計算機工程CDIO教育理論

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1背景

《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》指出，要突出培養(yǎng)造就創(chuàng)新型科技人才。創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式是建立學校教育和實踐鍛煉相結(jié)合、國內(nèi)培養(yǎng)和國際交流合作相銜接的開放式培養(yǎng)體系[1]。CDIO改革與教育部推進的國際工程專業(yè)認證、質(zhì)量工程、卓越工程師培養(yǎng)計劃等的目標上是一致的，只要堅持實施下去，結(jié)合中國國情不斷總結(jié)、完善、提高，必將培養(yǎng)出符合社會需要的高素質(zhì)工程人才[2]。隨著計算機應(yīng)用的普及，計算機基礎(chǔ)已經(jīng)成為我國高校的公共教學課程，大學生的計算機應(yīng)用能力普遍提升，計算機專業(yè)教學也迎來了前所未有的挑戰(zhàn)。如果繼續(xù)沿用過去的教育模式，計算機專業(yè)學生的工程綜合應(yīng)用能力不僅要下降，而且面臨其他專業(yè)學生的挑戰(zhàn)。因此，如何根據(jù)計算機發(fā)展狀況和學生的實際應(yīng)用能力，對計算機專業(yè)教學進行改革，探索計算機應(yīng)用型人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略目標，使老師教得新穎，學生學有所獲，成為一個新的課題[3]。本文通過對CDIO工程教育模式的研究，對計算機專業(yè)培養(yǎng)模式進行改革，利用CDIO課程大綱三級目標體系進一步規(guī)范計算機實踐教學模式。堅持基礎(chǔ)理論教學與實踐能力訓練相結(jié)合，讓學生能夠輕松掌握理論知識，將所學運用到實際生活中，真正達到“學以致用”的目的，從根本上提高學生的計算機應(yīng)用能力，滿足社會對計算機工程人才的需求。

2計算機專業(yè)cdio工程教育模式

CDIO是“做中學”和“基于項目教育和學習”(Projectbasededucationandlearning)的集中概括和抽象表達。清華大學工業(yè)工程系教授顧學雍博士在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)兩門課中創(chuàng)造性地采用CDIO方法教學，取得突出成果。在基于項目的學習中，學生主動學習、實踐，大大增強了自學、解決問題、研發(fā)、團隊工作和溝通能力。目前，國內(nèi)的工程教育也可以采取“做中學”的教育模式，教育部也在一些以工程教育為主的大學進行CDIO教學模式的試點工作，以期取得經(jīng)驗后向全國推廣。

2.1CDIO能力培養(yǎng)大綱

CDIO以工程項目(包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng))為培養(yǎng)目標，以研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的方式學習，并加強課程之間的有機聯(lián)系，完成一些工程項目。CDIO不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育大改革的理念，還提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指導以及實施過程和結(jié)果檢驗的12條標準，具有可操作性。CDIO的課程設(shè)計建立在對人才培養(yǎng)目標綜合分析的基礎(chǔ)之上，主要包括技術(shù)知識與推理、個人與職業(yè)技能、人際交往技能、CDIO4個方面的內(nèi)容。由于現(xiàn)代工程系統(tǒng)越來越依賴多學科背景知識的支撐，因此學生必須掌握適當?shù)募夹g(shù)知識，并具備嚴謹?shù)耐评砟芰?。個人與職業(yè)技能是成熟工程師必備的核心素質(zhì)。為了能夠在以團隊合作為基礎(chǔ)的環(huán)境中工作，學生還必須掌握人際交往技巧，并具備良好的溝通能力。最后，為了能夠真正做到創(chuàng)建和運行產(chǎn)品/系統(tǒng)，學生還必須具備在企業(yè)和社會兩個層面進行構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行(CDIO)產(chǎn)品/系統(tǒng)的能力[4-5]。

2.2CDIO計算機工程人才培養(yǎng)模式

針對計算機工程人才面對用工企業(yè)選擇時遇到的問題，結(jié)合CDIO的相關(guān)標準以及中國的實際情況，計算機工程人才培養(yǎng)可按4段目標實施：

1)加強技術(shù)知識與推理培養(yǎng)。在本科生培養(yǎng)階段，應(yīng)強調(diào)理論與實踐的有機結(jié)合，培養(yǎng)學生的基礎(chǔ)理論知識和基本實驗技能。加強本科生的通識教育理念、相關(guān)學科基礎(chǔ)課程、本學科基礎(chǔ)課程與專業(yè)課及其基本技能方面的訓練，實施課程教學和基礎(chǔ)實驗教學，在課程學習時滲透研究創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。突破實驗教學依附理論教學的傳統(tǒng)教育模式，獨立設(shè)置實驗課程，又與理論課程有機結(jié)合。在低年級的專業(yè)基礎(chǔ)課中，使實驗課程與理論課程相互銜接，對應(yīng)性強。如在計算機網(wǎng)絡(luò)加強協(xié)議原理實驗中，在做數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分析、路由分析、網(wǎng)絡(luò)故障、網(wǎng)絡(luò)編程等實驗中感性理解晦澀難懂的協(xié)議原理[6]。在高年級的專業(yè)課程中，實驗課程綜合若干門理論課程，突出專業(yè)課程的綜合性和交叉性。如嵌入式系統(tǒng)綜合計算機軟、硬件的多門課程，包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編程語言、數(shù)字電路、微機接口技術(shù)等，選擇智能交通控制系統(tǒng)等綜合型、設(shè)計型實驗。

