基于CDIO工程教育的计算机科学与技术专业应用技术型人才培养模式的探索

2014-12-01郭麦成杜松江长江大学工程技术学院湖北荆州434023

长江大学学报(自科版) 2014年28期

郭麦成，杜松江（长江大学工程技术学院，湖北荆州434023）

按照教育部的部署，地方本科院校办学都要逐步转型为应用技术型大学，学校专业建设要以适应区域经济、适应企业需求为目标。针对培养本科层次应用技术类学生的要求，学院对往届毕业生和学生工作的企业进行了调研，发现学院培养的学生与用人企业的各方面的素质要求相差较大，知识层面缺乏解决工程问题的系统思路和方法，缺乏基本的抽象分析问题和独立解决问题的能力，对工具和方法的应用不够熟练，价值取向和职业规划不够成熟，工作责任心、职业素养欠缺。因此，迫切需要总结和分析现有专业建设的问题与不足，加快专业建设，培养出社会需要的一线工程师的应用技术型人才。

CDIO是美国麻省理工大学和瑞典皇家学院等4所大学研究的新型工程教育模式，CDIO表示构思、设计、实现以及运作，是以产品生产或项目开发过程为主线，通过强化工程专业中的实践教学环节，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式开展专业课程的学习；培养学生的能力从工程基础知识、个人能力、团队能力和工程系统能力4个层面进行；教学组织上，强调学生的参与，实现从“以教师为中心，灌输为主”到以“以学生为中心，主动学习”的转变；课程设计上要充分体现构思、设计、实现和运作（操作）［2］。

通过分析和充分的调研论证，CDIO工程教育模式是非常适合计算机科学与技术专业教育的，对提高教学质量、培养合格的适应社会需要的一线工程师具有良好的预期效果。

1 基于CDIO理念的工程教育培养模式

1.1 课程体系

根据区域经济发展对计算机人才需求，计算机科学与技术专业发展是软硬兼顾，以向软件应用方向发展为主。结合CDIO的工程理念，以计算机科学与技术专业核心课程为课程框架，以应用技术能力培养为主线，从就业的岗位职位分析，构建适应以.NET和JAVA为应用技术的课程体系，如图1所示。

该课程体系是以CDIO工程项目设计为导向、工程能力培养为目标的工程教育模式，通过项目设计将整个课程体系有机而系统地结合起来。其特点是，所有需要学习和掌握的内容都围绕项目设计这个核心，形成一个有机的整体。通过项目的教学方式，可以引导学生对专业课程产生浓厚的学习兴趣，从而达到能力培养、综合发展的目的。学院为了适应CDIO的培养模式，把本科4年按3＋1教学方式安排，即3年理论教学时间，最后1年集中实践；把每个学年分为3学期制，每年的第3学期集中进行小型的项目设计；采用导师制，第1学年的第2学期末，由学生自由选择导师，导师指导学业和参与导师组织的课题；建设创新实验室，为学生搭建以团队合作进行项目设计的课外平台。

1.2 教学模式

基于CDIO的计算机科学与技术专业教学模式的项目，按规模和范围划分为3级：一级项目为计算机科学与技术专业核心能力要求的项目；二级项目为包含一组相关核心课程群、能力要求的项目；三级项目是为单门课程而设的项目（以项目的方式做课程设计），旨在增强理解和培养相关能力。

1）一级项目一级项目要求完整地、前后衔接地贯穿于整个教学阶段，使学生得到构思、设计、实现、运作的系统训练［1］，对应于计算机科学与技术的应用开发来说，就是需求分析、设计（概要设计与详细设计）、实现、测试与维护。4年本科教学中安排有2个一级项目训练。

第1个一级项目从第1学年的第2学期结束由教师与学生双向选择，教师公布研究方向或应用特长，学生根据自己爱好主动参与，选择指导教师并进入指导教师课题，一直到第4学年的第2个一级项目开始而结束。第1个一级项目通过指导教师的指导，将学生逐步引入应用开发领域，提高教师课题的参与度，逐步深入和提高应用开发的规模和水平。通过有针对性的重点指导，使学生了解应用项目的各阶段和各自的内容与关系，为后续课程的学习打下基础，建立起工程项目或软件工程的初步概念。

第2个一级项目是软件综合应用开发＋毕业设计。软件综合应用开发由企业工程师指导，建立企业软件开发的工作环境和软件开发环境，用类真实项目进行训练。经过相关课程与项目的训练，要求学生利用所学知识，对一个产品软件应用开发完整地展开构思、设计、实现、运用（需求分析、软件设计、编码实现、测试维护），系统地完成一个工程实践经历。毕业设计阶段进入企业，参与企业的真实课题。二次一级项目的目的是让学生从解决工程问题的角度学习专业知识，进而形成对计算机科学与技术工程的兴趣，并初步掌握工程思维方法，在开发设计的合作中培养团队协作意识、职业意识、责任意识。

2）二级项目二级项目以相关核心课程群和相关能力要求为基础［1］。作为一级项目的支撑，二级项目既是对相关课程群的综合，也是对整个教学体系的补充，主要培养学生综合应用相关知识的能力。课程体系中安排4次二级项目，以基础语言课程群为基础的学生成绩管理系统设计；以网络与数据库应用课程群为基础的的C／S系统设计；以软件工程与WEB开发应用为基础的B／S系统设计；以操作系统与计算机组成与体系结构为基础的计算机技术设计。这4次二级项目旨在加强该专业核心课程的学习与应用。

