基于CDIO理念的计算机工程教育模式

基于CDIO理念的计算机工程教育模式摘要:通过对CDIO工程教育模式的研究,将基础知识、个人能力、团队协作与社会环境融合在计算机工程教育模式中,培养学生扎实的工程基础理论和专业知识;按照职业角色素养的诉求动态组织并“模块化”课程群;建立工程过程架构和体系,完成从学校到企业实训的平滑过渡;以实训为基本的培养方式,提高学生的团队协作与社会环境融合能力。

关键词:CDIO;计算机工程教育;课程群;团队协作;做中学1背景《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》指出,要突出培养造就创新型科技人才。

创新人才培养模式是建立学校教育和实践锻炼相结合、国内培养和国际交流合作相衔接的开放式培养体系[1]。

CDIO改革与教育部推进的国际工程专业认证、质量工程、卓越工程师培养计划等的目标上是一致的,只要坚持实施下去,结合中国国情不断总结、完善、提高,必将培养出符合社会需要的高素质工程人才[2]。

随着计算机应用的普及,计算机基础已经成为我国高校的公共教学课程,大学生的计算机应用能力普遍提升,计算机专业教学也迎来了前所未有的挑战。

如果继续沿用过去的教育模式,计算机专业学生的工程综合应用能力不仅要下降,而且面临其他专业学生的挑战。

因此,如何根据计算机发展状况和学生的实际应用能力,对计算机专业教学进行改革,探索计算机应用型人才培养的战略目标,使老师教得新颖,学生学有所获,成为一个新的课题[3]。

本文通过对CDIO工程教育模式的研究,对计算机专业培养模式进行改革,利用CDIO课程大纲三级目标体系进一步规范计算机实践教学模式。

坚持基础理论教学与实践能力训练相结合,让学生能够轻松掌握理论知识,将所学运用到实际生活中,真正达到“学以致用”的目的,从根本上提高学生的计算机应用能力,满足社会对计算机工程人才的需求。

2计算机专业CDIO工程教育模式CDIO是“做中学”和“基于项目教育和学习”(Project based education andlearning)的集中概括和抽象表达。

清华大学工业工程系教授顾学雍博士在数据结构和数据库技术两门课中创造性地采用CDIO方法教学,取得突出成果。

在基于项目的学习中,学生主动学习、实践,大大增强了自学、解决问题、研发、团队工作和沟通能力。

目前,国内的工程教育也可以采取“做中学”的教育模式,教育部也在一些以工程教育为主的大学进行CDIO教学模式的试点工作,以期取得经验后向全国推广。

2.1CDIO能力培养大纲CDIO以工程项目(包括产品、生产流程和系统)为培养目标,以研发到运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的方式学习,并加强课程之间的有机联系,完成一些工程项目。

CDIO不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育大改革的理念,还提出了系统的能力培养、全面的实施指导以及实施过程和结果检验的12条标准,具有可操作性。

CDIO的课程设计建立在对人才培养目标综合分析的基础之上,主要包括技术知识与推理、个人与职业技能、人际交往技能、CDIO 4个方面的内容。

由于现代工程系统越来越依赖多学科背景知识的支撑,因此学生必须掌握适当的技术知识,并具备严谨的推理能力。

个人与职业技能是成熟工程师必备的核心素质。

为了能够在以团队合作为基础的环境中工作,学生还必须掌握人际交往技巧,并具备良好的沟通能力。

最后,为了能够真正做到创建和运行产品/系统,学生还必须具备在企业和社会两个层面进行构思、设计、实施和运行(CDIO)产品/系统的能力[4-5]。

2.2CDIO计算机工程人才培养模式针对计算机工程人才面对用工企业选择时遇到的问题,结合CDIO的相关标准以及中国的实际情况,计算机工程人才培养可按4段目标实施:1) 加强技术知识与推理培养。

在本科生培养阶段,应强调理论与实践的有机结合,培养学生的基础理论知识和基本实验技能。

加强本科生的通识教育理念、相关学科基础课程、本学科基础课程与专业课及其基本技能方面的训练,实施课程教学和基础实验教学,在课程学习时渗透研究创新能力的培养。

突破实验教学依附理论教学的传统教育模式,独立设置实验课程,又与理论课程有机结合。

在低年级的专业基础课中,使实验课程与理论课程相互衔接,对应性强。

如在计算机网络加强协议原理实验中,在做数据链路层、网络层协议分析、路由分析、网络故障、网络编程等实验中感性理解晦涩难懂的协议原理[6]。

在高年级的专业课程中,实验课程综合若干门理论课程,突出专业课程的综合性和交叉性。

如嵌入式系统综合计算机软、硬件的多门课程,包括操作系统、数据结构、编程语言、数字电路、微机接口技术等,选择智能交通控制系统等综合型、设计型实验。

2) 实施“模块化”课程群组织模式。

实施工程化教育,就要按照工程师职业角色需求动态组织“模块化”课程群模式,组织软件设计工程师、嵌入式系统工程师、网络工程师、信息系统集成工程师、电子商务等课程群,突出知识主干,用较少时间讲清关键概念,留出大量的时间与空间,让学生更主动、更积极、更亲历其境地去学,培养工程师的职业道德与素养。

