計(jì)算機(jī)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(xué)校教育和實(shí)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(jìn)的國際工程專業(yè)認(rèn)證、質(zhì)量工程、卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃等的目標(biāo)上是一致的，只要堅(jiān)持實(shí)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(huì)需要的高素質(zhì)工程人才[2]。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)已經(jīng)成為我國高校的公共教學(xué)課程，大學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力普遍提升，計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)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(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)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(xué)生的挑戰(zhàn)。因此，如何根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)展?fàn)顩r和學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，對計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)進(jìn)行改革，探索計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，使老師教得新穎，學(xué)生學(xué)有所獲，成為一個(gè)新的課題[3]。本文通過對CDIO工程教育模式的研究，對計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)模式進(jìn)行改革，利用CDIO課程大綱三級(jí)目標(biāo)體系進(jìn)一步規(guī)范計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式。堅(jiān)持基礎(chǔ)理論教學(xué)與實(shí)踐能力訓(xùn)練相結(jié)合，讓學(xué)生能夠輕松掌握理論知識(shí)，將所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際生活中，真正達(dá)到“學(xué)以致用”的目的，從根本上提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，滿足社會(huì)對計(jì)算機(jī)工程人才的需求。

2計(jì)算機(jī)專業(yè)cdio工程教育模式

CDIO是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”(Projectbasededucationandlearning)的集中概括和抽象表達(dá)。清華大學(xué)工業(yè)工程系教授顧學(xué)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(xué)，取得突出成果。在基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)中，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、實(shí)踐，大大增強(qiáng)了自學(xué)、解決問題、研發(fā)、團(tuán)隊(duì)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(xué)”的教育模式，教育部也在一些以工程教育為主的大學(xué)進(jìn)行CDIO教學(xué)模式的試點(diǎn)工作，以期取得經(jīng)驗(yàn)后向全國推廣。

2.1CDIO能力培養(yǎng)大綱

CDIO以工程項(xiàng)目(包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng))為培養(yǎng)目標(biāo)，以研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)，并加強(qiáng)課程之間的有機(jī)聯(lián)系，完成一些工程項(xiàng)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(shí)施指導(dǎo)以及實(shí)施過程和結(jié)果檢驗(yàn)的12條標(biāo)準(zhǔn)，具有可操作性。CDIO的課程設(shè)計(jì)建立在對人才培養(yǎng)目標(biāo)綜合分析的基礎(chǔ)之上，主要包括技術(shù)知識(shí)與推理、個(gè)人與職業(yè)技能、人際交往技能、CDIO4個(gè)方面的內(nèi)容。由于現(xiàn)代工程系統(tǒng)越來越依賴多學(xué)科背景知識(shí)的支撐，因此學(xué)生必須掌握適當(dāng)?shù)募夹g(shù)知識(shí)，并具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砟芰?。個(gè)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(tuán)隊(duì)合作為基礎(chǔ)的環(huán)境中工作，學(xué)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(yùn)行產(chǎn)品/系統(tǒng)，學(xué)生還必須具備在企業(yè)和社會(huì)兩個(gè)層面進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行(CDIO)產(chǎn)品/系統(tǒng)的能力[4-5]。

2.2CDIO計(jì)算機(jī)工程人才培養(yǎng)模式

針對計(jì)算機(jī)工程人才面對用工企業(yè)選擇時(shí)遇到的問題，結(jié)合CDIO的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及中國的實(shí)際情況，計(jì)算機(jī)工程人才培養(yǎng)可按4段目標(biāo)實(shí)施：

1)加強(qiáng)技術(shù)知識(shí)與推理培養(yǎng)。在本科生培養(yǎng)階段，應(yīng)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能。加強(qiáng)本科生的通識(shí)教育理念、相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)課程、本學(xué)科基礎(chǔ)課程與專業(yè)課及其基本技能方面的訓(xùn)練，實(shí)施課程教學(xué)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在課程學(xué)習(xí)時(shí)滲透研究創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附理論教學(xué)的傳統(tǒng)教育模式，獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程，又與理論課程有機(jī)結(jié)合。在低年級(jí)的專業(yè)基礎(chǔ)課中，使實(shí)驗(yàn)課程與理論課程相互銜接，對應(yīng)性強(qiáng)。如在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)協(xié)議原理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中感性理解晦澀難懂的協(xié)議原理[6]。在高年級(jí)的專業(yè)課程中，實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)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(jī)接口技術(shù)等，選擇智能交通控制系統(tǒng)等綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。

