軍隊信息系統專業人才培養及CDIO教學實踐研究

李小青，張鳳琴，嚴曉梅，王 蓉，劉東洋

（空軍工程大學 信息與導航學院，陜西 西安 710077）

軍隊信息系統專業人才培養及CDIO教學實踐研究

李小青，張鳳琴，嚴曉梅，王 蓉，劉東洋

（空軍工程大學 信息與導航學院，陜西 西安 710077）

以信息化建設需求為牽引，通過課程體系優化、教學內容整合和工程化實踐的聯動實施，在基礎理論知識、專業技術應用、工程項目實施和過程階段性評價4個層面進行軍隊信息系統教學體系建設和模式改革，構建以CDIO工程化教育理念為指導的軍隊信息系統專業一體化人才培養模式，強調工程教育訓練的關鍵點和多元評估方法，對于培養面向數字化戰場和軍事信息系統開發、運用和保障的專業人才具有重要的指導意義。

信息系統；人才培養；CDIO；教學實踐

0 引 言

在信息化作戰條件下，傳統的平臺中心戰模式逐步向以信息系統為載體、以數據運用為核心的新型網絡作戰形態轉變，這對我軍信息化人才在網絡體系規劃、戰場空間攻防、作戰系統運維、數據智能分析等方面的綜合信息化能力提出了更高的要求。為此，深入分析軍隊新型信息化人才的能力培養要求，理清現有教學模式中存在的問題，結合CDIO教學理念，從教學組織模式、工程化實踐過程、閉環性評估等方面研究信息系統專業人才培養模式，是軍隊院校面向未來作戰樣式和信息化人才需求的重要課題。

1 傳統教學模式下的軍隊信息化人才供需矛盾分析

軍隊崗位任職實踐是對院校培養水平和人才能力素質的真實檢驗。然而，由于以往信息系統人才培養存在重理論輕實踐、能力培養單一、培養環境相對封閉等問題，院校輸送人才存在著難以承擔崗位工作、人才落后于裝備、綜合素質不強等問題，具體體現在以下幾個方面。

（1）人才培養與任職需要之間的矛盾。軍事信息系統的發展、專業技術領域的延伸以及武器裝備的更新換代，意味著采用一成不變的教學內容和模式、以單一的理論教學為主體內容的傳統教學方式將無法適應當前的發展。

（2）目標定位與復合型人才需求之間的矛盾。教學目標局限于知識體系本身，導致了照本宣科式的培育模式與人才綜合素質提升之間的矛盾。堅持教學目標的可持續優化過程，將人才定位從單純掌握知識延伸到靈活運用所學知識上來，有利于培養出基礎扎實、思維活躍、實踐能力強、具有創新精神和部隊榮耀感的高素質人才。

（3）教學內容與知識更新之間的矛盾。采用封閉的教學內容會導致知識體系一成不變與軍隊信息化發展之間的矛盾。要打破純書本式教學，使相對穩定的基礎知識在學科持續化發展的背景下與專業前沿、部隊應用和外軍發展動向相適應。

（4）實踐條件支撐與工程素質培養之間的矛盾。各起爐灶的實驗條件建設模式使實驗項目缺乏總體規劃，工程思維難以養成。開放實踐體系使單科技能訓練在完整的工程化背景中得以鞏固深化，建立多方聯合培訓機制，以實踐項目設計貫穿工程項目實踐，以部隊鍛煉引導學科優化方向，有助于學生從應用層面上更深層次地理解所學專業。

2 軍隊信息系統專業人才培養目標及能力要求

為緩解上述矛盾，軍隊信息系統專業人才培養目標主要定位到以下4個方面能力的培養。

（1）專業技術能力。①對信息系統相關專業基礎的掌握和實踐技能的應用情況；②具備發現技術難點熱點、分析重點問題并設計解決問題的能力。

（2）主體決策能力。①圍繞信息系統相關技術領域的知識擴充和自我學習的能力；②具備選擇合理途徑，有目的、有計劃地制訂執行步驟并內化為知識技能的能力。

（3）崗位實踐能力。①對軍隊信息系統相關任職崗位具有明確的認識和自我定位；②具有強烈的責任感及獨立工作的能力；③能夠結合新技術發展趨勢和新型作戰樣式發展要求，探尋能力增長點，具有主動學習提高個人綜合能力的意識和行動力。

