基于CDIO理念的計算機類人才培養模式改革探索

姚保峰　王磊　朱洪浩　馬程

摘要：針對目前計算機類畢業生掌握的技能與社會需求脫節的現象，結合本校的人才培養目標提出基于CDIO工程教育理念的人才培養模式。闡述基于該模式的背景環境、課程體系建設、實踐實訓體系建設、師資隊伍建設和考核評估手段等，一最后指出在此模式指導下的畢業生應當具有適應社會需求的工程實踐能力和工程實踐意識。

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關鍵詞：CDIO；工程教育；人才培養模式；教學改革

1.目前國內計算機專業人才培養存在的問題

目前大多數高校的計算機人才培養模式與傳統學科并無明顯差異，這就導致了計算機人才的培養和社會需求嚴重脫節的現象。筆者通過對當前計算機專業就業情況的調研發現，大多數高校在計算機專業的人才培養方面存在三方面的問題：一是人才培養目標不明確，教學計劃針對性不強；二是理論與實踐教學比例失衡，難以滿足用人單位需求；三是學校的計算機實踐技能教育不適應社會實際需求。另外，高校目前的教學方法仍較為傳統，缺乏對學生的自學能力、綜合技能及創新能力的培養，也導致學生的整體能力無法適應社會的實際需要。

2.CDIO工程教育理念

CDIO代表構思（conceive）、設計（design）、實現（implement）和運作（operate），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。CDIO工程教育理念系統地提出了具有可操作性的能力培養方案，并對其實施過程及檢驗測評確立了12條標準。這12條標準包括CDIO背景環境、學習效果、一體化教學計劃、工程導論、設計一實現經驗、工程實踐場所、一體化學習經驗、主動學習、教師工程實踐能力的提升、教師教學能力的提高、學生考核、專業評估。這12條標準主要涉及六方面的問題，即專業的哲學（標準1）、課程計劃開發（標準2、3、4）、設計一實現經驗和實踐場所（標準5、6）、教與學的方法（標準7、8）、教師發展（標準9、10）、考核與評估（標準11、12）。國外的CDIO工程教育經驗表明，CDIO標準有利于提高教育質量，并為工程教育的系統化發展提供了良好的基礎。

3.構建CDIO工程教育理念為指導人才培養模式

作為以“工程化、應用型”為人才培養目標的新建本科院校，計算機專業的人才培養尤其應注重學生的工程實踐能力，這符合社會對計算機專業人才的實際需求。計算機專業培養的本科生最終將被授予工學學位，因此計算機專業課程也是典型的工程類課程，CDIO教育模式完全適用于計算機專業的人才培養。結合我校的人才培養目標，在深入研究CDIO工程教育理念的基礎上，我們運用CDIO理念對計算機類專業的人才培養模式、課程體系建設、實驗實訓體系建設、師資隊伍建設和考核評價手段等進行了一系列的探索和實踐。

3.1創建CDIO工程教育所需的背景環境

開展工程教育教學改革前我們采用的是“3.5+0.5”的人才培養模式，即三年半的校內課程教學加上半年的畢業實習實訓。這種教學模式存在三方面的問題：一是畢業設計一般從第七學期中期開展，而畢業實習安排在第八學期，教師與學生開展畢業設計見面指導存在時間上的矛盾，難以保障指導時間；二是進人四年級后，學生開始進入找工作、準備考研等工作周期，致使正常教學秩序難以維持，給管理帶來困難；三是半年的實習實訓時間不足以培養學生的工程實踐能力，畢業后無法適應社會用人需求。CDIO標準要求充足的工程實踐時間，而傳統的人才培養模式顯然無法保證CDIO工程教育活動的順利開展。為此我們修訂了人才培養方案，采用“3.2+0.8”的教學模式。將課程體系、授課內容進行了大幅調整，使學生用三年兩個月的時間完成公共課和專業課等課程的學習，用剩余的時間完成畢業實習實訓和畢業設計等工程實踐環節。之所以沒有采用“3+1”模式是考慮兩方面的因素：一是第四學年前兩個月安排課程可以緩解“3+1”模式存在的前三年課程安排過緊的問題，二是我們安排的畢業實訓時間恰好能夠在第七學期的剩余時間內完成。這樣既使學生在良好的進度下順利完成了必要的課程學習，又給他們留下了充足的時間完成實踐實訓，同時還解決了四年級教學效果差和教學管理困難的問題。

