基于CDIO教育理念的計算機應用型人才培養模式研究

毛伊敏，胡 健

(江西理工大學應用科學學院，江西贛州341000)

CDIO工程教育模式是近年來國際、國內工程教育改革的最新成果［1］.從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得基金會巨額資助，創立了CDIO工程教育理念，CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)［2］，它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，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［3］.CDIO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，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［4］.依據CDIO工程教育模式，不斷探索CDIO本土化應用研究，近年來，從教學模式和素質教育模式兩大領域著手，堅持以人為本，根據社會需求進行人才培養模式改革與實踐，以項目為載體，讓學生經歷從構思、設計、應用、運行的完整流程，從而全面提高學生項目設計能力、創新思維能力、技術應用能力和實際操作能力.

1 培養方案框架的搭建

傳統培養模式存在“教與學、理論與實踐、學校與企業”相互脫節的問題.教學體系以教師為中心，堆積知識，缺乏前后聯系與工程應用實踐，有知識但能力差，使得學生缺乏學習主動性，存在不知學有何用以及如何用的困惑，導致不愿學、學不好、不會用、學完丟的現象.針對這個現象，依據CDIO工程教育理念［5-8］，搭建培養方案框架如圖1所示.

2 教學實施

2.1 建設高素質的師資隊伍

通過產學研基地的建立，鼓勵和支持專業教師積極參加專業技能的培訓，加強實踐經驗的交流，提高教師實踐教學水平;按專業知識需求加快對國內優秀人才的引進工作，改善教師的學源結構，提高專業師資隊伍的整體素質;邀請企業實踐經驗豐富的工程師到學校兼職指導學生的實踐課程，加強學生的實踐動手能力.

2.2 教學改革

2.2.1 整合教學內容

針對上述課程內聚度較低、課程間耦合度偏高，導致課程系列連貫性差，教學內容交疊現象嚴重問題，對匯編語言、計算機組成原理、接口技術專業課程的教學內容進行更新與整合，對系列課程之間的銜接關系進行了探討，整合系列課程涵蓋的課程內容，減少課堂教學時數，增加實驗課時，加強學生動手能力.

圖1 培養方案設計框架

2.2.2 改革教學方法和教學手段

突破原有的以教師為主導的單向教學模式，始終圍繞培養和提高學生掌握知識和運用知識分析問題、解決問題的能力來組織教學，教師充分利用現代教育技術，采用雙向互動的教學模式、案例法等先進的教學手段和方法，結合自己的研究方向和課題向學生傳授最新的、實用的專業知識.

2.3 建設產學研互助平臺

2.3.1 建設實習基地

建立示范性實習基地，學生通過參觀和接受企業技術人員的培訓，拓寬視野和專業知識面，將所學的理論知識在工作實踐中找準定位;建立合作培養實習基地，讓學生參加基地項目活動并接受小規模的軟件系統開發實訓，鍛煉學生實際分析問題和解決問題的能力，提高其專業技能.

2.3.2 參加實訓

通過與企業緊密合作，把企業生產研發項目引入教學，校企共建項目教學團隊，專兼職教師共同指導學生進行教學項目與生產性項目實訓，強化學生軟件設計的就業能力的培養.

2.3.3 完善實驗體系

按專業需求特性劃分，完善實驗室的建設，使其提供的實驗能有效地覆蓋實驗教學環節的多種實踐能力的要求，采用開放式管理模式，使學生能充分使用實驗室設備，編寫與理論課程體系相配套的實驗教學指導書，不斷提高實踐教學質量.

3 訂制關鍵過程

在培養方案的設計框架中，以課程系列作為關鍵過程，一方面體現了知識和能力之間的關聯;另一方面也可避免各課程知識之間不必要的重復，便于按照項目生命周期的要求來組織教、學和做［9-10］.關鍵過程是學生能力培養，其要點如下:

3.1 基本個人能力

3.1.1 數學系列

軟件是對現實世界的模擬，為此需要計算機應用人員具有良好的數學建模能力.主要課程包括:微積分、線性代數、概率論和數理統計等.

