基于IPR-CDIO的計算機專業教學模式研究與探索

李紅彪 高志蕊 王寶平 趙政 周欣欣

摘? ?要：我國各大高校對計算機專業學生的培養都存在重理論、輕實踐的現象。以計算機專業為例，建立了基于IPR-CDIO的計算機專業教學人才培養模式，注重學生實踐能力的訓練，激發學生興趣與自主學習、創新能力，提出了一系列與之相關的教學改革方案，并在東北電力大學教學實踐中實施，從中取得了良好的教學結果。

關鍵詞：CDIO;工程教育;人才教育

新時期，伴隨著知識經濟時代的來臨和IT產業結構的不斷升級，不管是在人工智能，還是在能源電力等其他行業，社會和國家對計算機相關專業的人才都有著極大的需求量，同時對計算機專業人才的要求也越來越苛刻。然而現實存在矛盾，社會和國家需要有設計開發經驗、創新創造能力、實踐能力的人才。剛畢業的大學生雖然擁有豐富的理論知識，但缺乏實際的開發能力，不能滿足社會和國家以及企業的實際需求。這使得學校培養的人才與社會和國家所急需的人才出現了差異。產生這種現象的原因主要是目前高校在對學生的培養方面偏重對學科知識的傳授，忽略了對學生在實踐上、創新與創造能力方面的培養。因此，現在各大高校都面臨著縮小培養人才與所需人才之間的差異、采用可行的培養模式的重要任務。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，其工程教育模式以工程設計為導向、以工程能力培養為目標[1]。它是從以下兩方面進行抽象表達的。（1）做中學（Learning by Doing，LBD）體現了學與做相結合，使課堂知識與生活活動聯系在一起;（2）“基于項目的學習（Project Based Learning，PBL），以工程實踐為載體，讓學生以主動的、實踐的、與課程相結合的方式學習工程[2]。近期，國內多所高校已經開展了對CDIO教學模式的應用，分別結合自身專業與課程的特點，進行了相應的探索。要想符合國家與社會人才需求的發展，要以小組團隊學習的形式為主體，不斷地提高學生的合作與溝通的能力，同時也要不斷地提升學生自主學習、創新創造等多方面的能力。

本課題通過學習CDIO國際先進教育理念，結合高校學生教學現狀，創造性地提出了IPR-CDIO的工程教育思路，其中IPR指興趣（Interest）、毅力（Perseverance）和責任（Responsibility），IPR-CDIO就是將學生探索學習興趣、解決問題毅力和社會責任感的培養，融入到項目研發的CDIO過程[3-4]中。為豐富和培養符合國家與社會的高素質計算機專業人才的方法和途徑，本課題以東北電力大學計算機專業某班學生實際情況為實例，構建了基于IPR-CDIO的計算機專業教學模式。可以激發學生的學習興趣，增強學生概念性學習，以培養學生主動學習能力、創新創造能力、實踐動手能力為導向，開拓了新的計算機專業人才培養思路。探索一套適應社會發展需要的具有創新、創造能力的人才培養模式，對培養具有創新、創造能力的高素質專業人才具有重要的理論意義和現實價值。

本文是通過建立IPR-CDIO的課程體系，培養學生學習興趣和自主學習能力;運用IPR-CDIO的培養模式，增強學生的實踐創新創造能力、獨立思考、解決、分析問題的能力、相互合作溝通的能力及動手能力;鼓勵多種教學方式，對學生提供能展現他們創造創新能力方式與場所;增強師資力量提高工程能力，使學生可以在實踐中提高自己的實踐、工程與研發能力。本課題從以下4個方面建立基于IPR-CDIO的計算機專業教學模式。

1? ? 建立IPR-CDIO的課程體系培養綜合能力

基于IPR-CDIO的計算機專業課程體系是以一級項目為主導，二級項目為支持，三級項目以核心課程為基礎，將其核心課程與專業課程有機地結合在一起，提高學生的團隊交流合作、專業知識學習、項目實踐動手、創新創意創業等能力。基于IPR-CDIO計算機專業課程體系如圖1所示，其中一級項目能體現相關專業知識的綜合性與專業能力要求的項目，從專業課程入門—產生對本專業的學習興趣—對專業基本技能的訓練—對學生進行專業核心能力的培養—高校學生達到創新創造應用專業知識的能力;二級項目包含課程群和某一方面專業能力要求的項目，一般為某一階段或某一方向上的綜合知識學習和能力，一般以4～6個二級項目為載體最合適;三級項目為單一課程級和基本技能的項目。后兩個項目為一級項目提供了知識及能力支撐，為其實現一級項目的培養過程。

