基于CDIO工程教育的計算機科學與技術專業(yè)應用技術型人才培養(yǎng)模式的探索

郭麥成，杜松江 （長江大學工程技術學院，湖北 荊州434023）

按照教育部的部署，地方本科院校辦學都要逐步轉型為應用技術型大學，學校專業(yè)建設要以適應區(qū)域經(jīng)濟、適應企業(yè)需求為目標。針對培養(yǎng)本科層次應用技術類學生的要求，學院對往屆畢業(yè)生和學生工作的企業(yè)進行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)學院培養(yǎng)的學生與用人企業(yè)的各方面的素質(zhì)要求相差較大，知識層面缺乏解決工程問題的系統(tǒng)思路和方法，缺乏基本的抽象分析問題和獨立解決問題的能力，對工具和方法的應用不夠熟練，價值取向和職業(yè)規(guī)劃不夠成熟，工作責任心、職業(yè)素養(yǎng)欠缺。因此，迫切需要總結和分析現(xiàn)有專業(yè)建設的問題與不足，加快專業(yè)建設，培養(yǎng)出社會需要的一線工程師的應用技術型人才。

CDIO是美國麻省理工大學和瑞典皇家學院等4所大學研究的新型工程教育模式，CDIO表示構思、設計、實現(xiàn)以及運作，是以產(chǎn)品生產(chǎn)或項目開發(fā)過程為主線，通過強化工程專業(yè)中的實踐教學環(huán)節(jié)，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式開展專業(yè)課程的學習；培養(yǎng)學生的能力從工程基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統(tǒng)能力4個層面進行；教學組織上，強調(diào)學生的參與，實現(xiàn)從“以教師為中心，灌輸為主”到以“以學生為中心，主動學習”的轉變；課程設計上要充分體現(xiàn)構思、設計、實現(xiàn)和運作 （操作）［2］。

通過分析和充分的調(diào)研論證，CDIO工程教育模式是非常適合計算機科學與技術專業(yè)教育的，對提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)合格的適應社會需要的一線工程師具有良好的預期效果。

1 基于CDIO理念的工程教育培養(yǎng)模式

1.1 課程體系

根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展對計算機人才需求，計算機科學與技術專業(yè)發(fā)展是軟硬兼顧，以向軟件應用方向發(fā)展為主。結合CDIO的工程理念，以計算機科學與技術專業(yè)核心課程為課程框架，以應用技術能力培養(yǎng)為主線，從就業(yè)的崗位職位分析，構建適應以.NET和JAVA為應用技術的課程體系，如圖1所示。

該課程體系是以CDIO工程項目設計為導向、工程能力培養(yǎng)為目標的工程教育模式，通過項目設計將整個課程體系有機而系統(tǒng)地結合起來。其特點是，所有需要學習和掌握的內(nèi)容都圍繞項目設計這個核心，形成一個有機的整體。通過項目的教學方式，可以引導學生對專業(yè)課程產(chǎn)生濃厚的學習興趣，從而達到能力培養(yǎng)、綜合發(fā)展的目的。學院為了適應CDIO的培養(yǎng)模式，把本科4年按3＋1教學方式安排，即3年理論教學時間，最后1年集中實踐；把每個學年分為3學期制，每年的第3學期集中進行小型的項目設計；采用導師制，第1學年的第2學期末，由學生自由選擇導師，導師指導學業(yè)和參與導師組織的課題；建設創(chuàng)新實驗室，為學生搭建以團隊合作進行項目設計的課外平臺。

1.2 教學模式

基于CDIO的計算機科學與技術專業(yè)教學模式的項目，按規(guī)模和范圍劃分為3級：一級項目為計算機科學與技術專業(yè)核心能力要求的項目；二級項目為包含一組相關核心課程群、能力要求的項目；三級項目是為單門課程而設的項目 （以項目的方式做課程設計），旨在增強理解和培養(yǎng)相關能力。

1）一級項目 一級項目要求完整地、前后銜接地貫穿于整個教學階段，使學生得到構思、設計、實現(xiàn)、運作的系統(tǒng)訓練［1］，對應于計算機科學與技術的應用開發(fā)來說，就是需求分析、設計 （概要設計與詳細設計）、實現(xiàn)、測試與維護。4年本科教學中安排有2個一級項目訓練。

第1個一級項目從第1學年的第2學期結束由教師與學生雙向選擇，教師公布研究方向或應用特長，學生根據(jù)自己愛好主動參與，選擇指導教師并進入指導教師課題，一直到第4學年的第2個一級項目開始而結束。第1個一級項目通過指導教師的指導，將學生逐步引入應用開發(fā)領域，提高教師課題的參與度，逐步深入和提高應用開發(fā)的規(guī)模和水平。通過有針對性的重點指導，使學生了解應用項目的各階段和各自的內(nèi)容與關系，為后續(xù)課程的學習打下基礎，建立起工程項目或軟件工程的初步概念。

