基于CDIO構建一體化工程實踐教學體系

張 敏,王寶鳳,沈連山

(大連大學 信息工程學院,遼寧大連 116622)

基于CDIO構建一體化工程實踐教學體系

張 敏,王寶鳳,沈連山

(大連大學 信息工程學院,遼寧大連 116622)

針對軟件工程專業實踐教學建設,提出基于CDIO工程教育模式構建一體化實踐教學體系;詳細論述實踐教學體系的構建步驟,包括確定人才培養目標、設計一體化課程計劃、構建實踐教學體系;最后,從師資隊伍建設、實踐條件分析及管理-監控體系等個方面討論實踐教學體系支撐條件的構建內容.

工程教育模式;CDIO;實踐教學體系;PDCA

實踐教學作為教學過程的重要環節,是培養學生應用能力的重要手段,是實現人才培養目標的有效途徑和重要保證[1].軟件工程專業是一個迅速發展的工程化專業,也一直是社會需求最為旺盛的專業,但同時對從業人員的要求也越來越高,不僅要求具備專業知識,而且要具有較強的動手能力和知識綜合運用能力,具有良好的職業道德和誠信,善于進行人際交流和團隊協作,能夠不斷的自我學習、自我充實.然而以往傳統理工科人才培養模式,是以基礎理論知識和針對個人動手能力的實驗構成了實踐教學的主體,存在著實驗機制死板,與實際應用結合不緊密;課程之間相關性和連續性差,使得學生只見樹木,不見森林,沒有整體的項目思路,不能理解軟件工程技術的精髓;學生過于關注技能,反而對工程管理、項目規范、項目文檔編制、團隊協作和溝通等必備素質不夠重視,因此難以滿足企業對具備綜合素質人才的要求,難以很快融入現代IT企業的運作等問題.為此,我們依據卓越工程師培養計劃,提出基于CDIO一體化實踐教學體系,著力提高學生實踐創新能力,培養行業企業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等4所高校于2000年共同提出并倡導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是構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)、運作(Operate)四個英文單詞的縮寫,它是現代工業產品從構思研發到運行改良乃至終結廢棄的生命全過程,CDIO工程教育理念就是要以此全過程為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程,培養學生的工程能力,此能力不僅包括個人的學術知識,而且包括學生的終生學習能力、團隊交流能力和大系統掌控能力[2].

CDIO理念不僅繼承和發展了歐美20多年來的工程教育理念,更具有可操作性.CDIO提出一個愿景(vision),即培養有專業技能、有社會意識和有企業家敏銳性的工程師;以及將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面的培養大綱(詳見表1),大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標,在注重培養學生扎實的工程基礎理論和專業知識的同時,努力將教育過程放到工程領域的具體情境中,經過近似于實際工程場景的實踐訓練,造就新一代高水平工程師.

二、構建CDIO一體化工程實踐教學體系

(一)科學合理地制定人才培養目標

CDIO認為,應用型工程教育有4個重要的利益相關者集團:學生、工業界、大學教師和社會[2].專業人才培養目標和培養方案的確定依賴于對所有利益相關者需求的全面分析和調查.IT業界是軟件工程專業教育的主要利益相關者,與其深入合作探討業界對畢業生職業資格要求,了解新技術和開發平臺應用情況和未來幾年區域經濟或產業結構調整對畢業生需求的影響情況等,將其

表1 CDIO能力大綱

作為確定人才培養目標、培養方案制定的參考,加強人才培養目標、課程計劃制定的科學性和合理性.

(二)構建一體化課程計劃

嚴格按照教指委頒布的《軟件工程專業規范》的要求設置專業學科核心課程,保證理論課教學的系統性和邏輯性,幫助學生構建完整的專業知識體系;同時,以IT行業實際需求為導向來設置培養體系標準,重視培養學生的工程實踐和創新能力,促進學生的職業生涯發展.以能力培養為本位,以綜合性的工程實踐項目為骨干,將理論教學、實驗教學與工程實踐集于一體,完成個人能力、人際交往能力以及軟件開發和系統構建能力的培養,構建一體化課程計劃.

