基于CDIO—CMM理念計算機課程培養體系的構建

謝鵬

摘 要：詳細分析了CDIO模型各階段優勢并借鑒CMM能力培養模式，著重研究 CDIO-CMM的人才培養方案的基本內涵，包括培養目標、培養要求和課程設置。CDIO-CMM培養方案結合能力成熟度模型，可以使計算機專業學生形成良好的工程能力，同時培養“互聯網+”思維，大幅提高培養方案的效果。

關鍵詞：CDIO-CMM模式；計算機課程；能力成熟度；互聯網+

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）09-0108-03

0 引 言

CDIO （Conceive， Design， Implement， Operate）代表構思、設計、實現和運作，是“做中學”原則和“基于項目的教育和學習”的集中體現。CDIO由美國Massachusetts Institute of Technology和瑞典三所頂級工程類大學共同倡導提出，也是新的教育理念，由很多工業強國優秀工程師共同創造。CDIO非常重視計算機專業學生工程實際能力和專業知識的培養，培養的目的是既要達到良好的職業操守也要有良好的一線工作能力的優秀的計算機專業學生。

工程師們通過對系統生命周期的長期實踐經驗總結出CDIO。CDIO將計算機專業的能力從初級到高級共分為四個部分，分別為基本操作、熟練掌握、團隊協作能力和系統協調能力。工程實踐是課程設計中最重要的一環。首先應學好理論知識，打好基礎；其次，要樹立書本知識是綱，工程實踐能力是目的的思想，充分重視工程實踐；最后，將課堂和現代學習工作/實驗室相互補充，互相促進，進行以主動性、實驗性、分組學習為特征的活動。通過CDIO-CMM各過程的訓練使計算機專業學生達到擁有良好工程實踐能力的目標。

美國、英國、德國等國家對上百年的工程教育經驗加以總結提升，最終得出了CDIO改革的理念，精準概括了工程能力、實施和評測的十二個抓手。截至目前，全球有近百所高校加入了CDIO組織，僅國內就有幾十所高校參加，效果良好。CDIO標準如表1所列。

表1 CDIO標準

標準編號 標準內容

標準1 專業培養

標準2、3、4 課程開發

標準5、6 實踐、場所

標準7、8 經驗共享

標準9、10 教師能力

標準11、12 考核評估

1 CDIO-CMM的教育理念介紹

空軍工程大學依照CDIO工程教育理念，借鑒軟件能力成熟度模型（Capability Maturity Model， CMM）構建CDIO-CMM能力成熟度模型，將工程能力劃分為入門級、基礎級、較高級和專業級四個不同的階段。

入門級一般指大學一年級。在這期間主要學習一些基礎課程，同時還應注重對學生進行情感、意志、興趣、性格、思想、人生觀、價值觀、世界觀等人文素質教育，著重對學習研究、知識積累、邏輯分析、事物判斷、批判吸收、懷疑精神、緊急情況處理等方面的培養及學生在整個過程中的團隊協作、職業操守的培養。

基礎級主要指大學二年級，通過大學一年級的學習，已經學習了高等數學、大學英語、計算機基礎等課程，對事務有了基本的了解，可以在企業導師的指導下參加CDIO項目。這一階段可以開設CDIO課程，培養學生解決問題的能力以及善于創造性、批判性思考的習慣。

較高級主要指大學三年級，學生已經學習了基礎課程和大多數專業課程，應該能熟練掌握專業知識，通過系統訓練可以熟練運用CDIO原理執行實施項目，解決項目中遇到的困難，并積極總結其中的問題及規律。

專業級主要指大學四年級。經歷前幾年的學習后，學生已完成全部的專業課程，同時也形成了相對成熟的工程實踐能力，通過多種多樣的專業實踐，結合導師的正確指導，詳細對照CDIO步驟逐步解決實際問題。獨自查找不足，充分發揮主觀能動性，靈活找尋解決方法，通過此種方法循環往復，經過一段時間的培養可以成為高素質人才。

