基于CDIO理念的计算机类人才培养模式改革探索

姚保峰　王磊　朱洪浩　马程

摘要：针对目前计算机类毕业生掌握的技能与社会需求脱节的现象，结合本校的人才培养目标提出基于CDIO工程教育理念的人才培养模式。阐述基于该模式的背景环境、课程体系建设、实践实训体系建设、师资队伍建设和考核评估手段等，一最后指出在此模式指导下的毕业生应当具有适应社会需求的工程实践能力和工程实践意识。

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关键词：CDIO；工程教育；人才培养模式；教学改革

1.目前国内计算机专业人才培养存在的问题

目前大多数高校的计算机人才培养模式与传统学科并无明显差异，这就导致了计算机人才的培养和社会需求严重脱节的现象。笔者通过对当前计算机专业就业情况的调研发现，大多数高校在计算机专业的人才培养方面存在三方面的问题：一是人才培养目标不明确，教学计划针对性不强；二是理论与实践教学比例失衡，难以满足用人单位需求；三是学校的计算机实践技能教育不适应社会实际需求。另外，高校目前的教学方法仍较为传统，缺乏对学生的自学能力、综合技能及创新能力的培养，也导致学生的整体能力无法适应社会的实际需要。

2.CDIO工程教育理念

CDIO代表构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）和运作（operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO工程教育理念系统地提出了具有可操作性的能力培养方案，并对其实施过程及检验测评确立了12条标准。这12条标准包括CDIO背景环境、学习效果、一体化教学计划、工程导论、设计一实现经验、工程实践场所、一体化学习经验、主动学习、教师工程实践能力的提升、教师教学能力的提高、学生考核、专业评估。这12条标准主要涉及六方面的问题，即专业的哲学（标准1）、课程计划开发（标准2、3、4）、设计一实现经验和实践场所（标准5、6）、教与学的方法（标准7、8）、教师发展（标准9、10）、考核与评估（标准11、12）。国外的CDIO工程教育经验表明，CDIO标准有利于提高教育质量，并为工程教育的系统化发展提供了良好的基础。

3.构建CDIO工程教育理念为指导人才培养模式

作为以“工程化、应用型”为人才培养目标的新建本科院校，计算机专业的人才培养尤其应注重学生的工程实践能力，这符合社会对计算机专业人才的实际需求。计算机专业培养的本科生最终将被授予工学学位，因此计算机专业课程也是典型的工程类课程，CDIO教育模式完全适用于计算机专业的人才培养。结合我校的人才培养目标，在深入研究CDIO工程教育理念的基础上，我们运用CDIO理念对计算机类专业的人才培养模式、课程体系建设、实验实训体系建设、师资队伍建设和考核评价手段等进行了一系列的探索和实践。

3.1创建CDIO工程教育所需的背景环境

开展工程教育教学改革前我们采用的是“3.5+0.5”的人才培养模式，即三年半的校内课程教学加上半年的毕业实习实训。这种教学模式存在三方面的问题：一是毕业设计一般从第七学期中期开展，而毕业实习安排在第八学期，教师与学生开展毕业设计见面指导存在时间上的矛盾，难以保障指导时间；二是进人四年级后，学生开始进入找工作、准备考研等工作周期，致使正常教学秩序难以维持，给管理带来困难；三是半年的实习实训时间不足以培养学生的工程实践能力，毕业后无法适应社会用人需求。CDIO标准要求充足的工程实践时间，而传统的人才培养模式显然无法保证CDIO工程教育活动的顺利开展。为此我们修订了人才培养方案，采用“3.2+0.8”的教学模式。将课程体系、授课内容进行了大幅调整，使学生用三年两个月的时间完成公共课和专业课等课程的学习，用剩余的时间完成毕业实习实训和毕业设计等工程实践环节。之所以没有采用“3+1”模式是考虑两方面的因素：一是第四学年前两个月安排课程可以缓解“3+1”模式存在的前三年课程安排过紧的问题，二是我们安排的毕业实训时间恰好能够在第七学期的剩余时间内完成。这样既使学生在良好的进度下顺利完成了必要的课程学习，又给他们留下了充足的时间完成实践实训，同时还解决了四年级教学效果差和教学管理困难的问题。