3.1.2 計算理論系列

計算理論系列課程是指運用計算機進行軟件開發所需的計算數學知識相關的課程，是培養學生軟件開發能力的基礎.主要課程包括:離散數學、數據結構、算法分析與設計和編譯原理等.

3.1.3 計算系統系列

計算系統系列課程是指與進行軟件開發所需的軟硬件系統基礎知識相關的課程，是培養學生軟件開發能力的基礎.主要課程包括:操作系統、軟件工程基礎、數據庫系統、信息系統基礎、計算機系統基礎、計算機網絡原理等.

3.1.4 工程實訓系列

通過工程實訓系列實踐，掌握應用研究的過程和方法，培養學生軟件應用的綜合分析能力.主要課程包括:工程實訓、畢業實習、綜合論文訓練等.

3.2 人際能力

3.2.1 人文素質系列

軟件是知識密集型的產品，需要從業人員具有良好的身體素質和心理素質.通過人文素質系列課程的學習和實踐，培養學生具有健康的體魄和良好的協作溝通交流能力和融入社會的能力.主要課程包括:形勢與政策、馬克思主義基本原理、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”重要思想概論、大學生心理健康教育、體育及全校選修課等.

3.2.2 外語系列

軟件人才需要具有國際化視野，通過不間斷的外語教育，強化學生外語應用能力，為學生了解IT文化奠定基礎.主要課程包括:基礎英語或日語、英語或日語聽說.

3.2.3 創新創業系列

創新創業是工程教育的高級階段，也是工程教育的目標之一.通過創新創業系列課程，使學生了解學科應用的前沿技術和理論，掌握創新的思維方式，知曉創業的過程，培養學生的創新意識和創業能力.主要課程包括:軟件工程前沿與創新、科技發展與創新等.

3.3 產品、過程和系統的構建能力

3.3.1 開發工具系列

開發工具系列課程是指與進行計算機軟件開發所需的程序設計語言、開發環境等知識相關的課程.主要課程包括:C/C++程序設計基礎、可視化程序設計基礎、匯編語言程序設計、面向對象編程與設計、用戶界面設計與評價和軟件測試技術等.

3.3.2 基礎設計系列

目的使學生能更好地理解所學的專業基礎知識，加深對專業的初步認同，培養學生對基本軟件開發工具的使用能力.主要課程包括:C/C++程序設計實踐、軟件實用技術實踐Ⅰ和軟件實用技術實踐Ⅱ等.

3.3.3 計算機應用技術系列

軟件工程技術系列課程是指與進行大型軟件開發所需的軟件項目開發技術知識相關的課程.主要包括:軟件體系結構、大型數據庫技術、軟件開發架構平臺技術、高級3D動漫制作、3D游戲開發、游戲架構與策劃、硬件描述語言與數字系統設計、嵌入式DSP軟件開發等.

3.3.4 專業設計系列實踐

通過專業設計系列實踐，學生能夠利用專業的開發環境和工具，綜合運用所學的專業理論知識，進行應用軟件項目的設計與實現，培養學生對專業知識的綜合運用能力.主要課程包括:軟件工程工具與環境實踐、應用軟件設計技術綜合實踐等.

3.3.5 工程實訓系列

學生在實際工程項目環境下，以團隊為單位，進行實際軟件應用項目的開發，培養學生的工程實踐能力.主要課程包括:軟件工程實訓、項目實踐等.

4 質量控制體系

教學質量的保障，離不開質量監督機制.為了保證計算機應用型人才的培養質量，實現人才培養過程的優化管理與控制，必須設計規范的教學管理和監控制度，其結構圖如圖2所示.

圖2 教學管理和監控制度結構圖

4.1 教學質量管理制度

教學管理機構由三部分組成，第一部分是系主任全面領導教學管理，第二部分是教研室負責專業建設工作，第三部分是系成立的專業建設委員會和教學工作專家組負責專業建設及專業建設和教學過程的指導與監督工作.通過教學管理機構實施一系列教學質量管理制度，有效地保障教學質量.

