基于CDIO構(gòu)建一體化工程實(shí)踐教學(xué)體系

張 敏,王寶鳳,沈連山

(大連大學(xué) 信息工程學(xué)院,遼寧大連 116622)

基于CDIO構(gòu)建一體化工程實(shí)踐教學(xué)體系

張 敏,王寶鳳,沈連山

(大連大學(xué) 信息工程學(xué)院,遼寧大連 116622)

針對軟件工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)建設(shè),提出基于CDIO工程教育模式構(gòu)建一體化實(shí)踐教學(xué)體系;詳細(xì)論述實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建步驟,包括確定人才培養(yǎng)目標(biāo)、設(shè)計(jì)一體化課程計(jì)劃、構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系;最后,從師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐條件分析及管理-監(jiān)控體系等個(gè)方面討論實(shí)踐教學(xué)體系支撐條件的構(gòu)建內(nèi)容.

工程教育模式;CDIO;實(shí)踐教學(xué)體系;PDCA

實(shí)踐教學(xué)作為教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的重要手段,是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的有效途徑和重要保證[1].軟件工程專業(yè)是一個(gè)迅速發(fā)展的工程化專業(yè),也一直是社會(huì)需求最為旺盛的專業(yè),但同時(shí)對從業(yè)人員的要求也越來越高,不僅要求具備專業(yè)知識,而且要具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和知識綜合運(yùn)用能力,具有良好的職業(yè)道德和誠信,善于進(jìn)行人際交流和團(tuán)隊(duì)協(xié)作,能夠不斷的自我學(xué)習(xí)、自我充實(shí).然而以往傳統(tǒng)理工科人才培養(yǎng)模式,是以基礎(chǔ)理論知識和針對個(gè)人動(dòng)手能力的實(shí)驗(yàn)構(gòu)成了實(shí)踐教學(xué)的主體,存在著實(shí)驗(yàn)機(jī)制死板,與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合不緊密;課程之間相關(guān)性和連續(xù)性差,使得學(xué)生只見樹木,不見森林,沒有整體的項(xiàng)目思路,不能理解軟件工程技術(shù)的精髓;學(xué)生過于關(guān)注技能,反而對工程管理、項(xiàng)目規(guī)范、項(xiàng)目文檔編制、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通等必備素質(zhì)不夠重視,因此難以滿足企業(yè)對具備綜合素質(zhì)人才的要求,難以很快融入現(xiàn)代IT企業(yè)的運(yùn)作等問題.為此,我們依據(jù)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃,提出基于CDIO一體化實(shí)踐教學(xué)體系,著力提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力,培養(yǎng)行業(yè)企業(yè)需要的高級工程人才,希望得到專家指正.

一、CDIO工程教育模式概述

CDIO工程教育模式是美國麻省理工大學(xué)等4所高校于2000年共同提出并倡導(dǎo)的一種全新工程教育理念,是國際工程教育改革的最研究成果.CDIO是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)、運(yùn)作(Operate)四個(gè)英文單詞的縮寫,它是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運(yùn)行改良乃至終結(jié)廢棄的生命全過程,CDIO工程教育理念就是要以此全過程為載體,讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程,培養(yǎng)學(xué)生的工程能力,此能力不僅包括個(gè)人的學(xué)術(shù)知識,而且包括學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力和大系統(tǒng)掌控能力[2].

CDIO理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來的工程教育理念,更具有可操作性.CDIO提出一個(gè)愿景(vision),即培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會(huì)意識和有企業(yè)家敏銳性的工程師;以及將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面的培養(yǎng)大綱(詳見表1),大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo),在注重培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識的同時(shí),努力將教育過程放到工程領(lǐng)域的具體情境中,經(jīng)過近似于實(shí)際工程場景的實(shí)踐訓(xùn)練,造就新一代高水平工程師.

二、構(gòu)建CDIO一體化工程實(shí)踐教學(xué)體系

(一)科學(xué)合理地制定人才培養(yǎng)目標(biāo)

CDIO認(rèn)為,應(yīng)用型工程教育有4個(gè)重要的利益相關(guān)者集團(tuán):學(xué)生、工業(yè)界、大學(xué)教師和社會(huì)[2].專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案的確定依賴于對所有利益相關(guān)者需求的全面分析和調(diào)查.IT業(yè)界是軟件工程專業(yè)教育的主要利益相關(guān)者,與其深入合作探討業(yè)界對畢業(yè)生職業(yè)資格要求,了解新技術(shù)和開發(fā)平臺應(yīng)用情況和未來幾年區(qū)域經(jīng)濟(jì)或產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對畢業(yè)生需求的影響情況等,將其

表1 CDIO能力大綱

作為確定人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案制定的參考,加強(qiáng)人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程計(jì)劃制定的科學(xué)性和合理性.

