基于CDIO理念提升民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的路徑探析

刁宇峰

摘要：民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)普遍不高，立足該校實(shí)際教學(xué)情況，以CDIO理念為基礎(chǔ)，將CDIO工程教育理念引入民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)模式，以《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程為例進(jìn)行了教學(xué)改革，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，探析通過CDIO理念提升計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，為我國(guó)民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教學(xué)改革提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：民族院校；CDIO理念；實(shí)踐能力

中圖分類號(hào)：G64? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）06-0127-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

在內(nèi)蒙古自治區(qū)，民族院校學(xué)生尤其是蒙語(yǔ)授課學(xué)生，對(duì)英文的掌握程度普遍不高，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱，尤其缺乏計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，難以建立計(jì)算機(jī)思維去分析和解決問題。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)綜合實(shí)踐能力較差的現(xiàn)象。CDIO工程教育模式是國(guó)際工程教育改革的最新成果，起源于2008年，CDIO工程教育理念是以“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)行”為體系，通過主動(dòng)的、實(shí)踐的、理論課程之間有機(jī)結(jié)合的方式讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)工程，將CDIO工程教育理念引入計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，提升其專業(yè)素養(yǎng)，可以為我國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程改革提供借鑒和參考，推進(jìn)高等教育的高質(zhì)量發(fā)展。本文以《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程為例，引入CDIO理念，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了教學(xué)改革，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，提升其專業(yè)素養(yǎng)，可以為我國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程改革提供借鑒和參考。

1 研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，高素質(zhì)人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)今世界各國(guó)日益關(guān)注的問題。正是在這樣的新的社會(huì)環(huán)境下，學(xué)生的實(shí)踐能力提升研究得到了社會(huì)各界與教育領(lǐng)域的廣泛關(guān)注與重視。

CDIO本質(zhì)是一種基于項(xiàng)目訓(xùn)練的培養(yǎng)人才方式，以項(xiàng)目研發(fā)到項(xiàng)目運(yùn)行的生命周期為載體，在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，不斷補(bǔ)充必要的知識(shí)，強(qiáng)調(diào)自學(xué)能力的培養(yǎng)，注重運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)解決當(dāng)前遇到問題的能力。讓學(xué)生積極主動(dòng)補(bǔ)充必要的知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)解決問題的實(shí)際問題，將課程與實(shí)踐結(jié)合的方式學(xué)習(xí)工程[1]。CDIO工程教育理念集中概括和抽象表達(dá)了“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”，主要包含了三個(gè)核心文件，分別解釋了CDIO工程教育理念的愿景、大綱和12條標(biāo)準(zhǔn)[2]。愿景是為了讓學(xué)生能夠更加出色，具有更強(qiáng)的素質(zhì)，而提供一個(gè)強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實(shí)世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思－設(shè)計(jì)－實(shí)現(xiàn)－運(yùn)行過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育；大綱定義培養(yǎng)學(xué)生的具體指引，要求綜合培養(yǎng)學(xué)生在理論知識(shí)、個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流能力和整個(gè)CDIO全過程能力四個(gè)層面實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)，從而使工程教學(xué)的教育改革更具方向性和系統(tǒng)性；12條標(biāo)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)實(shí)施CDIO培養(yǎng)模式的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測(cè)量[3]。CDIO工程教育模式以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目為主線，保證學(xué)生在項(xiàng)目中邊做邊學(xué)，用于培養(yǎng)具有一定基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)能力強(qiáng)，創(chuàng)新實(shí)踐能力高的復(fù)合型技術(shù)型人才[4]。融合CDIO教育模式改進(jìn)當(dāng)代工程教育是近年來的發(fā)展趨勢(shì)，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進(jìn)性的統(tǒng)一。

本文結(jié)合民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的特性，引入CDIO教學(xué)理念，完善其培養(yǎng)模式，重視學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，需要更適合的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，給學(xué)生的培養(yǎng)提供了新的思路。