2 傳統計算機專業教學模式的不足

首先，由于理論學習與實踐運用相背離，因此不能及時將所學知識轉化為實踐能力。目前的計算機專業教學課程首先從計算機基礎、計算機通信等基礎課程開始，之后學習C語言等專業基礎課程，然后學習數據庫、Java、計算機通信等專業知識，最后學習包括C、C++、Java、Visual Basic、Web程序設計、VFP數據庫程序設計（包括VisualFoxPro、Access、MySQL）等。課程這樣安排的弊端是每門課的重點相對獨立，不利于學生更好的學習，融會貫通。現在對計算機專業的要求越來越高，傳統的教學模式暴露出諸多缺點。進入用人單位后缺乏實踐經驗，不能直接工作，還需要花費培訓費用，穩定性不高。

其次，傳統的考核方法中理論考試和實踐考試分離，考核方法單一。只關注結果的考核評價具有較濃的功利色彩，對計算機專業學生的考核只對照課程大綱完成相應知識點的復習，而忽略了實際操作能力的培養和提升，導致知識與實際運用能力極不協調，考核結果具有很大的不公正性，嚴重影響計算機專業學生實際運用相關知識的積極性。

最后，在目前的課程中，計算機專業學生的自學、獨立思考、團隊合作和人際溝通的能力相對缺乏。近些年計算機飛速發展，相關技術更新換代更加頻繁，目前教學的一些課程已經不能滿足社會發展的需要。學校使用的教材陳舊，且由于惰性思想和思維慣性，認為目前是最好的，不想更新或者更新速度跟不上現實的發展。教學側重理論，教授專業課程的教師一般沒有豐富的實踐經驗，不愿去過多地探究計算機專業學生的思想和體驗，缺乏交流、互動，極少能做到因材施教，忽略了對計算機專業學生自學、獨立思考、團隊工作和人際溝通能力的培養，導致目前培養出的計算機專業學生缺乏實踐能力，更談不上優秀的職業道德和責任感。

3 建立基于CDIO-CMM模式的計算機專業教育培養體系

CDIO模式的計算機專業教育培養體系強調面向實際應用問題時應以主動探索掌握技術知識關聯性的方式進行工程實踐學習，所以筆者結合CDIO的思想方法，以計算機專業為例，進行計算機專業培養體系的改革嘗試。將CDIO理念貫徹在教學和實踐中。

通過CDIO-CMM一系列方案，學生能夠得到全面、專業的訓練和指導，使學生的CDIO工程能力由入門級循序漸進過渡到應用專業級，成長為一名優秀的工程師。由此，基于CDIO-CMM制定的人才培養方案可以培養出具有一定人文道德素質、良好團隊協作精神、學科理論基礎知識扎實、能綜合運用專業知識分析和解決實際工程項目問題、具有產業實踐經驗的高素質人才。基于CDIO-CMM模式的計算機專業教育培養體系框架如圖1所示。

4 基于CDIO-CMM理念的教學模式改革構思和嘗試

基于CDIO-CMM理念的計算機專業教學模式改革構思，充分參照了CDIO的實施過程和由結果檢驗的12條標準。在此基礎上進行“一體化教學”和“項目式教學”的改革嘗試，以能力培養為主線、以任務做驅動，將理論和實踐良好結合。通過項目12個完整的訓練過程，寓教于樂，促使學生取得良好發展。

4.1 要樹立CDIO-CMM模式下的教學質量觀

轉變觀念是基礎。目前教師的教學觀念要轉變，在充分學習CDIO模式、領悟其精髓的基礎上，運用CDIO理論優化目前的教學。要將多種教學方法有機結合，包括但不限于啟發互動式教學、案例式教學等，因材施教，因勢利導，最大限度發揮教學的重要性。

完善考核是抓手。完善教師的評聘考核制度，在考核知識傳授的同時強調工程實踐能力的培養。特別是一些新進的缺乏一線實踐經驗的老師，更要提高相應的考核權重。

優化教學是關鍵。基于CDIO-CMM教學模式的計算機專業授課活動，首先要梳理現有的教學內容，分清層次，找出現有教學的不足。在這樣的基礎上運用CDIO理論加以改進，使教學內容詳略得當，運用掌握的知識指導實踐，用實踐加深對知識的理解，具有實用性和先進性，達到既見樹木，又見森林的效果。