3）三级项目三级项目是单门课程根据课程教学自身需要设立小规模实践项目［1］，也可以成为以项目要求的课程设计，旨在加深和强化学生对课程内容的理解与应用。

整个培养计划是以一级项目为主线，以二级项目为支撑，以三级项目与核心课程为基础，将核心课程教育与对专业的整体认识统一起来，并结合项目训练对学生的自我更新知识能力、人际和团体交流能力以及对中型应用开发的掌握、运行和调控能力进行整体培养。

图1 基于CDIO的计算机科学与技术专业课程体系

2 基于CDIO的专业培养计划

基于CDIO的理念，结合学院对培养定位为“一线工程师”或称为“现场工程师”的要求，在培养计划的公共基础课程设置上，要求包括工程师职业道德在内的通识课程，加强职业规划课程，加入计算机科学与技术应用开发的导引课程；以计算机科学与技术核心课程为基础，选择偏向软件应用的重要课程，按照CDIO以项目为导向的原则，对这个课程体系的每门课程的要求，都按照构思、设计、实施、运行来设计实践环节；除了在课堂上、实践教学环节中要求始终培养诚信、责任、团队意识外，在第2课堂各种活动和学科竞赛中倡导培养学生的个人能力、团队能力、系统调控能力，通过多渠道、多方式反复训练和强化，逐步提高学生的素质。

在教学方法上，采取项目驱动的教学方法，要求教师预先明确所授课程在该专业知识结构中的地位和作用，以及学生学习该课程应该掌握的基本知识和能力，特别强调相关知识和能力在实践中的有机联系。开课初期发布项目内容，在授课的过程中从实际或已有知识中发现和提出问题，引导学生思考，并把学习知识与项目的实施内容结合起来，边学边练；在项目实施过程中提高兴趣，在学习中深化项目，学中用，用中学，引导学生主动学习，促进学生发现问题、分析问题和解决问题能力的养成。

强调学习效果考核的多样性，强调学习的过程化，要求实践性强的课程过程化考核比例占60%以上。通过学习记录、总结、项目报告、设计评估、自评、互评、论文、课堂交流、合作成效等方式考核，对理论知识的考核采取笔试、一页开卷等形式，改变对学生学习的简单考核和评价。在学习构架上，建立教学计划、教学方法和考核方法之间的互相支持、良性互动的构架。

3 基于CDIO的实施过程

2006年学院对教育教学进行了第一次大的改革，明确了培养定位为“一线工程师”的高级实用特色人才。在该定位与要求下，计算机科学与技术专业与北京全美教育技术服务有限公司（ATA）进行合作培养，按市场人才岗位需求结合计算机科学的最新技术与工具修订人才培养方案，结合微软现场工程师的要求，采用以项目为主导的理论与实践相结合的人才培养模式，边学边做，理论指导项目，以项目的需求加强了理论的学习。加强了校企合作，先后与“上海微创公司”、“深圳怡拓电脑有限公司”、“北京石油技术研究所”等企业合作，顶岗实习，参与企业的研发。校内教师以导师制的方式，带领学生参与教师课题。近期对2006年实施教学改革的毕业生来看，这届学生是工作最好、最受欢迎的一届学生，大部分学生已经进入企业的核心研发队伍。

2008年学院再次进行教育教学改革，提出“2个压缩、2个加强”教学改革，即压缩总的教学学时，压缩理论教学学时，加强实践教学学时，加强学生适应社会能力的培养。计算机科学与技术专业进行了教学改革，学生的实际动手能力有了更大的提高。

2013年学院教育教学再次深入进行特色专业建设改革，全体专业教师以CDIO理念为指导，梳理以往教育教学的成功和缺失，确立改革内容，明确要探索与实施的内容，主要做了如下工作。

3.1 以教学研究推动教学改革

在学院教育教学改革的大力推动下，配合学院应用技术型大学转型，基于CDIO理念，探索人才培养的新模式，成功申报并批准了湖北省教学研究课题《独立学院计算机科学与技术特色专业建设的研究与实践》。通过该课题的研究，将CDIO工程教育模式引入到专业建设之中，指导专业建设，改革人才培养方案；改革培养模式，把工程的基础知识、个人能力、团队能力和工程系统能力方面的培养融合到教学的过程之中［3］；改革教学方法，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习；加强教师培养，以建设一支结构合理的“双师型”教师队伍为目标；以实训基地建设为突破口，建立并完善实训体制，突出学生的专业核心技能培养；以校企合作为途径，深化与企业的战略合作，利用双方资源，建立联合人才培养的新模式，共同开展专业建设。专业教师围绕省级课题，申报成功多个课题和课程建设项目。

3.2 师资队伍建设

师资队伍素质、能力和水平是改革成败的关键因素。依靠学院的政策支持，走“专兼结合、以专为主”之路，通过引进紧缺教师，改善教师队伍结构，从企业、社会引进一批既有理论修养，又有实干技能的“双师型”计算机教师；采取“请进来、走出去”的方法，在本地企业聘请有丰富实践经验的专家或专业技术人员作为兼职教师；挖掘内部潜力，培养教师能力：第一，选派中青年教师定期到IT企业挂职锻炼，积累实践经验，自觉做到理论与实践结合；第二，安排青年教师赴科研、企业单位进行专业实习实践，直接接触工程实际，掌握该专业全面技术；第三，加强院内科研与实践教学环节，提高教师专业实践的技能。