2 教學(xué)現(xiàn)狀

民族院校的學(xué)生普遍基礎(chǔ)薄弱，有的仍習(xí)慣于中學(xué)時(shí)代的思維方式，被動(dòng)地接受知識(shí)，而不是主動(dòng)學(xué)習(xí)、思考，容易影響實(shí)踐能力培養(yǎng)。民族院校的老師大多科研能力比較高，實(shí)踐技能偏低，實(shí)踐教師數(shù)量較少。此外，由于學(xué)校的經(jīng)費(fèi)相對(duì)有限，很難滿足教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、教學(xué)資源開發(fā)等的需求，在理工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中會(huì)出現(xiàn)教學(xué)資料不足、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后的問題，影響教學(xué)質(zhì)量，從而影響學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。有些學(xué)校未能充分考慮到理論教材內(nèi)容與實(shí)踐教材是否匹配，是否存在教學(xué)脫節(jié)的情況，不利于理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合。

以《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程為例，該課程是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一門計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，其理論學(xué)時(shí)較多、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐學(xué)時(shí)比較少，課程知識(shí)點(diǎn)多，大多數(shù)教師依然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，其教學(xué)內(nèi)容比較單一，未結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目和問題，展開度不夠；而學(xué)生本身的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和英語(yǔ)基礎(chǔ)都不太好，不提前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)有一定的高度，很多同學(xué)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的了解并不透徹，對(duì)于蒙授學(xué)生來說接受度不高，不能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，會(huì)產(chǎn)生挫敗感，也會(huì)影響后續(xù)課程如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《算法設(shè)計(jì)與分析》等的學(xué)習(xí)。

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的深入推進(jìn)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)進(jìn)入新時(shí)代，轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)人才的要求推向了新高度，高校的實(shí)踐能力培養(yǎng)已經(jīng)不能滿足經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，因此需要結(jié)合民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的特性，完善其培養(yǎng)模式，重視學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，為后續(xù)課程打好夯實(shí)基礎(chǔ)是迫切需要解決的問題，需要探索更適合的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。

3 引入CDIO理念進(jìn)行教學(xué)改革

3.1 完善專業(yè)課程體系

為了充分提升民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力，學(xué)校需要從專業(yè)課程建設(shè)入手，專業(yè)課程體系進(jìn)行完善，為專業(yè)課的實(shí)踐教學(xué)方面提供指導(dǎo)與支持。例如在課時(shí)安排上，針對(duì)理論課和實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)進(jìn)行合理劃分，為實(shí)踐教學(xué)提供優(yōu)化的教學(xué)環(huán)境，為實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了充足的教學(xué)實(shí)踐；在課程安排上，可以通過教師資源整合、校企合作等方式，將其他領(lǐng)域和專業(yè)的課程納入本專業(yè)課程體系中來，為學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)提供豐富的學(xué)習(xí)條件。

3.2 重視教師隊(duì)伍建設(shè)

國(guó)內(nèi)很多民族院校的理工科實(shí)踐教學(xué)方面面臨著專業(yè)教師不足、教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多等問題。民族院校要想有效提升計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的理論與實(shí)踐結(jié)合的能力，就要加強(qiáng)專業(yè)課教師隊(duì)伍建設(shè)的重視，保證各學(xué)科的實(shí)踐課教師均能成長(zhǎng)為雙師型教師人才，引導(dǎo)高水平教師參與實(shí)踐教學(xué)工作，注重提高教師的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。在人才引進(jìn)方面，高校應(yīng)將專業(yè)課教師劃分為理論課教師和實(shí)踐課教師兩個(gè)類型，對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)等提出明確的招聘要求。在人才培養(yǎng)方面，為教師提供參加實(shí)訓(xùn)活動(dòng)和企業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)兼具系統(tǒng)理論知識(shí)和工程應(yīng)用技能的“雙師型”教師。一方面，組織骨干教師參加國(guó)際、國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)交流會(huì)議；另一方面選派教師到企業(yè)或IT培訓(xùn)機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)、參與項(xiàng)目開發(fā)等，以便有效提高專業(yè)教師的工程技術(shù)實(shí)踐能力。以教研室為單位，圍繞相應(yīng)課程進(jìn)行教學(xué)研究，整個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)都參與教材編寫、在線開放課程網(wǎng)站建設(shè)等，實(shí)現(xiàn)課程教師隊(duì)伍的整體優(yōu)化。

