基于CDIO工程教育理念的網絡工程專業人才培養模式研究

彭智朝,陳代武,賀文華,李曾妍

（湖南人文科技學院 信息學院，湖南 婁底 417000）

0 引 言

在我國經濟轉型升級的過程中需要大量的工程應用型人才,但學校對工程人才培養還存在不少問題:①重理論輕實踐導致動手能力不強;②重課內知識輕課外拓展導致創新能力不夠;③重個人能力輕團隊精神導致團隊協作能力較弱。基于CDIO工程教育理念的人才培養模式能夠培養滿足社會多樣性需求的工程應用型人才。

1 CDIO工程教育理念與發展現狀

工程應用型人才是從事生產一線的設備制造、應用開發、工程設計、設備集成與安裝、運行維護和管理工作的應用型工程師[1]。CDIO工程教育模式是培養工程應用型人才的最先進的國際工程教育模式,CDIO分別代表構思(conceive)、設計(design)、實現(implement)和運作(operate)。該模式以工程項目從構思到運作的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的以及課程之間有機聯系的方式來學習工程的理論、技術與經驗[2]。實際上,這種模式是一種以項目設計為導向的項目化教育模式,注重培養學生的知識獲取能力、終身學習能力、團隊協作能力、交流溝通能力、開發創新能力以及系統掌控能力等,促進學生知識、能力和素質的全面提高。

我國近年工程教育快速發展,至2016年共有105所高校加入CDIO工程教育聯盟,其中包括10所985高校和26所211高校。由于我國的教育體制與歐美國家的工程教育模式不盡相同,很多高校在探索與CDIO進行有機結合的符合我國國情的工程教育新模式。汕頭大學提出了全新的注重職業道德與誠信的 EIP(ethics,integrity,professionalism)-CDIO 培養模式來培養高級工程專業人才[1]。 CDIO工程教育模式不僅可以提高學生的工程實踐規劃、設計與實施能力以及學生的團隊溝通與協作能力,還能讓學生把學習變成樂趣。因此,工程專業教育需要根據社會需求以及專業特點,提出符合國情校情、可操作的基于CDIO的高素質應用型創新人才培養模式。

2 網絡工程專業人才培養模式

在應用型本科轉型發展的關鍵時期引入CDIO工程教育理念,倡導基于項目的工程教育理念,培養與企業無縫對接的工程技術人才非常有必要。CDIO打破傳統的以學科知識為核心的工程教育模式,采用項目主導、分段實施與逐步遞進的教學方式推進教學,將工程技術人才的培養體系分解成多個分級項目,以項目為主線組織教學。

2.1 構建知識、能力與素質一體化人才培養體系

網絡工程專業人才培養的目標明確為培養高素質工程應用型創新人才,以此為目標構建以項目設計為導向的知識、能力和素質培養一體化的培養體系。整個培養體系注重對項目進行分級設計與實施,統籌創新人才培養的方式,開拓學生的創新思維,發揮學生的主觀能動性并引導學生自主進行構思、設計與運作或實施。這種培養體系將工程教育模式貫穿工程專業的整個教學階段,保證學生進行從構思到運作全過程的系統性訓練。如圖1所示,高素質工程應用型人才培養目標的確定決定了該專業的人才需要學習的知識和需要具備的能力與素質,所需的各種資源與支撐條件。知識的獲取主要通過通識教育課程、專業基礎課程、專業方向課程、創新創業教育課程以及個性化拓展課程來完成,這些知識是能力、素質形成的基礎。通過這些知識的學習培養學生的知識獲取、終身學習、交流溝通、團隊協作、開發創新以及系統掌控等能力,培養具有自強自信、敬業、團隊、開拓精神的具有個性的高素質工程人才。能力和素質反過來也可以為個體獲取知識提供條件。在此基礎上形成符合CDIO理念的培養方案與課程體系,包括培養目標、培養規格、項目設計與課程體系設計(通過項目設計將整個課程體系有機而系統地結合起來)以及實踐環節的設計,整個方案要充分體現工程項目可實施性特征。