2? ? 運用IPR-CDIO的培養模式培養學習能力

為使IPR-CDIO的培養模式能在教學實踐中得到體現，以深入式課堂教學（Inquiring-based Learning，IBL）和實踐動手教學（Experimental Learning）為其支撐。其主要內容為：（1）使原來“老師占主導地位，使學生學到什么”的傳統填鴨式教育模式，改變為“學生占主導地位，學會如何用怎么去用”的實踐教學模式，引導學生學會主動學習和熱愛學習。（2）在教學過程教師以提出問題的形式開展教學，逐步引導學生獨立思考問題的能力，慢慢地增強學生主動學習意識，提高學生對問題分析和解決的能力，激發學生概念性學習的主動性。（3）改變傳統“老師臺上講，學生臺下聽”的授課模式，部分課程采用實驗先行的方法，在課堂上實行邊講邊實驗的方式，通過豐富的實踐能力，讓學生成為“主動者”，提升學生的動手實踐能力。（4）以豐富的實踐項目為主，企業實習為輔的方式，突出培養學生的創新創造能力、實踐動手能力、自學學習能力、綜合能力、交流溝通與表達能力、團隊合作精神和對項目開發的適應與調控能力。

3? ? 鼓勵多種教學方式，建立長效機制

為有利調動學生的創新積極性，鼓勵學科交叉，積極開展科技競賽活動，根據大學生每個人的能力和素質差異，為對每個人的發展需要，多層次地設計、開展課外學術科技活動。建立長效的科技機制，調動在校學生與在職教師兩方面的資源，可以讓學生積極地參與到在職教師的科研團隊中，并在校內評獎評、優等方面予以優先考慮;學校還可以建立科技科研專項基金，此專項基金是面向在校學生和教師的科技科研創新項目，對重點科研項目進行相應的資助;還可以在校內設立創新創業園，為有想法的學生團隊提供場所與資金。同時制定一系列與之相關的管理條例對相關的管理人員進行管理，為確保科技科研項目能夠向規范、高效、長期的方向開展下去。

4? ? 提升師資力量增強工程研發能力

IPR-CDIO工程教育是以科技科研項目教學為導向，對高校教師要求是具有一定的實踐項目研發經驗與企業工作經驗，這樣才能使學生在實踐中應用所學的專業知識，不再是只會理論不懂開發。現如今進行IPR-CDIO工程教育所遇到的最大問題是高校中的教師大多數是在畢業后直接進入崗位教學，沒有在企業跟實踐項目的研發工作經歷，對于社會和國家所需的人才要求不清楚。對于這個問題，高校可以采用分期、分批的形式派遣教師到企業實習、實施產學研結合的方法解決;還可以將企業中有實踐經驗的工程技術人員聘請到高校。在跟進項目中不斷地提升教師自身的實踐、工程與研發能力，以保證IPR-CDIO工程教育的質量。

5? ? 結語

東北電力大學教學實踐結果表明，本文所提出的基于IPR-CDIO的計算機專業教學模式取得了良好教學效果，在培養東北電力大學的計算機專業人才方面引入CDIO工程教育模式，使東北電力大學的教師教學模式、學生學習模式與教學管理模式等多方面都有一定的改革和創新，培養出具有實際創新創意能力、團隊合作與溝通能力、自我學習能力與極強的工程能力的計算機專業人才，使得高校培育出的專業人才與社會和國家所需的專業人才無縫對接。通過不斷地探索與實踐，將教學模式進行改變與改革，激發學生學習興趣，培養其知識獲取能力（自主學習能力）、知識分享能力（團隊合作交流能力）、知識運用能力（解決與分析問題能力）、知識總結能力（技術創新創造能力）和知識傳播能力（溝通交流能力），同時也加強了對其職業道德素質和社會責任意識的培養。在貫穿專業核心課程學習全程的IPR-CDIO項目工程的實施中，使學生在學會相關專業知識的基礎上，親身參與到實踐項目或者科研項目設計、研究的全過程中，將學到的專業知識與實踐項目相結合，使兩者有一定的良性互動。

[參考文獻]

[1]周欣欣，徐純森，郭樹強.基于IPR-CDIO的計算機卓越工程師人才培養模式研究[J].無線互聯科技，2015（24）：106-108.

[2]董 晨，胡地榮.IPR-CDIO理念下的課程級項目設計[J].計算機教育，2011（8）：47-50.

[3]李繼芳，奚李峰，董 晨.IPR-CDIO環境的計算機工程教育研究[J].計算機教育，2009（18）：45-48.

[4]鄒運蘭，李繼芳，柴本成.基于IPR-CDIO理念的《計算機圖形學》教學設計[J].中國信息技術教育，2014（11）：109-111.