3.3 加強(qiáng)校企合作

當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多高校在積極開展實(shí)踐教學(xué)方面的工作遇到了許多困難，其中最為重要的是實(shí)踐教學(xué)資源不充足的問題時(shí)。在解決這一困難時(shí)除了申請(qǐng)更多的教育經(jīng)費(fèi)支持之外，還可以深入加強(qiáng)校企合作，選擇有實(shí)力或者有潛力的企業(yè)進(jìn)行合作，共同進(jìn)行培養(yǎng)方案的制定，企業(yè)可以講授一些實(shí)踐類課程，使得學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì)，學(xué)生可以在各個(gè)階段去企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，豐富學(xué)生的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，企業(yè)亦可以定期針對(duì)特定實(shí)踐類課程培訓(xùn)民族院校教師，在合作企業(yè)的大力支持下，全面推進(jìn)實(shí)踐類教學(xué)資源開發(fā)、教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等工作，為社會(huì)培養(yǎng)具備實(shí)踐創(chuàng)新能力的科技人才。

3.4 完善培養(yǎng)方案

CDIO理念作為工程教育新理念更加注重構(gòu)建完整的學(xué)科知識(shí)體系和專業(yè)知識(shí)體系，以CDIO模式提出的能力層級(jí)為基礎(chǔ)，以知行合一為原則優(yōu)化培養(yǎng)方案，構(gòu)建包括公共基礎(chǔ)課、專業(yè)理論課、專業(yè)實(shí)踐課等系統(tǒng)多樣化課程的設(shè)置。教師按照構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行的步驟改革課程方案，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)具備工程創(chuàng)新能力和人文素質(zhì)和職業(yè)道德標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量技術(shù)人才。

3.5 優(yōu)化教學(xué)模式

在課堂教學(xué)中，除了講解計(jì)算機(jī)專業(yè)的理論知識(shí)以外，教師還應(yīng)當(dāng)為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生的實(shí)踐能力得到充分的鍛煉。因此，以《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程為例，融入CDIO教學(xué)模式，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方案，將教材內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目，以項(xiàng)目為主線，將教材知識(shí)點(diǎn)和項(xiàng)目緊密結(jié)合，各個(gè)案例均覆蓋所出現(xiàn)章節(jié)的主要知識(shí)點(diǎn)，既相互獨(dú)立，又隸屬于綜合案例，真正達(dá)到實(shí)踐與理論教學(xué)并行的目的。CDIO 工程教育理念是“做中學(xué)”原則的集中體現(xiàn)。整個(gè)實(shí)踐教學(xué)體系中的基本實(shí)踐能力培養(yǎng)主要依賴于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這部分實(shí)驗(yàn)主要由學(xué)生課下完成，教師只做重點(diǎn)難點(diǎn)展示。課程組將大綱、電子教案、課件、例題代碼、問題、課前測(cè)試等都放在在線開放平臺(tái)，供學(xué)生自行使用。學(xué)生學(xué)會(huì)合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)獲取的信息資源進(jìn)行篩選，進(jìn)一步理解知識(shí)，完成課前測(cè)試、課后測(cè)試和相關(guān)作業(yè)，在回答問題的過程中完成構(gòu)思、設(shè)計(jì)甚至實(shí)踐的過程。通過線上自學(xué)和線下調(diào)整，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與在線學(xué)習(xí)的有機(jī)結(jié)合，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。具體教學(xué)模式如圖1所示。

