基于CDIO工程教育理念的网络工程专业人才培养模式研究

彭智朝,陈代武,贺文华,李曾妍

（湖南人文科技学院 信息学院，湖南 娄底 417000）

0 引 言

在我国经济转型升级的过程中需要大量的工程应用型人才,但学校对工程人才培养还存在不少问题:①重理论轻实践导致动手能力不强;②重课内知识轻课外拓展导致创新能力不够;③重个人能力轻团队精神导致团队协作能力较弱。基于CDIO工程教育理念的人才培养模式能够培养满足社会多样性需求的工程应用型人才。

1 CDIO工程教育理念与发展现状

工程应用型人才是从事生产一线的设备制造、应用开发、工程设计、设备集成与安装、运行维护和管理工作的应用型工程师[1]。CDIO工程教育模式是培养工程应用型人才的最先进的国际工程教育模式,CDIO分别代表构思(conceive)、设计(design)、实现(implement)和运作(operate)。该模式以工程项目从构思到运作的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的以及课程之间有机联系的方式来学习工程的理论、技术与经验[2]。实际上,这种模式是一种以项目设计为导向的项目化教育模式,注重培养学生的知识获取能力、终身学习能力、团队协作能力、交流沟通能力、开发创新能力以及系统掌控能力等,促进学生知识、能力和素质的全面提高。

我国近年工程教育快速发展,至2016年共有105所高校加入CDIO工程教育联盟,其中包括10所985高校和26所211高校。由于我国的教育体制与欧美国家的工程教育模式不尽相同,很多高校在探索与CDIO进行有机结合的符合我国国情的工程教育新模式。汕头大学提出了全新的注重职业道德与诚信的 EIP(ethics,integrity,professionalism)-CDIO 培养模式来培养高级工程专业人才[1]。 CDIO工程教育模式不仅可以提高学生的工程实践规划、设计与实施能力以及学生的团队沟通与协作能力,还能让学生把学习变成乐趣。因此,工程专业教育需要根据社会需求以及专业特点,提出符合国情校情、可操作的基于CDIO的高素质应用型创新人才培养模式。

2 网络工程专业人才培养模式

在应用型本科转型发展的关键时期引入CDIO工程教育理念,倡导基于项目的工程教育理念,培养与企业无缝对接的工程技术人才非常有必要。CDIO打破传统的以学科知识为核心的工程教育模式,采用项目主导、分段实施与逐步递进的教学方式推进教学,将工程技术人才的培养体系分解成多个分级项目,以项目为主线组织教学。

2.1 构建知识、能力与素质一体化人才培养体系

网络工程专业人才培养的目标明确为培养高素质工程应用型创新人才,以此为目标构建以项目设计为导向的知识、能力和素质培养一体化的培养体系。整个培养体系注重对项目进行分级设计与实施,统筹创新人才培养的方式,开拓学生的创新思维,发挥学生的主观能动性并引导学生自主进行构思、设计与运作或实施。这种培养体系将工程教育模式贯穿工程专业的整个教学阶段,保证学生进行从构思到运作全过程的系统性训练。如图1所示,高素质工程应用型人才培养目标的确定决定了该专业的人才需要学习的知识和需要具备的能力与素质,所需的各种资源与支撑条件。知识的获取主要通过通识教育课程、专业基础课程、专业方向课程、创新创业教育课程以及个性化拓展课程来完成,这些知识是能力、素质形成的基础。通过这些知识的学习培养学生的知识获取、终身学习、交流沟通、团队协作、开发创新以及系统掌控等能力,培养具有自强自信、敬业、团队、开拓精神的具有个性的高素质工程人才。能力和素质反过来也可以为个体获取知识提供条件。在此基础上形成符合CDIO理念的培养方案与课程体系,包括培养目标、培养规格、项目设计与课程体系设计(通过项目设计将整个课程体系有机而系统地结合起来)以及实践环节的设计,整个方案要充分体现工程项目可实施性特征。

图1 知识、能力与素质一体化培养体系

2.2 建立工程应用型人才的能力培养体系

工程应用型人才的能力培养体系[3]以“能力导向,项目驱动”来指导实施。CDIO理念实际上是建构主义学习理论指导的实践成果,通过研究学生的学习兴趣和学习方式,引导学生进行自主学习,将能力培养落实到学生参与项目的全过程,并探索教师在教学活动中的指导策略,挖掘各种媒体在教学活动中的作用,从而达到高素质工程人才培养的目标。项目设计是CDIO教学理念的核心,通过项目设计和实施把整个课程体系有机、系统地联系起来,分级项目要按照培养环节和培养能力目标来设计并落实到具体的课程单元。以湖南人文科技学院2016年网络工程专业人才培养方案为例,在实施过程中也要考虑我国国情,注重政治素养的培养,与基础能力和专业能力组成3个方面19项能力要求,具体课程示例见表1。政治素养方面包括正确“三观”、道德品质与法制观念和社会责任感等方面的要求(能力A1-A3);基础能力包括数理、外语、口头表达、沟通与协作以及身心等方面的要求(能力B1-B5);专业能力包括网络工程建设整个过程的设计,开发和创新等能力方面的要求(能力C1-C11)。

2.3 建设面向能力培养的课程资源

CDIO工程教育模式强调以项目为基础的工程实践,也就是说工程项目设计是工程实践的精髓。因此,在工程教育改革过程中以工程项目完整性实施为目标,对教学体系进行整体优化,建设灵活多样的教学材料和资源,包括教材、课件、实验项目、课程设计、学生实习与毕业设计内容的设计。