(二)構(gòu)建一體化課程計(jì)劃

嚴(yán)格按照教指委頒布的《軟件工程專業(yè)規(guī)范》的要求設(shè)置專業(yè)學(xué)科核心課程,保證理論課教學(xué)的系統(tǒng)性和邏輯性,幫助學(xué)生構(gòu)建完整的專業(yè)知識體系;同時(shí),以IT行業(yè)實(shí)際需求為導(dǎo)向來設(shè)置培養(yǎng)體系標(biāo)準(zhǔn),重視培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力,促進(jìn)學(xué)生的職業(yè)生涯發(fā)展.以能力培養(yǎng)為本位,以綜合性的工程實(shí)踐項(xiàng)目為骨干,將理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程實(shí)踐集于一體,完成個(gè)人能力、人際交往能力以及軟件開發(fā)和系統(tǒng)構(gòu)建能力的培養(yǎng),構(gòu)建一體化課程計(jì)劃.

(三)全面構(gòu)建工程實(shí)踐教學(xué)體系

CDIO工程教育模式旨在通過學(xué)生參與從設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)行、維護(hù)整個(gè)生命周期的具體工程項(xiàng)目研發(fā),加深對知識的理解,體會(huì)知識的實(shí)踐作用,以得到通用的能力,進(jìn)而能夠處理解決一般的工程項(xiàng)目全生命周期中產(chǎn)生的各種問題.為此,軟件工程專業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)體系以三級項(xiàng)目為架構(gòu),統(tǒng)籌安排配置各項(xiàng)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng),將基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、實(shí)踐課程等內(nèi)容及應(yīng)達(dá)到能力目標(biāo)融于項(xiàng)目之中,使整個(gè)課程體系以項(xiàng)目為主線,通過整體規(guī)劃課程項(xiàng)目、學(xué)期項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)、綜合項(xiàng)目和課外科技活動(dòng)等循序漸進(jìn)地提高學(xué)生綜合實(shí)踐應(yīng)用能力.

1.三級項(xiàng)目架構(gòu)

一級項(xiàng)目:包含本專業(yè)主要課程和能力要求的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,要求能夠貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過程,使學(xué)生能夠得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作的系統(tǒng)訓(xùn)練.為此,設(shè)計(jì)二類一級項(xiàng)目實(shí)訓(xùn),其中一類為初級導(dǎo)引項(xiàng)目,一類為高級設(shè)計(jì)項(xiàng)目(如:企業(yè)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)).設(shè)置一級初級導(dǎo)引項(xiàng)目是為了使學(xué)生能夠通過對一個(gè)簡單的項(xiàng)目的開發(fā),了解本工程專業(yè)的核心內(nèi)容與實(shí)際工作的關(guān)系,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)行初步的工程技術(shù)訓(xùn)練以及構(gòu)思與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練,初步建立起軟件工程專業(yè)的整體概念.設(shè)置一級高級設(shè)計(jì)項(xiàng)目是要求學(xué)生采用當(dāng)前企業(yè)流行的新技術(shù),對一個(gè)軟件項(xiàng)目進(jìn)行完整的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作,從而完成一個(gè)系統(tǒng)的工程項(xiàng)目實(shí)踐.在這項(xiàng)實(shí)踐中,可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合知識運(yùn)用能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德、人際交流能力等諸多方面的能力,該項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)安排在校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行,由企業(yè)中有豐富經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)人員承擔(dān)實(shí)訓(xùn)工作,學(xué)生在這里是以企業(yè)員工的身份參與到企業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中去,從中可以了解到國內(nèi)最新技術(shù)的運(yùn)用、體驗(yàn)到企業(yè)的文化、感受到企業(yè)工作的氛圍并獲得實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn).通過真實(shí)的企業(yè)環(huán)境、真實(shí)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、真實(shí)的項(xiàng)目經(jīng)理、真實(shí)的工作壓力和真實(shí)的工作機(jī)會(huì),進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和職業(yè)素質(zhì).

二級項(xiàng)目:包含相關(guān)課程群能力要求的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,以作為對一級實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的支撐.既是對相關(guān)課程群的綜合,也是對整個(gè)教學(xué)體系的補(bǔ)充.主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)門相關(guān)主要課程的知識解決問題,學(xué)生可以從中獲得如何熟練運(yùn)用多門課程學(xué)到的知識的能力,不再面對孤立的一門門課程,避免以往課程模塊分割,知識點(diǎn)不成體系,使學(xué)生無法形成系統(tǒng)認(rèn)識,更無法建成工程化思想的弊端,對于創(chuàng)新思維能力和終生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)有重要作用.