第2個一級項目是軟件綜合應用開發(fā)＋畢業(yè)設計。軟件綜合應用開發(fā)由企業(yè)工程師指導，建立企業(yè)軟件開發(fā)的工作環(huán)境和軟件開發(fā)環(huán)境，用類真實項目進行訓練。經(jīng)過相關課程與項目的訓練，要求學生利用所學知識，對一個產(chǎn)品軟件應用開發(fā)完整地展開構思、設計、實現(xiàn)、運用 （需求分析、軟件設計、編碼實現(xiàn)、測試維護），系統(tǒng)地完成一個工程實踐經(jīng)歷。畢業(yè)設計階段進入企業(yè)，參與企業(yè)的真實課題。二次一級項目的目的是讓學生從解決工程問題的角度學習專業(yè)知識，進而形成對計算機科學與技術工程的興趣，并初步掌握工程思維方法，在開發(fā)設計的合作中培養(yǎng)團隊協(xié)作意識、職業(yè)意識、責任意識。

2）二級項目 二級項目以相關核心課程群和相關能力要求為基礎［1］。作為一級項目的支撐，二級項目既是對相關課程群的綜合，也是對整個教學體系的補充，主要培養(yǎng)學生綜合應用相關知識的能力。課程體系中安排4次二級項目，以基礎語言課程群為基礎的學生成績管理系統(tǒng)設計；以網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫應用課程群為基礎的的C／S系統(tǒng)設計；以軟件工程與WEB開發(fā)應用為基礎的B／S系統(tǒng)設計；以操作系統(tǒng)與計算機組成與體系結構為基礎的計算機技術設計。這4次二級項目旨在加強該專業(yè)核心課程的學習與應用。

3）三級項目 三級項目是單門課程根據(jù)課程教學自身需要設立小規(guī)模實踐項目［1］，也可以成為以項目要求的課程設計，旨在加深和強化學生對課程內(nèi)容的理解與應用。

整個培養(yǎng)計劃是以一級項目為主線，以二級項目為支撐，以三級項目與核心課程為基礎，將核心課程教育與對專業(yè)的整體認識統(tǒng)一起來，并結合項目訓練對學生的自我更新知識能力、人際和團體交流能力以及對中型應用開發(fā)的掌握、運行和調(diào)控能力進行整體培養(yǎng)。

圖1 基于CDIO的計算機科學與技術專業(yè)課程體系

2 基于CDIO的專業(yè)培養(yǎng)計劃

基于CDIO的理念，結合學院對培養(yǎng)定位為“一線工程師”或稱為“現(xiàn)場工程師”的要求，在培養(yǎng)計劃的公共基礎課程設置上，要求包括工程師職業(yè)道德在內(nèi)的通識課程，加強職業(yè)規(guī)劃課程，加入計算機科學與技術應用開發(fā)的導引課程；以計算機科學與技術核心課程為基礎，選擇偏向軟件應用的重要課程，按照CDIO以項目為導向的原則，對這個課程體系的每門課程的要求，都按照構思、設計、實施、運行來設計實踐環(huán)節(jié)；除了在課堂上、實踐教學環(huán)節(jié)中要求始終培養(yǎng)誠信、責任、團隊意識外，在第2課堂各種活動和學科競賽中倡導培養(yǎng)學生的個人能力、團隊能力、系統(tǒng)調(diào)控能力，通過多渠道、多方式反復訓練和強化，逐步提高學生的素質(zhì)。

在教學方法上，采取項目驅(qū)動的教學方法，要求教師預先明確所授課程在該專業(yè)知識結構中的地位和作用，以及學生學習該課程應該掌握的基本知識和能力，特別強調(diào)相關知識和能力在實踐中的有機聯(lián)系。開課初期發(fā)布項目內(nèi)容，在授課的過程中從實際或已有知識中發(fā)現(xiàn)和提出問題，引導學生思考，并把學習知識與項目的實施內(nèi)容結合起來，邊學邊練；在項目實施過程中提高興趣，在學習中深化項目，學中用，用中學，引導學生主動學習，促進學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的養(yǎng)成。

強調(diào)學習效果考核的多樣性，強調(diào)學習的過程化，要求實踐性強的課程過程化考核比例占60%以上。通過學習記錄、總結、項目報告、設計評估、自評、互評、論文、課堂交流、合作成效等方式考核，對理論知識的考核采取筆試、一頁開卷等形式，改變對學生學習的簡單考核和評價。在學習構架上，建立教學計劃、教學方法和考核方法之間的互相支持、良性互動的構架。