（4）合作協調能力。①以平等的態度對待人和事，促進組織內部成員之間的默契合作關系；②以溝通帶活認知深入的過程，善于采納正確的意見或建議；③認清目標，具有全局觀念和集體認同感；④建立在協作基礎上的個性特質和創新力的發揮。

3 基于CDIO的信息系統專業一體化教學體系建設

3.1 建立符合CDIO理念的工程教育模式

針對本科、研究生和任職培訓在學科方向、專業背景、培養周期和崗位任職的不同要求，按照“工程訓練為基礎、能力提高為重點、創新意識培養為核心”的原則，信息系統專業人才培養構建了以開放式教學實踐平臺為基礎的CDIO一體化4層教學體系。

CDIO工程教育理念最早由麻省理工學院、瑞典皇家工學院等4所大學共同提出，展現了國際教育公認的工程型人才培養目標[1]。學校通過設置與CDIO訓練環節（包括信息系統開發、運維管理、信息設備和主戰裝備使用維護、綜合實踐能力訓練等）相關的理論體系、實踐科目、方法安排和評價手段，從人才培養目標思路、知識能力素質結構及標準、專業教學體系、指導性教學培養計劃、考核評估辦法等方面，明確基礎訓練層、技術強化層、系統提升層和運用創新層的培養內容和實施重點。

1）基礎訓練層。

基礎訓練層實現教學內容體系的優化整合，形成以公共基礎類課程、專業基礎類課程和專業方向類課程組成的進階式課程體系，突出第一層以驗證性實驗為主的技術環節及相關理論知識的學習，例如數據庫觸發器原理及Oracle觸發器的編程實驗，并從技術應用和結合工程案例背景的典型場景兩方面加強學生對所學知識的理解，特別是個體知識之間的銜接關系。

2）技術強化層。

技術強化層建構對信息系統專業的整體認識，形成專業理論知識體系和專業技術實踐體系。采用以組合運用實踐項目為主的多課程內容結合式教學設計，加強對專業技術在軍事案例和交叉運用方面的講解，促進學生對理論知識的再學習和再反思，引導學生基于項目背景從局部知識相關性、技術可行性和實現層面初步建立對某幾種技術的組合應用能力。

3）系統提升層。

系統提升層采用以信息系統項目為主的開放培養模式，從項目策劃、項目設計、項目實施和評估環節支撐學生對軍事信息系統開發周期的體驗和工程化思維實踐體系的建立[2]，塑造以學生為主體、以專業理論應用和技術實踐體系為基礎的學生自主學習、分組實施、協作解決和探索創新的完整學習過程。實踐環節設計遵循循序漸進的原則，將工程項目分解為若干難易適中的分項迭代過程，每一輪迭代都包括項目定義、需求分析、方案設計、系統實現、測試等環節。通過每一次迭代使學生對專業的認知和掌握達到由淺入深、由局部到整體、由上手到掌握、由過程訓練到綜合實踐能力的系統提升。

4）運用創新層。

運用創新層以部隊崗位實踐和創新實踐平臺為依托，以崗位任職、裝備演練檢驗學生對專業知識聯系實際工作的運用情況，以實踐平臺鼓勵學生參與軍事信息系統項目研發過程，尤其是學習如何從設計者、開發者和多用戶角色的不同定位去思考和分析信息化建設，促使學生對學科必要性的深度反思再認知，以綜合大作業、興趣小組、學科競賽、創新課題、科研項目等為平臺激發學生對科學研究和前沿知識的探究精神[3]。

3.2 實施工程教育訓練的關鍵點

1）建構宏觀認識和知識體系。

從宏觀層面明確每一門課程的專業定位和不同培養層面上的教學要求，使學員對知識點的認識和把握圍繞架構、設計和開發一個完整系統層層深入，建構主動實踐的整體思路和方法，重點明確：①專業體系及具體課程定位；②理論知識點與實踐環節的聯系；③實踐項目要求、設計和階段性目標；④各階段內容和技術要求；⑤階段性提交成果形式。