学生通过学习不同知识模块、掌握工具和技能,才能最终成为不同的角色。

传统的课程重视理论完整性,重视分析计算而忽视工程应用。

改革后的课程兼顾经典内容和现代技术,强调基本理论,重视方法,重点强调工程应用[7]。

3) 建立工程过程架构和体系,完成从学校到企业实训的平滑过渡。

从CDIO理念看计算机工程教育,学生进入企业实训前,除了要按照“模块化”的课程群武装头脑,还应该有项目模拟的演练,对工程过程规范进行必要的裁剪、贯彻,从单一的关注结果转变为更关注过程规范和质量,提升综合实践能力。

演练项目过程要贴近真实的企业项目过程,建立过程架构和体系,确保过程体系适用、有效,并在实际演练过程中“落地”。

项目演练工程过程的定义和建立参考了业界通行的标准和体系,需体系架构的支撑,包括流程、模板、(产品、过程)表单/检查单(Checklist)、操作指南/指导书,学生演练时严格按照流程执行,遵循规范、过程记录完整、及时参考指南、确保评审质量,实现从学校到企业实训的平滑过渡。

4) 以实训为基本培养方式,提高学生团队协作与社会环境融合能力。

实训培养方式是计算机工程人才培养的重要阶段,占重要地位和较大的学分比例,以改变我国大部分高校“重理论,轻实践”的培养模式。

采取“请进来,走出去”的形式,将企业的工程师培养成大学兼职教授,引进到大学课堂及实践教学中,学生走出学校,在企业进行实训。

本段的教学方案主要由具有“双师”能力的教师和企业专家共同负责,请校外专家走进学校,承担人才培养任务,同时安排学生到企业和研发单位进行生产和研发、企业实训及撰写综合论文等训练[8]。

主要包括如下两个模块:1) 科研训练模块。

大学本科阶段是创新型人才培养的关键时期。

教师吸收学生参与课题,资助学生参加国际、国内学术会议,为学生营造良好的研究氛围。

2) 企业实训模块。

搭建“学企”结合的人才培养实训平台,为提高学生创新实践能力与创业能力提供保障。

以学校教师为主,并聘请计算机工程领域的校外专家、企业研发和生产领域的工程设计人员以及市场营销管理人员,组建一支复合型、多样性、产学研结合、校内外结合的师资队伍,开设基础理论和实验技能的系统课程及系列讲座,指导学生开展科研实践与企业实训,共同承担计算机技术专业的人才培养任务。

3结语《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010- 2020)》明确提出:“深化教育体制改革,关键是更新教育观念,核心是改革人才培养体制,目的是提高人才培养水平。

”工程人才短缺和工程教育质量问题,是全世界面临的共同问题[9]。

现代计算机企业不仅要求技术型人才具有较高的专业知识,而且要具有广泛的知识面,创新、开拓精神,较高的综合素质,特别是在从事其他跨行业项目时,要具有设计、开发、测试、维护项目等综合能力。

这就使计算机工科教育与其他工科教育存在很大不同。

CDIO不仅仅强调工科学生的专业知识和实践能力,更重要的是关注他们的复合性、创新性和开放性,关注他们在现实工作中的各种技能,尤其是人际交往技能,因为这能让学生更好地融入社会,成为21 世纪的工程领导人。

参考文献:[1] 国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020 年)发布[EB/OL].[2010-06-06]./jrzg/2010-06/06/content_ 1621777.htm.[2] 查建中. 工程教育改革整体战略及“做中学”的CDIO模式[J]. 教育部高等学校教学指导委员会通讯,2010(5):13-23.[3] IT人才培养模式创新论坛[EB/OL].[2010-04-01]. /itpeixun/itzt/itgjhrclt.htm.[4] Crawley E, Malmqvist J, Ostlund S,et al. Rethinking Engineering Education[M]. Springer,2007:5-20.[5] 王硕旺,洪成文. CDIO:美国麻省理工学院工程教育的经典模式:基于对CDIO课程大纲的解读[J]. 理工高教研究,2009,28(4):116-119.[6] 杨祥,魏华,刘海波. 基于CDIO工程教育模式的工科计算机教育改革探讨[J]. 通化师范学院学报,2009,30(10):94-96.[7] 石林,高峡,张选波. 计算机网络协议原理实验教程[M]. 北京:锐捷网络大学,2008:219-279.[8] 向本琼,方瑾,王英典,等. 生命科学与技术创新创业人才培养基地建设的探索与实践[J]. 教育部高等学校教学指导委员会通讯,2010(5):26-29.[9] 国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020)[EB/OL].[2010-07-30]. /zong_he_870/20100730/ t20100730_501910.shtml。