開拓思路是重點。在課程質量管理方面，要進一步開拓思路，集思廣益，暢所欲言，積極探索，勇于創新，大膽實踐。例如將ISO9001質量管理體系中的先進做法運用到教學質量管理、工程實踐質量管理中。

4.2 設計課程結構和順序

基于CDIO-CMM模式的新課程體系具有以下幾個特點：

（1）課程體系側重于計算機多個重點研究方向，增加計算機領域的最新技術，尤其是DASL技術、計算機與IT結合技術、太陽能、LED、電源管理、VISTA、4G網絡、衛星通信等課程。

（2）增加實踐課程。例如相控陣雷達，3D成像技術等讓計算機專業學生對天線有直觀的感受。核心課程保證了必需的專業理論，使計算機專業的學生不僅獲得了可持續學習的基礎，還培養了良好的自學能力和習慣。

4.3 走院校教育與企業實際相結合的道路

CDIO-CMM理念中的“設計-實現經驗”是一種以工程能力培養為目標的工程教育模式。

聘請企業“職業素質”優秀的計算機專業學生作為課程的兼職教師，把一線部隊的思想方法和實踐經驗傳授給計算機專業學生、邀請技術專家為計算機專業學生開設講座。

4.4 設置合理的工程實踐內容

CDIO-CMM理念中的“設計-實現經驗”是種以工程能力培養為目標、靈活運用知識為抓手，知識、工程相互依托的良性發展的工程教育模式。

根據計算機人才培養理念，只有將工程實踐導師、教師、學生組成一個相互促進的、互相補充、互動的良性教學體系，才能實現理論知識與實踐相互促進的良好局面。學校要在企業充分理解支持的基礎上，發揮主觀能動性、積極建設軟件工程生產開發項目、基礎崗位實習平臺、軟件工程生產指導平臺、評測中心等系統，制定并不斷完善學生工程實踐的培養方案，培養出令企業滿意，另社會尊重的人才，做到優質、高效。

要進一步開拓思路，集思廣益，暢所欲言，積極探索，勇于創新，大膽實踐，爭取多種形式的合作，通過各種手段不斷完善學校內部和合作企業的工程實踐基地。通過不斷完善合作企業環境，優化培養流程，提高培養效率，使工程實踐更加符合人才培養目標的要求。

4.5 著重培養“互聯網+”思維

（1）開拓視野。“+”就是跨界，就是變革，就是開放，就是重塑融合。讓不同專業的學生多交流。通過“知識論壇”、“專業聯歡會”、“社團聯合會”等多種方式擴寬學生視野。

（2）創新驅動。創新是發展的動力，是智慧的源泉。用所謂的互聯網思維來求變，自我革命，自我否定，用批判的精神學習知識，用懷疑的目光審視現有的工程模式，發揮創新的力量。鼓勵創新，鼓勵提問。

（3）尊重學生。尊重學生可以提高學生的自信。自信心是推動科技進步、經濟增長、社會進步、文化繁榮的最根本的力量。

4.6 建立基于過程的評價體系

CDIO-CMM模式中的評估是指考核計算機專業學生在個人、人際交往能力，產品、過程和系統建造能力以及學科知識等方面的學習情況，并以可持續改進為目的，向計算機專業學生、教師和其他利益相關者提供反饋的系統。

因此，在計算機專業教育的教學中，學習成果要多樣化、全面化。應對學生進行專業知識的掌握、知識的靈活運用、工程實踐能力、應急處理能力等多維度、多視角的考核，因材施教，更加全面的評價計算機專業的培養水平。

5 結 語

本文對計算機專業培養模式進行了探討，構建了基于CDIO-CMM的計算機專業培養體系，同時培養“互聯網+”思維，確保學生能從入門級快速提升到專業級，適應時代發展，凸顯了專業優勢和特色，極大地激發了學生的學習興趣和熱情。

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