2）實踐項目的選擇和任務分解。

項目是實施CDIO教學的中心，要從軍隊或院校信息化建設的相關業務系統或作戰指揮系統建設為背景設定案例，重點明確：①項目實施內容與專業理論知識點結合的全面性、科學性與合理性；②案例環節銜接的過程要符合循序漸進的學習認知規律；③內容設置和開發環節符合相應教學要求和實驗條件；④項目規模和難度適中，在激發學生熱情的同時讓學員體會開發的成就感；⑤涵蓋基礎類、提升類、創新類等不同層次的項目分解任務。

3）發揮教和學的“雙主”作用。

教師講授主要理論、技術、方法和實踐主題，學員根據實踐課題分組討論分析初步擬定實施方案，對于實踐難度大和綜合能力要求高的題目，更要體現“雙主”作用發揮的重要性，重點明確：①教師講授下學生對核心知識和方法的掌握；②教師啟發下學生對項目子任務隱含知識點的挖掘；③教師觀察下學生嘗試發現和解決問題思路的探索；④教師調研下學生對新知識和前沿技術方法的學習需求；⑤教師引導下的主動探究過程中學生思維和創新能力的開拓和提升。

3.3 開展專業教育效果的多元評估

項目評價是整個項目教學過程中的重要環節。開展多元評估的核心依據是CDIO大綱、教學評價標準和軍隊頒發的各項專業技術任職崗位考核標準，依托教學質量監控系統進行，在評估形式上體現為教師評價、學生自評、小組評價、第三方評價等方式，在實施過程上體現為面向不同層次的評估重點，見圖1。

基礎訓練層強調對基礎知識點和單項實驗技能的評測，并從進步程度評估學員查漏補缺、鞏固強化專業知識的能力；技術強化層強調對學生靈活運用所學知識和技術能力的評測，考查其是否能夠在簡化的項目背景下具備技術可行性分析、技術組合和實現方案的分析能力；系統提升層從項目案例中評估學生在需求分析、系統設計、系統實現、運行維護等方面的能力，通過多種途徑考查學生的組織協調和交互協作能力；運用創新層評估從崗位任職鍛煉效果調研、科研工作能力、自主學習能力以及針對軍事應用領域發現問題、分析問題和嘗試探索學習新技術的能力。

其中，教師評價要注重客觀過程數據的記錄和分析，強調學習實踐過程而不能一味追求結果[4]，尤其要從學生的進步程度、自主性和創新思維方面給出積極合理的評價；學生自評要讓學生及時掌握自身存在問題，在改進程度、完成情況、引導建議等方面給出個人觀點；小組評價不僅從參與度、任務分工、組織能力和影響力方面做出互評，組與組之間還要在解決方法的可行性、技術方案高效性、團體協作力、成果質量等方面做出綜合評價；第三方評價在開放平臺（如科研機構、創新基金、專業競賽等）和軍隊相關部門的支持下展開[5]，重視學員在崗位角色適應、識別問題矛盾、主觀作用發揮、創新性思考等方面作用的發揮。

圖1 CDIO教學實施過程的多元評估方式

4 專業體系框架下的CDIO教學案例分析

數據庫原理及應用課程是軍隊信息系統專業核心基礎課程，在一體化信息系統專業培養模式引導下，課程改革實現了專業學科框架下的教學內容和實踐項目的優化整合，具體見圖2。課程體系整合增強了數據庫課程在專業體系中的定位認知，明確其與前驅、后繼課程之間的支撐關系、知識銜接要點、學科體系定位，以信息系統項目開發為背景梳理相關理論和實踐訓練體系。

圖2 數據庫課程的教學內容和實踐項目體系整合

在教學方法改革方面，課程突破傳統教學中的“教師、課程、課堂”3個中心，突出以“學習者、經驗、活動”為中心的教學思想，通過增加業務指導環節促進學生對需求研究重要性的理解，通過邀請軍事裝備型號研制代表增強對數據庫相關知識在實戰信息化中基礎核心作用的認識，并針對不同教學內容、教學階段和反饋效果，靈活多樣地融入各類互動式教學法，提升課程教學效果，見圖3。