2)實(shí)施“模塊化”課程群組織模式。實(shí)施工程化教育，就要按照工程師職業(yè)角色需求動(dòng)態(tài)組織“模塊化”課程群模式，組織軟件設(shè)計(jì)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(shí)主干，用較少時(shí)間講清關(guān)鍵概念，留出大量的時(shí)間與空間，讓學(xué)生更主動(dòng)、更積極、更親歷其境地去學(xué)，培養(yǎng)工程師的職業(yè)道德與素養(yǎng)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)不同知識(shí)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(jì)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(qiáng)調(diào)基本理論，重視方法，重點(diǎn)強(qiáng)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(xué)校到企業(yè)實(shí)訓(xùn)的平滑過渡。從CDIO理念看計(jì)算機(jī)工程教育，學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)訓(xùn)前，除了要按照“模塊化”的課程群武裝頭腦，還應(yīng)該有項(xiàng)目模擬的演練，對工程過程規(guī)范進(jìn)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(shí)踐能力。演練項(xiàng)目過程要貼近真實(shí)的企業(yè)項(xiàng)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(shí)際演練過程中“落地”。項(xiàng)目演練工程過程的定義和建立參考了業(yè)界通行的標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)書，學(xué)生演練時(shí)嚴(yán)格按照流程執(zhí)行，遵循規(guī)范、過程記錄完整、及時(shí)參考指南、確保評審質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)從學(xué)校到企業(yè)實(shí)訓(xùn)的平滑過渡。

4)以實(shí)訓(xùn)為基本培養(yǎng)方式，提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作與社會(huì)環(huán)境融合能力。實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)方式是計(jì)算機(jī)工程人才培養(yǎng)的重要階段，占重要地位和較大的學(xué)分比例，以改變我國大部分高?！爸乩碚摚p實(shí)踐”的培養(yǎng)模式。采取“請進(jìn)來，走出去”的形式，將企業(yè)的工程師培養(yǎng)成大學(xué)兼職教授，引進(jìn)到大學(xué)課堂及實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生走出學(xué)校，在企業(yè)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。本段的教學(xué)方案主要由具有“雙師”能力的教師和企業(yè)專家共同負(fù)責(zé)，請校外專家走進(jìn)學(xué)校，承擔(dān)人才培養(yǎng)任務(wù)，同時(shí)安排學(xué)生到企業(yè)和研發(fā)單位進(jìn)行生產(chǎn)和研發(fā)、企業(yè)實(shí)訓(xùn)及撰寫綜合論文等訓(xùn)練[8]。

主要包括如下兩個(gè)模塊：1)科研訓(xùn)練模塊。大學(xué)本科階段是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵時(shí)期。教師吸收學(xué)生參與課題，資助學(xué)生參加國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議，為學(xué)生營造良好的研究氛圍。2)企業(yè)實(shí)訓(xùn)模塊。搭建“學(xué)企”結(jié)合的人才培養(yǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，為提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力與創(chuàng)業(yè)能力提供保障。以學(xué)校教師為主，并聘請計(jì)算機(jī)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(jì)人員以及市場營銷管理人員，組建一支復(fù)合型、多樣性、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、校內(nèi)外結(jié)合的師資隊(duì)伍，開設(shè)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能的系統(tǒng)課程及系列講座，指導(dǎo)學(xué)生開展科研實(shí)踐與企業(yè)實(shí)訓(xùn)，共同承擔(dān)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)企業(yè)不僅要求技術(shù)型人才具有較高的專業(yè)知識(shí)，而且要具有廣泛的知識(shí)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(xiàng)目時(shí)，要具有設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試、維護(hù)項(xiàng)目等綜合能力。這就使計(jì)算機(jī)工科教育與其他工科教育存在很大不同。CDIO不僅僅強(qiáng)調(diào)工科學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力，更重要的是關(guān)注他們的復(fù)合性、創(chuàng)新性和開放性，關(guān)注他們在現(xiàn)實(shí)工作中的各種技能，尤其是人際交往技能，因?yàn)檫@能讓學(xué)生更好地融入社會(huì)，成為21世紀(jì)的工程領(lǐng)導(dǎo)人。