)合現(xiàn)有條件培養(yǎng)對應(yīng)關(guān)系。

（2）設(shè)計階段。表1為舊版培養(yǎng)計劃與新版培養(yǎng)計劃實踐課環(huán)節(jié)對照情況。通過上述基于3個培養(yǎng)目標(biāo)而設(shè)置的相應(yīng)實踐環(huán)節(jié)課程，在一定程度上體現(xiàn)了工程教育認(rèn)證對計科專業(yè)提出的分類培養(yǎng)目標(biāo)。根據(jù)我校新一期培養(yǎng)計劃征訂指導(dǎo)原則，計科專業(yè)培養(yǎng)計劃由原先的180學(xué)分降為165學(xué)分。新版培養(yǎng)計劃在保證舊版培養(yǎng)計劃中針對分類培養(yǎng)3個方向課內(nèi)實驗學(xué)時數(shù)大體不變的基礎(chǔ)上，集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程學(xué)分由26學(xué)分增加到33學(xué)分。具體措施如下：①在集中實踐環(huán)節(jié)增加了“計算科學(xué)研究”及“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”課程設(shè)計環(huán)節(jié)。②強化了現(xiàn)場實習(xí)，增設(shè)了“專業(yè)綜合實習(xí)”環(huán)節(jié)。

（3）實現(xiàn)階段。關(guān)于實踐教育環(huán)節(jié)，工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015版）明確規(guī)定具有滿足教學(xué)需要的完備實踐教學(xué)體系，主要包括實驗課程、課程設(shè)計、現(xiàn)場實習(xí)。開展科技創(chuàng)新、社會實踐等多種形式實踐活動，到各類工程單位實習(xí)或工作，取得工程經(jīng)驗，基本了解本行業(yè)狀況[4]。①實驗課程：包括一定數(shù)量的軟硬件及系統(tǒng)實驗。②課程設(shè)計：至少完成兩個有一定規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。③現(xiàn)場實習(xí)：建立相對穩(wěn)定的實習(xí)基地，使學(xué)生認(rèn)識和參與生產(chǎn)實踐。

（4）運行階段。計科專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀集中體現(xiàn)在學(xué)生的培養(yǎng)情況上。表2給出了2012年遼寧省計科專業(yè)參評中的關(guān)于學(xué)生培養(yǎng)情況的諸多量化指標(biāo)，通過表中數(shù)據(jù)可以看到：①計科專業(yè)評估排名與學(xué)生的實際培養(yǎng)情況中的諸多量化指標(biāo)存在很強的相關(guān)性。②這些量化指標(biāo)與本專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)的實際效果存在緊密關(guān)聯(lián)。

綜合上述要求，在項目運行階段提出以學(xué)生創(chuàng)新及創(chuàng)業(yè)為引導(dǎo)的綜合考評方式。綜合考評方式分為三個階段：①基礎(chǔ)階段：由教師在課堂上組織上機考試、口試及作業(yè)。②晉級階段：將競賽、專利、論文及科研項目等指標(biāo)以及分類培養(yǎng)的要求加入大考評體系中（具體構(gòu)思如圖3）。③達(dá)成階段：畢業(yè)設(shè)計及畢業(yè)答辯。

針對以上三個考核階段，給每一個考核階段賦予一定的權(quán)值系數(shù)，既能拉開各類層次的學(xué)生實踐課成績等級，又能兼顧不同培養(yǎng)方向考核成績的客觀性。

四、實踐教學(xué)預(yù)期效果

體現(xiàn)CDIO理念的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)效果評價等內(nèi)容，作為新修訂的培養(yǎng)計劃的重要組成部分，其預(yù)期教學(xué)效果將在為期四年的教學(xué)周期進(jìn)行驗證。通過計科專業(yè)學(xué)生的抽樣問卷調(diào)查結(jié)果（見表3）可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對調(diào)整后的集中實踐環(huán)節(jié)、分類培養(yǎng)方案以及綜合評價等指標(biāo)的滿意度均有較大提升。

五、結(jié)語

本文設(shè)計提出了體現(xiàn)CDIO理念的計科專業(yè)分類培養(yǎng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)效果評價新思路。特別在項目運行階段提出以學(xué)生創(chuàng)新及創(chuàng)業(yè)為引導(dǎo)的綜合考評方式，將競賽、專利、論文及科研項目等指標(biāo)以及分類培養(yǎng)的要求加入大考評體系中，強化了對學(xué)生實踐動手能力評價的客觀性。

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Research on Practice Teaching Mode of Computer Science and Technology Specialty with the Idea of CDIO

GUO Hao

(School of Information Science and Technology,Dalian Maritime University,Dalian,Liaoning 116026,China)

Abstract:The computer science and technology specialty emphasizes the engineering application,and the practice teaching is an indispensable link. On account of the requirements of professional classification which is based on engineering education professional certification,the paper focuses on the analysis of the actual effect of the teaching evaluation of many problems. In the paper the practice teaching mode is optimized,and the scheme of curriculum system,teaching method and teaching effect evaluation system is presented which embodies the idea of CDIO. It has a positive effect on improving the engineering application and innovative ability of the students majoring in engineering.

Key words:engineering practice teaching;CDIO;engineering education