3 基于CDIO的實施過程

2006年學院對教育教學進行了第一次大的改革，明確了培養(yǎng)定位為“一線工程師”的高級實用特色人才。在該定位與要求下，計算機科學與技術專業(yè)與北京全美教育技術服務有限公司 （ATA）進行合作培養(yǎng)，按市場人才崗位需求結合計算機科學的最新技術與工具修訂人才培養(yǎng)方案，結合微軟現(xiàn)場工程師的要求，采用以項目為主導的理論與實踐相結合的人才培養(yǎng)模式，邊學邊做，理論指導項目，以項目的需求加強了理論的學習。加強了校企合作，先后與“上海微創(chuàng)公司”、“深圳怡拓電腦有限公司”、“北京石油技術研究所”等企業(yè)合作，頂崗實習，參與企業(yè)的研發(fā)。校內(nèi)教師以導師制的方式，帶領學生參與教師課題。近期對2006年實施教學改革的畢業(yè)生來看，這屆學生是工作最好、最受歡迎的一屆學生，大部分學生已經(jīng)進入企業(yè)的核心研發(fā)隊伍。

2008年學院再次進行教育教學改革，提出“2個壓縮、2個加強”教學改革，即壓縮總的教學學時，壓縮理論教學學時，加強實踐教學學時，加強學生適應社會能力的培養(yǎng)。計算機科學與技術專業(yè)進行了教學改革，學生的實際動手能力有了更大的提高。

2013年學院教育教學再次深入進行特色專業(yè)建設改革，全體專業(yè)教師以CDIO理念為指導，梳理以往教育教學的成功和缺失，確立改革內(nèi)容，明確要探索與實施的內(nèi)容，主要做了如下工作。

3.1 以教學研究推動教學改革

在學院教育教學改革的大力推動下，配合學院應用技術型大學轉型，基于CDIO理念，探索人才培養(yǎng)的新模式，成功申報并批準了湖北省教學研究課題《獨立學院計算機科學與技術特色專業(yè)建設的研究與實踐》。通過該課題的研究，將CDIO工程教育模式引入到專業(yè)建設之中，指導專業(yè)建設，改革人才培養(yǎng)方案；改革培養(yǎng)模式，把工程的基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統(tǒng)能力方面的培養(yǎng)融合到教學的過程之中［3］；改革教學方法，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習；加強教師培養(yǎng)，以建設一支結構合理的“雙師型”教師隊伍為目標；以實訓基地建設為突破口，建立并完善實訓體制，突出學生的專業(yè)核心技能培養(yǎng)；以校企合作為途徑，深化與企業(yè)的戰(zhàn)略合作，利用雙方資源，建立聯(lián)合人才培養(yǎng)的新模式，共同開展專業(yè)建設。專業(yè)教師圍繞省級課題，申報成功多個課題和課程建設項目。

3.2 師資隊伍建設

師資隊伍素質(zhì)、能力和水平是改革成敗的關鍵因素。依靠學院的政策支持，走“專兼結合、以專為主”之路，通過引進緊缺教師，改善教師隊伍結構，從企業(yè)、社會引進一批既有理論修養(yǎng)，又有實干技能的“雙師型”計算機教師；采取“請進來、走出去”的方法，在本地企業(yè)聘請有豐富實踐經(jīng)驗的專家或?qū)I(yè)技術人員作為兼職教師；挖掘內(nèi)部潛力，培養(yǎng)教師能力：第一，選派中青年教師定期到IT企業(yè)掛職鍛煉，積累實踐經(jīng)驗，自覺做到理論與實踐結合；第二，安排青年教師赴科研、企業(yè)單位進行專業(yè)實習實踐，直接接觸工程實際，掌握該專業(yè)全面技術；第三，加強院內(nèi)科研與實踐教學環(huán)節(jié)，提高教師專業(yè)實踐的技能。

3.3 實踐實訓基地建設

構建以校內(nèi)校外為一體的實踐實訓基地，學院與荊州國家級經(jīng)濟開發(fā)區(qū)共同建設省級實訓實習基地，在基地中與信息技術為主的企業(yè)聯(lián)合建立實習基地，共同培養(yǎng)學生。與深圳易思博信息技術有限公司聯(lián)合，按軟件開發(fā)的企業(yè)環(huán)境和資源環(huán)境建設校內(nèi)實訓基地，目前已建成使用。

4 結語

基于CDIO的教學模式的改革，是需要長期堅持的工作，需要付出艱苦的努力，最重要的任務是學校教師的觀念轉變，教師的工程意識、職業(yè)素質(zhì)和工程能力的提高，學校的各職能部門的配合和支持。

［1］ （美）克勞雷 .重新認識工程教育：國際CDIO培養(yǎng)模式與方法 ［M］.顧佩華，沈民奮，陸小華 譯 .北京：高等教育出版社，2009.

［2］ 顧佩華，沈民奮，李升平，等 .從CDIO到EIP－CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養(yǎng)模式探索 ［J］.高等工程教育研究，2008（1）：12－20.

［3］ 劉周，徐本川，羊海燕 .應用技術型人才培養(yǎng)模式探索——以西南科技大學城市學院為例 ［J］.中國大學生就業(yè)，2014（8）：55－59.