圖1 知識、能力與素質一體化培養體系

2.2 建立工程應用型人才的能力培養體系

工程應用型人才的能力培養體系[3]以“能力導向,項目驅動”來指導實施。CDIO理念實際上是建構主義學習理論指導的實踐成果,通過研究學生的學習興趣和學習方式,引導學生進行自主學習,將能力培養落實到學生參與項目的全過程,并探索教師在教學活動中的指導策略,挖掘各種媒體在教學活動中的作用,從而達到高素質工程人才培養的目標。項目設計是CDIO教學理念的核心,通過項目設計和實施把整個課程體系有機、系統地聯系起來,分級項目要按照培養環節和培養能力目標來設計并落實到具體的課程單元。以湖南人文科技學院2016年網絡工程專業人才培養方案為例,在實施過程中也要考慮我國國情,注重政治素養的培養,與基礎能力和專業能力組成3個方面19項能力要求,具體課程示例見表1。政治素養方面包括正確“三觀”、道德品質與法制觀念和社會責任感等方面的要求(能力A1-A3);基礎能力包括數理、外語、口頭表達、溝通與協作以及身心等方面的要求(能力B1-B5);專業能力包括網絡工程建設整個過程的設計,開發和創新等能力方面的要求(能力C1-C11)。

2.3 建設面向能力培養的課程資源

CDIO工程教育模式強調以項目為基礎的工程實踐,也就是說工程項目設計是工程實踐的精髓。因此,在工程教育改革過程中以工程項目完整性實施為目標,對教學體系進行整體優化,建設靈活多樣的教學材料和資源,包括教材、課件、實驗項目、課程設計、學生實習與畢業設計內容的設計。

2.4 教學環節保障

為了達到知識、能力與素質一體化人才培養目標,必須要有強大的師資隊伍、深度校企合作辦學以及其他保障措施。

1)師資隊伍工程應用能力的培養。

高素質應用型人才培養的開展,不僅要求師資隊伍具有較高比例的“雙高”(高職稱、高學歷)人才,而且要培養和建立一支專業理論扎實、專業知識淵博、工程應用能力強、實踐經驗豐富、教學水平優良和敬業精神強的“雙師型”師資隊伍。通過校內“傳、幫、帶”與選送教師到企業培養相結合,積極開展校企合作、開展工程項目開發,提高教師的工程應用能力和工程實踐經驗,培養“雙師型”師資隊伍。

表1 網絡工程專業課程與畢業生能力要求的對應關系表

2)深入開展校企合作辦學。

為突出專業人才培養的實用性,建立校企合作辦學模式是關鍵,校企合作一方面可以彌補地方性本科院校師資與教學條件的不足,另一方面可以掌握企業對人才的需求特點,直接為企事業單位輸送合格人才。可通過對辦學模式、合作權益、合作內容等方面進行調研和充分論證,爭取得到學校政策上的扶持和有關部門的大力支持。

3)組織參加各種技能競賽。

為檢驗應用型人才培養的效果,增強學生職業競爭能力,積極組織學生參加各種層次的技能大賽是很有必要的,這也是對教學質量和效果進行評價的一種最有效的方式。學校可每年舉辦一次全校性的網絡技能大賽,考核學生的網絡規劃、設計與實施等方面的技能以及網絡攻防與對抗方面的技能,優勝者可以繼續參加全國性的網絡工程或網絡安全技能競賽。

4)設計教學質量評價體系。

通過將理論與實踐課程評價相結合,過程評價與效果評價相結合,建立完善的、可監控的過程評價標準并建立與評價結果相匹配的激勵體系[1]。

3 教學實踐過程

湖南人文科技學院以“質量工程”建設為契機,進一步深化課程教學改革,積極推行CDIO教育模式,從“以教師為中心”轉變到“以學生為中心”,通過“做中學”的方式促進學生學習積極性和主動性的提高,培養接受系統性工程項目訓練的工程技術人才。

1)深入調查研究。

開展區域經濟和社會發展的調查研究,對網絡工程專業人才需求的現狀與未來發展趨勢進行深入研究,著重調查用人單位對網絡工程專業人才的知識結構、能力和素質的要求。先后兩次邀請全省不同層次高校專家以及全國IT企業負責人和資深工程師參加地方本科院校信息類專業人才培養方案與培養模式研討會,多次去北京、上海、深圳相關IT企業調研人才需求與能力要求。同時,對學校本專業老師和學生進行調查研究,就課程教學中存在的問題進行反復討論。根據調研報告結果,結合學校的辦學條件與辦學特色,基于CDIO工程教育理念制訂具有地方特色的人才培養方案,設置符合工程應用型人才培養的課程體系。