(三)全面構建工程實踐教學體系

CDIO工程教育模式旨在通過學生參與從設計、實施到運行、維護整個生命周期的具體工程項目研發,加深對知識的理解,體會知識的實踐作用,以得到通用的能力,進而能夠處理解決一般的工程項目全生命周期中產生的各種問題.為此,軟件工程專業工程實踐教學體系以三級項目為架構,統籌安排配置各項教學實踐活動,將基礎課程、專業課程、實踐課程等內容及應達到能力目標融于項目之中,使整個課程體系以項目為主線,通過整體規劃課程項目、學期項目、畢業設計、綜合項目和課外科技活動等循序漸進地提高學生綜合實踐應用能力.

1.三級項目架構

一級項目:包含本專業主要課程和能力要求的實訓項目,要求能夠貫穿于整個學習過程,使學生能夠得到構思、設計、實施、運作的系統訓練.為此,設計二類一級項目實訓,其中一類為初級導引項目,一類為高級設計項目(如:企業實踐、畢業設計).設置一級初級導引項目是為了使學生能夠通過對一個簡單的項目的開發,了解本工程專業的核心內容與實際工作的關系,激發學生的學習興趣,進行初步的工程技術訓練以及構思與設計的訓練,初步建立起軟件工程專業的整體概念.設置一級高級設計項目是要求學生采用當前企業流行的新技術,對一個軟件項目進行完整的構思、設計、實施和運作,從而完成一個系統的工程項目實踐.在這項實踐中,可以培養學生的綜合知識運用能力、團隊合作能力、職業素養和職業道德、人際交流能力等諸多方面的能力,該項目的實訓安排在校外實習實訓基地進行,由企業中有豐富經驗的開發人員承擔實訓工作,學生在這里是以企業員工的身份參與到企業項目設計中去,從中可以了解到國內最新技術的運用、體驗到企業的文化、感受到企業工作的氛圍并獲得實際工作的經驗.通過真實的企業環境、真實的實訓項目、真實的項目經理、真實的工作壓力和真實的工作機會,進一步培養學生的工程能力和職業素質.

二級項目:包含相關課程群能力要求的實訓項目,以作為對一級實訓項目的支撐.既是對相關課程群的綜合,也是對整個教學體系的補充.主要培養學生綜合運用數門相關主要課程的知識解決問題,學生可以從中獲得如何熟練運用多門課程學到的知識的能力,不再面對孤立的一門門課程,避免以往課程模塊分割,知識點不成體系,使學生無法形成系統認識,更無法建成工程化思想的弊端,對于創新思維能力和終生學習能力的培養有重要作用.

三級項目:是單門課程內容的實訓項目,屬于小規模的實訓,主要以掌握本課程知識的運用為目的.在三級項目的實驗教學中,要減少驗證性實驗,有計劃地開設設計型、綜合性、創新性實驗項目,增加課程設計環節,使學生初步體會構思、設計、實施、運作的全過程,充分調動學生的自主性,開發他們的思維潛能.

2.各實踐環節在三級項目架構中的地位和作用

根據軟件工程專業培養標準體系及三級項目架構,全面系統地安排各項實踐教學環節.把實驗、實習、課程設計、實訓和課外活動等各個實踐環節有效地配合和銜接起來,為學生提供系統連貫的實踐機會和創新能力的訓練機會,通過整體設計其內容,形成一個有梯度、有層次、有階段性的一體化工程實踐教學體系.在每個學期均安排有不同的實踐教學環節,保證工程實踐訓練四年不間斷.一體化工程實踐教學體系框架詳見表2,其中由課內主要完成:三級項目中的課程實驗,二級項目的課程群設計及部分一級項目,如:初級導引項目.由課外完成:創新項目、教師項目、社團活動;參加各級各類大賽等一級項目.由企業完成:對低年級的認識實習和高年級的企業實訓.