CDIO工程教育的實施不僅僅是增加教學的實踐時間，更重要的是轉變傳統的以個人技能為總體目標的教育理念。CDIO教育理念下的人才培養包含四個方面：一是能力與品質，學生必須努力完善自身的專業技術水平，著重提升自身的實踐能力；二是理論知識和推理能力，基于此學生必須具備開發比較復雜的，且具有一定附加價值的工程系統的能力；三是溝通能力，學生必須能夠適應團隊的工作環境，并在此環境中具有較好的協調和溝通能力；四是綜合設計能力，學生不僅能夠創建并運行產品、過程和系統，而且要結合企業和社會實際情況進行合理的構思、設計、實施及運行。為了實現以上四個方面的期望，在教學過程中除了注重對學生專業知識與技能的培養外，還要同時采用一系列方法和手段注重對學生的道德品質、人文修養、溝通能力和創新思維等多方面的綜合培養，把全面提升學生素質和創新能力體現在各教學環節中。為此我們開設了課外科技文化活動、社會實踐活動、職業生涯規劃與就業指導、心理健康咨詢等課程，提升學生的道德素質、人文修養和人際溝通能力；通過與企業合作開展暑假小學期培訓、大量開展學科競賽活動等培養學生過硬的實踐能力和創新能力，使學生具備良好專業技能和個人素質，以適應社會的實際需求。

3.2CDIO理念下的課程體系建設

原有的課程體系是基于傳統的“理論+實踐”理念構建的，存在理論與實踐教學比例失衡、實踐教學目的性不強、實踐與市場需求脫節等方面的問題。CDIO的工程教育理念為了保證學生達到預期的學習期望，采用一體化課程計劃。與傳統課程體系下的教育模式不同，一體化課程計劃注重培養學生的專業技能、溝通能力以及對系統整體的設計能力。通常，一體化課程計劃具有三個重要特征：一是根據學科組織和重新調整課程計劃，使涉及的相關學科之間的課程能夠有機聯系并相互支持；二是將個人專業技能、溝通能力以及系統整體設計能力進行有機結合，并形成較為完整的課程體系，將專業學科知識與這些能力在教學中適當融合；三是每門課程都規定了明確的關于專業技能、溝通能力以及系統設計能力的學習效果，以便為學生將來成為工程師打下良好的基礎。基于CDIO工程教育的教學大綱和一體化課程設計計劃，我們在計算機類課程的培養體系中分級設計了相關的實踐項目，并將項目分為三級：一級項目是針對校內專業基礎知識設立的專業能力訓練；二級項目是結合專業技能但偏向于相關素質和能力要求的能力訓練；三級項目是融合了專業技術與素質能力的綜合實訓。這三個級別的訓練使學生具備了必要的專業技能和綜合素質能力。

3.3CDIO理念下的實驗實訓體系建設

結合當前社會需求，以培養應用型人才為目標，以CDIO的理念為指導，根據歷屆畢業生畢業后反饋得到的信息，我們制定了一個與專業培養目標相符、與市場需求較為吻合的實踐教學體系。在實踐教學過程中，注重對教學過程的合理規劃，將各實踐環節分類別、分層次有序進行，使學生能夠穩步完成技能培訓的各個環節，切實提升學生的綜合實踐能力。

3.3.1建立“分層遞進式”的實踐實訓教學體系

我們根據社會對計算機應用型人才的需求并以專業核心應用能力為主線，構建了計算機專業“分層遞進式”實踐教學體系，如圖1所示。同時，我們還根據自身實際不斷更新實踐教學內容，加強和深化實踐教學改革，使校內實踐教學和校外實踐教學資源得以充分利用。

“分層遞進式”實習實訓包括三個層次：一是每門專業課程教學的課內實驗，使學生掌握課程的基礎知識和基本技能；二是部分重要課程開設了課程設計，以提高學生對相關課程的綜合實踐運用能力，同時結合程序設計、單片機、智能車等學科競賽活動和教師的科研項目，進一步鞏固和提高學生的理論和實踐水平，鍛煉學生的溝通能力和團隊合作精神；三是專業技能實訓，主要包括專業綜合實訓項目、畢業實習和畢業設計。專業技能實訓主要在校內和校外的專業實習基地完成，根據企業對計算機人才的專業技能要求，結合企業的實際項目，提高學生的專業技能和就業質量。