2)制訂網絡工程專業人才培養方案。

課程體系是人才培養的關鍵,人才的培養要符合工程教育人才培養方案,這首先反映在課程體系的設置要符合工程教育人才培養方案。課程體系的設置既要參照教育部計算機科學與技術專業(網絡方向)教學指導委員的指導性意見,又要符合工程教育人才培養方案設置要求,還要符合地方經濟建設和社會發展的需要,并且考慮學校辦學條件與辦學特色等多種綜合因素,探討研究科學性與適應性相結合的課程體系。課程設置能支持畢業要求的達成,課程體系設計有企業或行業專家參與[4]。整個培養方案要體現工程項目特點以及可操作性特征。在經過充分論證之后,湖南人文科技學院網絡工程專業計劃培養網絡工程技術與信息安全技術兩個專業方向的人才。網絡工程技術方向主要培養從事網絡工程規劃與設計、網絡工程建設與網絡安全管理方向的人才;網絡信息安全方向主要培養從事網絡系統安全規劃與設計、信息安全產品研發以及互聯網+新型應用系統開發方向的人才[5]。

3)建立教學資源平臺與改革教學形式。

改革傳統以固定教材為中心的教學資源和教學組織形式,建立以工程項目完整性實施為目標的教學資源平臺。采取靈活多樣的教學形式,積極利用新的教學手段與新的教學方法,如使用微課和MOOC等方式組織教學。教學內容的組織,也是以項目為目標進行[2]。

4)積極開展校企合作,建立實踐實訓基地。

要強化CDIO工程教育理念,就必須加強校企合作。通過選派專任教師到企業工作與學習的方式為專業培養“雙師型”師資,聘請企業的專家來校擔任課件設計、項目實訓的教學工作,選派學生到企業參加以企業級項目開發為主體的教學實習與項目實訓,以企事業單位對計算機項目開發需求為課題開展畢業設計等深層合作方式,學生在學習過程中能夠獲得一定的實際工作經驗,為培養高素質應用型人才打下堅實的基礎。為了讓學生在學校就學到企業項目設計與開發經驗,湖南人文科技學院和企業開展校企共建聯合創新實驗室--“網絡與信息安全創新實驗室”,學生與企業員工在新產品研發等領域密切合作,實現雙方共贏、共同發展。

5)評價教學質量,改進教學措施。

通過分階段實施、持續改進的方式來改進培養效果,建立教學過程質量監控機制進行教學質量評價,各主要教學環節都有明確的質量評價標準,定期進行課程體系設置和教學質量的評價,根據每一階段的評價結果進行評估,不斷改進分級項目、課程單元等教學內容以及教學方式與方法,保證人才培養總目標的達成。同時,建立畢業生跟蹤反饋機制和社會評價機制。評價體系以評價學生工程項目構思設計到測試整個過程實施能力為中心,兼顧學生的獨立思考與自主創新能力評價,將過程評價與效果評價相結合,建立完善可控的過程評價體系以及對應的改進策略。

4 結 語

在CDIO工程教育理念指導下能夠培養專業知識扎實,系統工程能力和團隊協作能力強的工程人才,改變以往重理論輕實踐、重視專業知識而忽視創新能力、重視個人能力而忽視團隊協作的培養方式。我們結合湖南人文科技學院網絡工程專業的具體實際,借鑒CDIO工程教育理念對網絡工程專業進行了工程教育改革,實踐取得了良好的效果。今后我們將進一步深化該項改革,并與工程專業認證相結合,來推進網絡工程專業認證工作。

[1]顧佩華, 沈民奮, 李升平, 等. 從CDIO到EIP-CDIO: 汕頭大學工程教育與人才培養模式探索[J]. 高等工程教育研究, 2008(1):12-20.

[2]楊雙會, 白銘坡. CDIO視域下應用創新型金融人才培養模式研究[J]. 金融理論與教學, 2017(5): 89-92.

[3]王志英, 周興社, 袁春風, 等. 計算機專業學生系統能力培養和系統課程體系設置研究[J]. 計算機教育,2013(9): 1-6.

[4]曹介南, 徐明, 蔣宗禮. 網絡工程專業方向設置與專業能力構成研究[J]. 中國大學教育, 2012(9): 31-34.

[5]彭智朝, 戴經國, 羊四清, 等. 地方本科院校網絡工程專業人才培養模式研究[J]. 計算機教育, 2015(5): 73-77.