CDIO工程教育的实施不仅仅是增加教学的实践时间，更重要的是转变传统的以个人技能为总体目标的教育理念。CDIO教育理念下的人才培养包含四个方面：一是能力与品质，学生必须努力完善自身的专业技术水平，着重提升自身的实践能力；二是理论知识和推理能力，基于此学生必须具备开发比较复杂的，且具有一定附加价值的工程系统的能力；三是沟通能力，学生必须能够适应团队的工作环境，并在此环境中具有较好的协调和沟通能力；四是综合设计能力，学生不仅能够创建并运行产品、过程和系统，而且要结合企业和社会实际情况进行合理的构思、设计、实施及运行。为了实现以上四个方面的期望，在教学过程中除了注重对学生专业知识与技能的培养外，还要同时采用一系列方法和手段注重对学生的道德品质、人文修养、沟通能力和创新思维等多方面的综合培养，把全面提升学生素质和创新能力体现在各教学环节中。为此我们开设了课外科技文化活动、社会实践活动、职业生涯规划与就业指导、心理健康咨询等课程，提升学生的道德素质、人文修养和人际沟通能力；通过与企业合作开展暑假小学期培训、大量开展学科竞赛活动等培养学生过硬的实践能力和创新能力，使学生具备良好专业技能和个人素质，以适应社会的实际需求。

3.2CDIO理念下的课程体系建设

原有的课程体系是基于传统的“理论+实践”理念构建的，存在理论与实践教学比例失衡、实践教学目的性不强、实践与市场需求脱节等方面的问题。CDIO的工程教育理念为了保证学生达到预期的学习期望，采用一体化课程计划。与传统课程体系下的教育模式不同，一体化课程计划注重培养学生的专业技能、沟通能力以及对系统整体的设计能力。通常，一体化课程计划具有三个重要特征：一是根据学科组织和重新调整课程计划，使涉及的相关学科之间的课程能够有机联系并相互支持；二是将个人专业技能、沟通能力以及系统整体设计能力进行有机结合，并形成较为完整的课程体系，将专业学科知识与这些能力在教学中适当融合；三是每门课程都规定了明确的关于专业技能、沟通能力以及系统设计能力的学习效果，以便为学生将来成为工程师打下良好的基础。基于CDIO工程教育的教学大纲和一体化课程设计计划，我们在计算机类课程的培养体系中分级设计了相关的实践项目，并将项目分为三级：一级项目是针对校内专业基础知识设立的专业能力训练；二级项目是结合专业技能但偏向于相关素质和能力要求的能力训练；三级项目是融合了专业技术与素质能力的综合实训。这三个级别的训练使学生具备了必要的专业技能和综合素质能力。

3.3CDIO理念下的实验实训体系建设

结合当前社会需求，以培养应用型人才为目标，以CDIO的理念为指导，根据历届毕业生毕业后反馈得到的信息，我们制定了一个与专业培养目标相符、与市场需求较为吻合的实践教学体系。在实践教学过程中，注重对教学过程的合理规划，将各实践环节分类别、分层次有序进行，使学生能够稳步完成技能培训的各个环节，切实提升学生的综合实践能力。

3.3.1建立“分层递进式”的实践实训教学体系

我们根据社会对计算机应用型人才的需求并以专业核心应用能力为主线，构建了计算机专业“分层递进式”实践教学体系，如图1所示。同时，我们还根据自身实际不断更新实践教学内容，加强和深化实践教学改革，使校内实践教学和校外实践教学资源得以充分利用。

“分层递进式”实习实训包括三个层次：一是每门专业课程教学的课内实验，使学生掌握课程的基础知识和基本技能；二是部分重要课程开设了课程设计，以提高学生对相关课程的综合实践运用能力，同时结合程序设计、单片机、智能车等学科竞赛活动和教师的科研项目，进一步巩固和提高学生的理论和实践水平，锻炼学生的沟通能力和团队合作精神；三是专业技能实训，主要包括专业综合实训项目、毕业实习和毕业设计。专业技能实训主要在校内和校外的专业实习基地完成，根据企业对计算机人才的专业技能要求，结合企业的实际项目，提高学生的专业技能和就业质量。