3.3.2加強校企合作，拓展實習實訓基地

CDIO工程教育的12條標準之一是工程實踐場所，這是開展CDIO工程教育的基本條件。目前與我系共建實習實訓基地的企業有南京網博計算機軟件系統有限公司、無錫市NIIT軟件培訓中心、無錫中軟國際信息技術有限公司等。這些企業均長期從事計算機軟硬件項目的開發工作，硬件設施優秀，企業管理運作規范，具有一定的企業文化沉淀，能夠符合我系每年安排1 00名左右學生進行實習和實訓的要求。學生在企業實習期間由本校教師和企業具有豐富開發經驗的工程師共同指導，即“雙導師制”。學生能夠在實習期間較為深入地參與企業具體項目或子項目的前期調研、規劃設計、具體實施、項目管理與應用研究的全過程；與此同時，學生可以利用學到的開發技術和經驗進行畢業設計（論文）撰寫，使學生在實踐中進一步深入理解前期在校學習的理論知識，并大幅提高專業實踐能力，促進其綜合素質的提升。企業與參加半年以上實習的學生簽署合同，并擇優推薦就業，目前畢業生對就業單位滿意度很高。此外，校企合作的形式不斷多樣化，實習單位根據企業目前實際開發過程中存在的熱點、重點問題，提出具體課題，由實習單位、學院和學生共同組建項目組，定期開展研究，并共同探索解決問題的方案。

3.4CDIO理念下的師資隊伍建設

CDIO工程教育的12條標準里還強調必須提升教師的工程實踐能力。要真正實現CDIO工程教育理念的培養目標，必須提高教師自身的工程能力和工程素養，打造一支綜合素質過硬的師資隊伍。我系教師絕大多數是各大高校的應屆畢業生，畢業后直接進入我校任教。他們普遍具有較高的理論水平和科研能力，但卻缺乏足夠的工程實踐能力。因此，我們發揮現有的實訓基地的作用，分期分批地組織專業教師到合作企業、高校和科研院所參與專業實踐和培訓。在實踐和培訓過程中，教師們能夠直接參與到項目開發的過程中，并了解項目組織管理的具體流程，這為以后的教學積累了足夠的素材和實踐經驗，從而提高了應用型人才培養的質量。除了讓本系教師“走出去”，我們還大力開展優秀人才的“請進來”工作。我們經常邀請合作企業的工程技術人才不定期來我系兼課或講座，利用假期為我系教師開展相關的項目培訓等，將更多具有綜合性、實踐性、創新性和先進性的企業課程引入到教學中，進一步提高了我系教師的實踐能力和經驗。

3.5CDIO理念下的考核評估手段

CDIO理念下的考核評估應強調對學習過程的考核，力求達到知識與能力的協調統一。因此，應改變傳統的只關注結果的考試形式，以工程項目的完成過程及完成效果為主要評價標準，在學生的工程知識積累、技能學習過程中循序漸進地進行評價，為學生的發展提供反饋和幫助。此外，還應建立與評價體系相結合的激勵機制，鼓勵學生完成更復雜的工程項目，對具有創新性的嘗試和成果制定相應的評價標準。以“JavaEE企業級項目開發”課程為例，我們的評價標準是：平時情況占總成績的20%（包括學生的出勤情況、學生在學習過程中回答問題情況），中期完成情況檢查占總成績的20%，項目完成后檢查評價和學生答辯演示占總成績的50%，需求、設計、分析、用戶手冊等文檔資料的質量占10%。對于這門課的學習效果評價基本上是一個過程化的評價，而不是期末一次考試來決定學生的成績，學生的學習效果得到了較大提升。

4.結語

為適應社會對計算機人才的實際需求，培養具有較高工程實踐能力的畢業生，我們嘗試采用CDIO工程教育模式對人才培養模式進行了改革和探索，通過一體化課程計劃使學生的專業技能與綜合素養相對應，通過“分層遞進式”的實驗實訓體系使學生具備較強的綜合實踐能力，通過過程化的考核評估手段檢驗學生的實際學習效果。通過這樣的改革，使得學生對課程的學習目標更加明確，學習興趣更加高漲；更重要的是，具備了工程實踐意識和工程實踐能力。今后，我們將進一步改進課程體系和實驗實訓體系，掌握市場的需求動態，建立更為完善的計算機類專業人才培養模式。