三、支撐條件構建

(一)校企聯合建設實踐教學基地

為切實落實應用型工程人才培養方案,確保學生工程實踐能力的提高,校企聯合實踐教學基地的建設是必不可少的.目前,本專業校企聯合培養已逐步由"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展.將合作時間由大四一年擴展到整個大學四年,將合作內容由畢業實踐延展到整個培養過程的各個實踐環節,讓學生在一年級到企業見習,近距離接觸企業,了解行業現狀,增進感性認識,確定學習目標;二、三年級利用小學期進入企業進行短期實訓,完成綜合項目的設計與開發;四年級利用一年的時間進入企業實訓,完成企業級項目研發和畢業設計,體驗企業文化,培養團隊合作意識,強化企業工程實踐能力.校企聯合實踐基地的建設為基于CDIO的工程人才培養提供良好保障.

(二)加強師資隊伍建設提高中青年教師的工程實踐能力

師資隊伍是人才培養質量的保證,要培養具有工程實踐能力和創新能力的軟件工程專業人才,首先要有一只結構合理的教師隊伍,因此需要進一步提高中青年教師的工程實踐能力.一方面教師自身必須不斷學習、不斷實踐;另一方面,有計劃地安排中青年教師到企業參加實踐培訓,培養一批理論知識深厚、經驗豐富、實踐能力強、德才兼備、勇于奉獻、訓練有素的師資隊伍.

(三)建立實踐培養評價機制構建工程實踐教學質量管理-監控機制

良好的培養模式必須具備完善的評價機制, CDIO工程人才培養模式的考核評價以"過程"為基礎,關注知識、技能的學習過程,關注實踐環節及工程應用能力,力求知識與能力的協調統一.為確保工程實踐教學質量,實現可持續性發展,借鑒現代企業全面質量管理模型--PDCA循環管理模型,即按計劃(Plan)、實施(Do)、檢查(Check)和處置(Act)的順序實施實踐教學體系的構建與管理,針對軟件工程專業CDIO一體化工程實踐教學體系構建實踐教學質量管理-監控機制.采取過程考核為主,學生自評、互評和教師評價相結合的方法;采用分組講解,成果展示等形式;對學生小組合作學習過程的效果、在項目開發過程中的參與程度、掌握新知識和新技能的能力以及綜合運用知識解決問題的能力等方面進行全方位評價,完成實踐成績的綜合評定.

(四)構建一體化工程實踐教學平臺

將專業培養方案、一體化課程計劃、教學大綱、項目資源、考核機制、質量管理-監控機制等整合在一起,構建一體化工程實踐教學平臺.使學生在四年學習過程中做到:(1)明確學習內容和目標;(2)清楚相關體系和機制;(3)可以充分利用充足的工程實踐教學項目資源,為學生自主學習提供網絡平臺.

四、結束語

為了適應國家"十二五"發展規劃和社會需求,提高軟件工程專業工程人才質量,本專業采用國際先進工程人才教育培養模式CDIO對軟件工程專業人才培養方案進行改革,完成一體化課程計劃設計、構建一體化實踐教學體系、完善師資隊伍建設,構建理論與實踐相結合,技術與市場相結合的軟件工程應用型人才培養體系,以為國家、社會培養高質量的工程專業人才.

表2 軟件工程專業一體化工程實踐教學體系框架

[1]王志英,蔣宗禮,楊波,等.計算機科學與技術專業實踐教學體系與規范研究[J].中國大學教學,2009(2):42-44.

[2]Edward Crawley.重新認識工程教育:國際CDIO培養模式與方法[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.工程教育改革戰略"CDIO"與產學合作和國際化[J].中國大學教育,2008(5):16-19.

[4]顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO–清華大學創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目(GZ201245)"省普通高校本科工程人才培養模式改革試點專業"成果;遼寧省教學模式改革創新實驗區"改革人才培養模式建設特色專業群為大連重點工業產業集群服務"成果;大連大學教學改革基金資助項目"軟件工程專業CDIO一體化工程實踐教學體系研究與實踐"成果

張敏(1966-),女,大連大學信息工程學院副教授,博士,碩士生導師,主要從事數據挖掘,計算機教育研究;王寶鳳(1980-),女,大連大學信息工程學院講師,博士,主要從事互聯網技術研究;沈連山(1955-),男,大連大學信息工程學院教授,碩士生導師,主要從事計算數學研究.