三級項(xiàng)目:是單門課程內(nèi)容的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,屬于小規(guī)模的實(shí)訓(xùn),主要以掌握本課程知識的運(yùn)用為目的.在三級項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),有計(jì)劃地開設(shè)設(shè)計(jì)型、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),使學(xué)生初步體會(huì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作的全過程,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性,開發(fā)他們的思維潛能.

2.各實(shí)踐環(huán)節(jié)在三級項(xiàng)目架構(gòu)中的地位和作用

根據(jù)軟件工程專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系及三級項(xiàng)目架構(gòu),全面系統(tǒng)地安排各項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié).把實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)和課外活動(dòng)等各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)有效地配合和銜接起來,為學(xué)生提供系統(tǒng)連貫的實(shí)踐機(jī)會(huì)和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練機(jī)會(huì),通過整體設(shè)計(jì)其內(nèi)容,形成一個(gè)有梯度、有層次、有階段性的一體化工程實(shí)踐教學(xué)體系.在每個(gè)學(xué)期均安排有不同的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),保證工程實(shí)踐訓(xùn)練四年不間斷.一體化工程實(shí)踐教學(xué)體系框架詳見表2,其中由課內(nèi)主要完成:三級項(xiàng)目中的課程實(shí)驗(yàn),二級項(xiàng)目的課程群設(shè)計(jì)及部分一級項(xiàng)目,如:初級導(dǎo)引項(xiàng)目.由課外完成:創(chuàng)新項(xiàng)目、教師項(xiàng)目、社團(tuán)活動(dòng);參加各級各類大賽等一級項(xiàng)目.由企業(yè)完成:對低年級的認(rèn)識實(shí)習(xí)和高年級的企業(yè)實(shí)訓(xùn).

三、支撐條件構(gòu)建

(一)校企聯(lián)合建設(shè)實(shí)踐教學(xué)基地

為切實(shí)落實(shí)應(yīng)用型工程人才培養(yǎng)方案,確保學(xué)生工程實(shí)踐能力的提高,校企聯(lián)合實(shí)踐教學(xué)基地的建設(shè)是必不可少的.目前,本專業(yè)校企聯(lián)合培養(yǎng)已逐步由"3+1"的初步合作模式向"三明治"式的多層次深化合作方向發(fā)展.將合作時(shí)間由大四一年擴(kuò)展到整個(gè)大學(xué)四年,將合作內(nèi)容由畢業(yè)實(shí)踐延展到整個(gè)培養(yǎng)過程的各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié),讓學(xué)生在一年級到企業(yè)見習(xí),近距離接觸企業(yè),了解行業(yè)現(xiàn)狀,增進(jìn)感性認(rèn)識,確定學(xué)習(xí)目標(biāo);二、三年級利用小學(xué)期進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行短期實(shí)訓(xùn),完成綜合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā);四年級利用一年的時(shí)間進(jìn)入企業(yè)實(shí)訓(xùn),完成企業(yè)級項(xiàng)目研發(fā)和畢業(yè)設(shè)計(jì),體驗(yàn)企業(yè)文化,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識,強(qiáng)化企業(yè)工程實(shí)踐能力.校企聯(lián)合實(shí)踐基地的建設(shè)為基于CDIO的工程人才培養(yǎng)提供良好保障.

(二)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)提高中青年教師的工程實(shí)踐能力

師資隊(duì)伍是人才培養(yǎng)質(zhì)量的保證,要培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的軟件工程專業(yè)人才,首先要有一只結(jié)構(gòu)合理的教師隊(duì)伍,因此需要進(jìn)一步提高中青年教師的工程實(shí)踐能力.一方面教師自身必須不斷學(xué)習(xí)、不斷實(shí)踐;另一方面,有計(jì)劃地安排中青年教師到企業(yè)參加實(shí)踐培訓(xùn),培養(yǎng)一批理論知識深厚、經(jīng)驗(yàn)豐富、實(shí)踐能力強(qiáng)、德才兼?zhèn)?、勇于奉獻(xiàn)、訓(xùn)練有素的師資隊(duì)伍.