圖3 互動式教學法研究

主體上，對高度抽象概括的核心理論教學采用案例啟發、討論分享、文章研讀、問題設置等方法；對實踐性較強Oracle教學采用觀察、模仿、學習日志記錄、類比、實驗仿真等方法；在綜合開發應用能力培養方面多采用觀點辯論、顛倒課堂、項目設定、頭腦風暴、論文寫作等方法。特別強調將教學背景設置到某個具有軍事應用意義的環境中，使學生能夠發現現實背后的問題，理解問題背后的知識，掌握應用知識的技術，具備成熟技術之上的創新應用能力。

在工程化實訓規劃方面，體現出基于項目生命周期的全跟蹤培養過程。

（1）項目構思階段。以設定項目需求為基礎，引導學生組織業務需求分析、可行性規劃、突出數據需求分析過程、制訂實施計劃，基于需求文檔審核階段性成果，形成有關數據、數據流、數據項、數據結構和數據字典的系統方案，見圖4。

圖4 項目構思階段

（2）系統設計階段。進行數據庫概念設計、邏輯設計，強調需求分析對設計的指導性，分析功能用例與數據庫設計之間的關系，包括應用分析、數據沖突檢查、數據依賴關系分析、規范化檢查等工作，形成系統設計文檔，見圖5。

（3）項目實現階段。完成數據庫的物理實施和復雜的數據庫邏輯編程，以需求分析和設計文檔為藍本完成系統開發、數據交互、功能展示和階段性評測，見圖6。

（4）運用評價階段。系統上線運行，總結知識點和技術應用方案，通過小組演示和交叉試用，對系統進行自評、學員互評和教員評價，形成綜合評估結果。

圖5 系統設計階段

圖6 項目實現階段

數據庫原理及應用課程教學改革是信息系統專業開展CDIO教學模式探索實踐的課程之一，取得了良好的效果，主要體現在學生的數據管理和利用能力在工程化的系統實踐過程中得到了根本提升。該課程激發了學生參加國內外學科競賽和創業設計大賽的積極性，相繼在ACM國際大學生程序設計大賽、全國軟件專業人才設計與創業大賽、互聯網軟件設計大賽中取得優異的成績。部隊和科研單位也在合作培養和任職時間中給予學生良好的反饋和認可。

5 結 語

布魯納認為：“知識的獲得是一個主動的過程，學習者不應該是信息的被動接受者，而應該是知識獲取的主動參與者[6]。”在信息系統專業建立基于CDIO的信息系統專業一體化教學體系，緊貼軍事信息化建設需求和專業人才培養目標，在學科體系建設中不斷探索教學方法和手段的應用，真正體現出學生主體參與、主體實踐和主體探究的行為特點，遵循從學到用的基本學習規律，刻畫出學員以理論知識為基礎、分析能力為支撐、實踐技能為目標的完整學習模式，最終不但提高學員面對實際情況時分析問題和解決問題的能力，而且提升了學習自信心、共同探究的合作意識和主動探索的創新精神，使培養的學生能夠迅速適應部隊信息化建設、作戰訓練數字化和軍事新技術研究等方面的人才需求。

[1] 喻瑩, 陸小華. 基于CDIO大綱的探究式教學在工程教育中的應用研究[J]. 中國電力教育, 2014(14)： 99-100, 106.

[2] 譚明. 高校綜合性、設計性實驗的研究[J]. 湖南科技學院學報, 2010, 31(12)： 140-141．

[3] 肖細梅. 創新實訓教學模式, 提升人才培養層次[J]. 成人教育, 2011(5)： 92-93.

[4] 陳冬松, 孫陽春. CDIO工程教育模式下的工科院校人才培養途徑[J]. 現代教育管理, 2011(11)： 34-37.

[5] 陳桂香. 高校、政府、企業聯動耦合的創新創業型人才培養機制形成分析——基于三螺旋理論視角[J]. 大學教育科學, 2015(1)： 42-47.

[6] 布魯納. 布魯納教育文化觀[M]. 宋文里, 黃小鵬, 譯. 北京： 首都師范大學出版社, 2011： 70-79.

（編輯：孫怡銘）

1672-5913(2017)03-0037-06

G642

2016年空軍工程大學教育教學理論研究課題（JY20160305）。

李小青，女，講師，研究方向為數據分析與挖掘，rebecca17056@163.com。