3.3.2加强校企合作，拓展实习实训基地

CDIO工程教育的12条标准之一是工程实践场所，这是开展CDIO工程教育的基本条件。目前与我系共建实习实训基地的企业有南京网博计算机软件系统有限公司、无锡市NIIT软件培训中心、无锡中软国际信息技术有限公司等。这些企业均长期从事计算机软硬件项目的开发工作，硬件设施优秀，企业管理运作规范，具有一定的企业文化沉淀，能够符合我系每年安排1 00名左右学生进行实习和实训的要求。学生在企业实习期间由本校教师和企业具有丰富开发经验的工程师共同指导，即“双导师制”。学生能够在实习期间较为深入地参与企业具体项目或子项目的前期调研、规划设计、具体实施、项目管理与应用研究的全过程；与此同时，学生可以利用学到的开发技术和经验进行毕业设计（论文）撰写，使学生在实践中进一步深入理解前期在校学习的理论知识，并大幅提高专业实践能力，促进其综合素质的提升。企业与参加半年以上实习的学生签署合同，并择优推荐就业，目前毕业生对就业单位满意度很高。此外，校企合作的形式不断多样化，实习单位根据企业目前实际开发过程中存在的热点、重点问题，提出具体课题，由实习单位、学院和学生共同组建项目组，定期开展研究，并共同探索解决问题的方案。

3.4CDIO理念下的师资队伍建设

CDIO工程教育的12条标准里还强调必须提升教师的工程实践能力。要真正实现CDIO工程教育理念的培养目标，必须提高教师自身的工程能力和工程素养，打造一支综合素质过硬的师资队伍。我系教师绝大多数是各大高校的应届毕业生，毕业后直接进入我校任教。他们普遍具有较高的理论水平和科研能力，但却缺乏足够的工程实践能力。因此，我们发挥现有的实训基地的作用，分期分批地组织专业教师到合作企业、高校和科研院所参与专业实践和培训。在实践和培训过程中，教师们能够直接参与到项目开发的过程中，并了解项目组织管理的具体流程，这为以后的教学积累了足够的素材和实践经验，从而提高了应用型人才培养的质量。除了让本系教师“走出去”，我们还大力开展优秀人才的“请进来”工作。我们经常邀请合作企业的工程技术人才不定期来我系兼课或讲座，利用假期为我系教师开展相关的项目培训等，将更多具有综合性、实践性、创新性和先进性的企业课程引入到教学中，进一步提高了我系教师的实践能力和经验。

3.5CDIO理念下的考核评估手段

CDIO理念下的考核评估应强调对学习过程的考核，力求达到知识与能力的协调统一。因此，应改变传统的只关注结果的考试形式，以工程项目的完成过程及完成效果为主要评价标准，在学生的工程知识积累、技能学习过程中循序渐进地进行评价，为学生的发展提供反馈和帮助。此外，还应建立与评价体系相结合的激励机制，鼓励学生完成更复杂的工程项目，对具有创新性的尝试和成果制定相应的评价标准。以“JavaEE企业级项目开发”课程为例，我们的评价标准是：平时情况占总成绩的20%（包括学生的出勤情况、学生在学习过程中回答问题情况），中期完成情况检查占总成绩的20%，项目完成后检查评价和学生答辩演示占总成绩的50%，需求、设计、分析、用户手册等文档资料的质量占10%。对于这门课的学习效果评价基本上是一个过程化的评价，而不是期末一次考试来决定学生的成绩，学生的学习效果得到了较大提升。

4.结语

为适应社会对计算机人才的实际需求，培养具有较高工程实践能力的毕业生，我们尝试采用CDIO工程教育模式对人才培养模式进行了改革和探索，通过一体化课程计划使学生的专业技能与综合素养相对应，通过“分层递进式”的实验实训体系使学生具备较强的综合实践能力，通过过程化的考核评估手段检验学生的实际学习效果。通过这样的改革，使得学生对课程的学习目标更加明确，学习兴趣更加高涨；更重要的是，具备了工程实践意识和工程实践能力。今后，我们将进一步改进课程体系和实验实训体系，掌握市场的需求动态，建立更为完善的计算机类专业人才培养模式。