(三)建立實(shí)踐培養(yǎng)評價(jià)機(jī)制構(gòu)建工程實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量管理-監(jiān)控機(jī)制

良好的培養(yǎng)模式必須具備完善的評價(jià)機(jī)制, CDIO工程人才培養(yǎng)模式的考核評價(jià)以"過程"為基礎(chǔ),關(guān)注知識、技能的學(xué)習(xí)過程,關(guān)注實(shí)踐環(huán)節(jié)及工程應(yīng)用能力,力求知識與能力的協(xié)調(diào)統(tǒng)一.為確保工程實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展,借鑒現(xiàn)代企業(yè)全面質(zhì)量管理模型--PDCA循環(huán)管理模型,即按計(jì)劃(Plan)、實(shí)施(Do)、檢查(Check)和處置(Act)的順序?qū)嵤?shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與管理,針對軟件工程專業(yè)CDIO一體化工程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量管理-監(jiān)控機(jī)制.采取過程考核為主,學(xué)生自評、互評和教師評價(jià)相結(jié)合的方法;采用分組講解,成果展示等形式;對學(xué)生小組合作學(xué)習(xí)過程的效果、在項(xiàng)目開發(fā)過程中的參與程度、掌握新知識和新技能的能力以及綜合運(yùn)用知識解決問題的能力等方面進(jìn)行全方位評價(jià),完成實(shí)踐成績的綜合評定.

(四)構(gòu)建一體化工程實(shí)踐教學(xué)平臺

將專業(yè)培養(yǎng)方案、一體化課程計(jì)劃、教學(xué)大綱、項(xiàng)目資源、考核機(jī)制、質(zhì)量管理-監(jiān)控機(jī)制等整合在一起,構(gòu)建一體化工程實(shí)踐教學(xué)平臺.使學(xué)生在四年學(xué)習(xí)過程中做到:(1)明確學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標(biāo);(2)清楚相關(guān)體系和機(jī)制;(3)可以充分利用充足的工程實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目資源,為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供網(wǎng)絡(luò)平臺.

四、結(jié)束語

為了適應(yīng)國家"十二五"發(fā)展規(guī)劃和社會(huì)需求,提高軟件工程專業(yè)工程人才質(zhì)量,本專業(yè)采用國際先進(jìn)工程人才教育培養(yǎng)模式CDIO對軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行改革,完成一體化課程計(jì)劃設(shè)計(jì)、構(gòu)建一體化實(shí)踐教學(xué)體系、完善師資隊(duì)伍建設(shè),構(gòu)建理論與實(shí)踐相結(jié)合,技術(shù)與市場相結(jié)合的軟件工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系,以為國家、社會(huì)培養(yǎng)高質(zhì)量的工程專業(yè)人才.

表2 軟件工程專業(yè)一體化工程實(shí)踐教學(xué)體系框架

[1]王志英,蔣宗禮,楊波,等.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系與規(guī)范研究[J].中國大學(xué)教學(xué),2009(2):42-44.

[2]Edward Crawley.重新認(rèn)識工程教育:國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].侯佩華,沈民奮,陸小華,譯.北京:高等教育出版社,2009

[3]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略"CDIO"與產(chǎn)學(xué)合作和國際化[J].中國大學(xué)教育,2008(5):16-19.

[4]顧學(xué)雍.聯(lián)結(jié)理論與實(shí)踐的CDIO–清華大學(xué)創(chuàng)新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究,2009(1):11-23.

The Construction of Integrated Engineering Practical Teaching System based on CDIO

ZHANG Min,WANG Bao-feng,SHEN Lian-shan

(College of Information Engineering,Dalian University,Dalian 116622,China)

This paper makes a proposal for the teaching practice of Computer Science program with an integrated engineering practical teaching system based on CDIO.It elaborates the steps to develop the system including training objectives,plans for integrated curriculum and teaching practice;discusses conditions to be created for backing up the system from the aspects of faculty team building,analysis of practice conditions and the management-control system.

Engineering education mode;CDIO;Practical teaching system;PDCA

book=4,ebook=140

G642

A

1008-2395(2012)04-0093-04

2012-05-03

基金課題:遼寧省教育廳資助項(xiàng)目(GZ201245)"省普通高校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點(diǎn)專業(yè)"成果;遼寧省教學(xué)模式改革創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)"改革人才培養(yǎng)模式建設(shè)特色專業(yè)群為大連重點(diǎn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群服務(wù)"成果;大連大學(xué)教學(xué)改革基金資助項(xiàng)目"軟件工程專業(yè)CDIO一體化工程實(shí)踐教學(xué)體系研究與實(shí)踐"成果

張敏(1966-),女,大連大學(xué)信息工程學(xué)院副教授,博士,碩士生導(dǎo)師,主要從事數(shù)據(jù)挖掘,計(jì)算機(jī)教育研究;王寶鳳(1980-),女,大連大學(xué)信息工程學(xué)院講師,博士,主要從事互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究;沈連山(1955-),男,大連大學(xué)信息工程學(xué)院教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事計(jì)算數(shù)學(xué)研究.