4.1.1 定期開展教學研討會，組織教學法活動

制定了常規的教學研討活動，組織教師對教學過程中出現的問題、教學方法和教學組織過程進行討論，同一課程群的教師對課程內容和更新的教學內容進行分析和探討，及時調整教學內容，從而不斷提高教學水平.通過教學研討，不斷強化教職工的兩個意識，即人才培養適應人才需求的意識以及創新應用能力培養的意識，并主動將這種意識貫徹到每一門課程的教學過程中.

4.1.2 采用各種方式督促教師的教學工作

學校組織考評專家組聽課，組織學生進行中期教學座談會和網上投票等方式督促教師的教學工作.如江西理工大學采用多種方式督促教師的教學工作，取得了一定的成績.根據學校考評專家組聽課和學生意見反映的情況來看，本專業教師上課的優良率達85%.近五年來，有8位教師指導的畢業設計論文獲校級“優秀畢業設計論文”.

4.2 教學監控制度

教學質量管理過程中，教學信息的收集和反饋具有十分重要的作用.我們根據人才培養方案，建立了完善的教學質量評估體系，對計算機專業應用型人才的整個培養過程進行多層次評估，并將信息反饋到質量控制體系中，對教學質量進行監督與控制.

4.2.1 課程教學的質量評估與監控

考評專家定期對課程建設的質量、進度進行檢查評估.對課堂教學和實驗進行隨堂聽課.根據學生的課堂表現、完成作業情況、課后答疑、專家聽課意見、考試成績、問卷調查、后續課程反映等情況，評價學生某門課程的能力和素質.使教師能及時獲得準確、可靠的學習效果信息，實現教學過程的最優化.

4.2.2 實踐教學的質量評估與監控

實踐教學是與課堂理論教學并行的一種教學方式，同時也是一種培養學生實踐應用能力和創新能力最好的教學方式.對于實踐教學環節的質量評估與監控，主要是考查學生的理論知識、實際動手能力、獨立完成實驗能力和實驗報告的質量等方面.通過對實驗前預習報告的檢查、實驗涉及的理論知識的檢查、實驗過程中實驗技能和動手實踐能力的考察、實驗結果的驗收和成績評定、實驗報告的批改等，對學生的知識和能力進行考核和指導，并及時與課程任課教師或指導教師溝通，提出改進意見，進一步提高實踐教學質量.

4.2.3 畢業設計的質量評估與監控

畢業設計是學生在畢業前學習、深化、拓寬知識的最后綜合訓練階段，也是對學生綜合素質與實踐能力培養效果的全面檢驗.為保證畢業設計質量，我們編制了畢業設計指導書，對畢業設計選題、設計過程、畢業論文撰寫及答辯等全過程進行了詳細的規定，提出了明確要求.從前期、中期和后期三個環節組織集中檢查，對論文的選題、工作進展和總體質量進行全方位的嚴格監控和質量反饋控制.

［1］姜春艷，吳克壽.CDIO工程教育教學模式在OOAD課程教學中的探索與實踐［J］.計算機教育，2010，(14):24-29.

［2］李堅強，王志強，薛麗萍.基于CDIO模式的嵌入式系統教學研究與探討［J］.計算機教育，2010，(12):122-124.

［3］周倜，李學慶，李立新，等.CDIO教育模式下工程型軟件人才培養的探討(英文)［J］.計算機教育，2010，(9):36-40.

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［5］陳啟元，任勝兵，胡志剛，等.工科大學生CDIO能力成熟度評估與改進體系研究［J］.中國高等教育，2009，(8):31-33.

［6］施國萍，唐治中.CDIO教學改革新思考［J］.中國現代教育裝備，2009，(17):83-85.

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［8］王碩旺，洪成文.美國麻省理工學院工程教育的經典模式——基于對CDIO課程大綱的解讀［J］.理工高教研究，2009，28(4):116-119.

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［10］顧佩華，李異平，沈民奮，等.以設計為導向的EIP-CDIO創新型工程人才培養模式［J］.中國高等教育，2009，(Z1):47-49.