2)實施“模塊化”課程群組織模式。實施工程化教育，就要按照工程師職業(yè)角色需求動態(tài)組織“模塊化”課程群模式，組織軟件設(shè)計工程師、嵌入式系統(tǒng)工程師、網(wǎng)絡(luò)工程師、信息系統(tǒng)集成工程師、電子商務(wù)等課程群，突出知識主干，用較少時間講清關(guān)鍵概念，留出大量的時間與空間，讓學生更主動、更積極、更親歷其境地去學，培養(yǎng)工程師的職業(yè)道德與素養(yǎng)。學生通過學習不同知識模塊、掌握工具和技能，才能最終成為不同的角色。傳統(tǒng)的課程重視理論完整性，重視分析計算而忽視工程應(yīng)用。改革后的課程兼顧經(jīng)典內(nèi)容和現(xiàn)代技術(shù)，強調(diào)基本理論，重視方法，重點強調(diào)工程應(yīng)用[7]。

3)建立工程過程架構(gòu)和體系，完成從學校到企業(yè)實訓的平滑過渡。從CDIO理念看計算機工程教育，學生進入企業(yè)實訓前，除了要按照“模塊化”的課程群武裝頭腦，還應(yīng)該有項目模擬的演練，對工程過程規(guī)范進行必要的裁剪、貫徹，從單一的關(guān)注結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)楦P(guān)注過程規(guī)范和質(zhì)量，提升綜合實踐能力。演練項目過程要貼近真實的企業(yè)項目過程，建立過程架構(gòu)和體系，確保過程體系適用、有效，并在實際演練過程中“落地”。項目演練工程過程的定義和建立參考了業(yè)界通行的標準和體系，需體系架構(gòu)的支撐，包括流程、模板、(產(chǎn)品、過程)表單/檢查單(Checklist)、操作指南/指導書，學生演練時嚴格按照流程執(zhí)行，遵循規(guī)范、過程記錄完整、及時參考指南、確保評審質(zhì)量，實現(xiàn)從學校到企業(yè)實訓的平滑過渡。

4)以實訓為基本培養(yǎng)方式，提高學生團隊協(xié)作與社會環(huán)境融合能力。實訓培養(yǎng)方式是計算機工程人才培養(yǎng)的重要階段，占重要地位和較大的學分比例，以改變我國大部分高?！爸乩碚?，輕實踐”的培養(yǎng)模式。采取“請進來，走出去”的形式，將企業(yè)的工程師培養(yǎng)成大學兼職教授，引進到大學課堂及實踐教學中，學生走出學校，在企業(yè)進行實訓。本段的教學方案主要由具有“雙師”能力的教師和企業(yè)專家共同負責，請校外專家走進學校，承擔人才培養(yǎng)任務(wù)，同時安排學生到企業(yè)和研發(fā)單位進行生產(chǎn)和研發(fā)、企業(yè)實訓及撰寫綜合論文等訓練[8]。

主要包括如下兩個模塊：1)科研訓練模塊。大學本科階段是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵時期。教師吸收學生參與課題，資助學生參加國際、國內(nèi)學術(shù)會議，為學生營造良好的研究氛圍。2)企業(yè)實訓模塊。搭建“學企”結(jié)合的人才培養(yǎng)實訓平臺，為提高學生創(chuàng)新實踐能力與創(chuàng)業(yè)能力提供保障。以學校教師為主，并聘請計算機工程領(lǐng)域的校外專家、企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域的工程設(shè)計人員以及市場營銷管理人員，組建一支復合型、多樣性、產(chǎn)學研結(jié)合、校內(nèi)外結(jié)合的師資隊伍，開設(shè)基礎(chǔ)理論和實驗技能的系統(tǒng)課程及系列講座，指導學生開展科研實踐與企業(yè)實訓，共同承擔計算機技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)任務(wù)。

3結(jié)語

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》明確提出：“深化教育體制改革，關(guān)鍵是更新教育觀念，核心是改革人才培養(yǎng)體制，目的是提高人才培養(yǎng)水平?！惫こ倘瞬哦倘焙凸こ探逃|(zhì)量問題，是全世界面臨的共同問題[9]。現(xiàn)代計算機企業(yè)不僅要求技術(shù)型人才具有較高的專業(yè)知識，而且要具有廣泛的知識面，創(chuàng)新、開拓精神，較高的綜合素質(zhì)，特別是在從事其他跨行業(yè)項目時，要具有設(shè)計、開發(fā)、測試、維護項目等綜合能力。這就使計算機工科教育與其他工科教育存在很大不同。CDIO不僅僅強調(diào)工科學生的專業(yè)知識和實踐能力，更重要的是關(guān)注他們的復合性、創(chuàng)新性和開放性，關(guān)注他們在現(xiàn)實工作中的各種技能，尤其是人際交往技能，因為這能讓學生更好地融入社會，成為21世紀的工程領(lǐng)導人。