在課程實(shí)踐方面，《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程配套了實(shí)驗(yàn)課程，24學(xué)時(shí)，共計(jì)12個(gè)實(shí)驗(yàn)，總體以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以項(xiàng)目為主線、實(shí)踐為導(dǎo)向，以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式解決項(xiàng)目中的實(shí)際問題，由企業(yè)導(dǎo)師和專業(yè)教師共同指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)踐，通過項(xiàng)目的開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生自主編程能力、建模能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提升學(xué)生自身的綜合素養(yǎng)。

此外，學(xué)科競(jìng)賽是進(jìn)行課程改革的重要途徑，通過學(xué)科競(jìng)賽能夠有效地將理論與實(shí)際相結(jié)合，從而反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，促進(jìn)教學(xué)改革成果的有效轉(zhuǎn)化[5]。因此，依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地，安排教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練，學(xué)生進(jìn)行小組自主學(xué)習(xí)，

參加包括藍(lán)橋杯等比賽，增加實(shí)踐機(jī)會(huì)，拓寬學(xué)生視野，加強(qiáng)CDIO全教學(xué)過程的訓(xùn)練。

隨著基于CDIO理念的教學(xué)改革進(jìn)入佳境，學(xué)生已經(jīng)成為教學(xué)活動(dòng)的核心[6]，民族院校借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)定期對(duì)學(xué)生進(jìn)行作業(yè)的發(fā)布、課前測(cè)試和課后測(cè)試的發(fā)布，利用碎片化、隨機(jī)化的完成任務(wù)，提供了豐富多樣的學(xué)習(xí)方法，為了適應(yīng)CDIO理念的需要，全方位考核學(xué)生的各項(xiàng)能力，學(xué)生成績(jī)不再單純地由卷面成績(jī)決定，而是將工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等其他能力都納入新的考核辦法中。

內(nèi)蒙古民族大學(xué)對(duì)2021級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)班級(jí)實(shí)施了基于CDIO理念的教學(xué)模式改革，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)有近95%的學(xué)生對(duì)此次教學(xué)表示非常滿意和滿意，考核評(píng)價(jià)指標(biāo)較為客觀公平，同學(xué)們都認(rèn)為自己在自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力、編程思維、團(tuán)隊(duì)合作等方面均有所提升。此外，在后續(xù)的教學(xué)過程中，可以著重注意的改進(jìn)措施如下：第一，以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為基石，對(duì)線上作業(yè)、測(cè)試等進(jìn)行定期更新，從課前、課中和課后的角度不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提升教學(xué)效果；第二，加深校企合作方式，深入各大競(jìng)賽比賽，整合企業(yè)項(xiàng)目、競(jìng)賽題目等具有工程思維的項(xiàng)目，從實(shí)際角度出發(fā)提升學(xué)生的實(shí)踐能力；第三，后續(xù)可以加深融入思政元素，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，樹立學(xué)生正確的價(jià)值觀，培養(yǎng)工匠精神。

4 結(jié)語(yǔ)

使用CDIO理念對(duì)提升民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力進(jìn)行路徑探析，是將CDIO工程教育理念引入民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式中，真正做到以學(xué)生為主體，以實(shí)踐為主導(dǎo)，符合新工科背景下的計(jì)算機(jī)教學(xué)的整體要求，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提升了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，為社會(huì)培養(yǎng)了具備實(shí)踐創(chuàng)新能力和工程思維的科技人才。本文以計(jì)算機(jī)專業(yè)課程《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》為例進(jìn)行了基于CDIO教學(xué)理念的教學(xué)改革，提出了 CDIO工程教育理念指導(dǎo)下的高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革方案，優(yōu)化了教學(xué)模式。實(shí)踐證明，此項(xiàng)教學(xué)改革改善了民族院校中計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐能力不強(qiáng)的特點(diǎn)，培養(yǎng)了學(xué)生的自主編程能力和實(shí)踐能力，取得了良好的教學(xué)效果，為我國(guó)民族院校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教學(xué)改革提供了借鑒和參考。

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