2.4 教学环节保障

为了达到知识、能力与素质一体化人才培养目标,必须要有强大的师资队伍、深度校企合作办学以及其他保障措施。

1)师资队伍工程应用能力的培养。

高素质应用型人才培养的开展,不仅要求师资队伍具有较高比例的“双高”(高职称、高学历)人才,而且要培养和建立一支专业理论扎实、专业知识渊博、工程应用能力强、实践经验丰富、教学水平优良和敬业精神强的“双师型”师资队伍。通过校内“传、帮、带”与选送教师到企业培养相结合,积极开展校企合作、开展工程项目开发,提高教师的工程应用能力和工程实践经验,培养“双师型”师资队伍。

表1 网络工程专业课程与毕业生能力要求的对应关系表

2)深入开展校企合作办学。

为突出专业人才培养的实用性,建立校企合作办学模式是关键,校企合作一方面可以弥补地方性本科院校师资与教学条件的不足,另一方面可以掌握企业对人才的需求特点,直接为企事业单位输送合格人才。可通过对办学模式、合作权益、合作内容等方面进行调研和充分论证,争取得到学校政策上的扶持和有关部门的大力支持。

3)组织参加各种技能竞赛。

为检验应用型人才培养的效果,增强学生职业竞争能力,积极组织学生参加各种层次的技能大赛是很有必要的,这也是对教学质量和效果进行评价的一种最有效的方式。学校可每年举办一次全校性的网络技能大赛,考核学生的网络规划、设计与实施等方面的技能以及网络攻防与对抗方面的技能,优胜者可以继续参加全国性的网络工程或网络安全技能竞赛。

4)设计教学质量评价体系。

通过将理论与实践课程评价相结合,过程评价与效果评价相结合,建立完善的、可监控的过程评价标准并建立与评价结果相匹配的激励体系[1]。

3 教学实践过程

湖南人文科技学院以“质量工程”建设为契机,进一步深化课程教学改革,积极推行CDIO教育模式,从“以教师为中心”转变到“以学生为中心”,通过“做中学”的方式促进学生学习积极性和主动性的提高,培养接受系统性工程项目训练的工程技术人才。

1)深入调查研究。

开展区域经济和社会发展的调查研究,对网络工程专业人才需求的现状与未来发展趋势进行深入研究,着重调查用人单位对网络工程专业人才的知识结构、能力和素质的要求。先后两次邀请全省不同层次高校专家以及全国IT企业负责人和资深工程师参加地方本科院校信息类专业人才培养方案与培养模式研讨会,多次去北京、上海、深圳相关IT企业调研人才需求与能力要求。同时,对学校本专业老师和学生进行调查研究,就课程教学中存在的问题进行反复讨论。根据调研报告结果,结合学校的办学条件与办学特色,基于CDIO工程教育理念制订具有地方特色的人才培养方案,设置符合工程应用型人才培养的课程体系。

2)制订网络工程专业人才培养方案。

课程体系是人才培养的关键,人才的培养要符合工程教育人才培养方案,这首先反映在课程体系的设置要符合工程教育人才培养方案。课程体系的设置既要参照教育部计算机科学与技术专业(网络方向)教学指导委员的指导性意见,又要符合工程教育人才培养方案设置要求,还要符合地方经济建设和社会发展的需要,并且考虑学校办学条件与办学特色等多种综合因素,探讨研究科学性与适应性相结合的课程体系。课程设置能支持毕业要求的达成,课程体系设计有企业或行业专家参与[4]。整个培养方案要体现工程项目特点以及可操作性特征。在经过充分论证之后,湖南人文科技学院网络工程专业计划培养网络工程技术与信息安全技术两个专业方向的人才。网络工程技术方向主要培养从事网络工程规划与设计、网络工程建设与网络安全管理方向的人才;网络信息安全方向主要培养从事网络系统安全规划与设计、信息安全产品研发以及互联网+新型应用系统开发方向的人才[5]。

3)建立教学资源平台与改革教学形式。

改革传统以固定教材为中心的教学资源和教学组织形式,建立以工程项目完整性实施为目标的教学资源平台。采取灵活多样的教学形式,积极利用新的教学手段与新的教学方法,如使用微课和MOOC等方式组织教学。教学内容的组织,也是以项目为目标进行[2]。

4)积极开展校企合作,建立实践实训基地。

要强化CDIO工程教育理念,就必须加强校企合作。通过选派专任教师到企业工作与学习的方式为专业培养“双师型”师资,聘请企业的专家来校担任课件设计、项目实训的教学工作,选派学生到企业参加以企业级项目开发为主体的教学实习与项目实训,以企事业单位对计算机项目开发需求为课题开展毕业设计等深层合作方式,学生在学习过程中能够获得一定的实际工作经验,为培养高素质应用型人才打下坚实的基础。为了让学生在学校就学到企业项目设计与开发经验,湖南人文科技学院和企业开展校企共建联合创新实验室--“网络与信息安全创新实验室”,学生与企业员工在新产品研发等领域密切合作,实现双方共赢、共同发展。

5)评价教学质量,改进教学措施。

通过分阶段实施、持续改进的方式来改进培养效果,建立教学过程质量监控机制进行教学质量评价,各主要教学环节都有明确的质量评价标准,定期进行课程体系设置和教学质量的评价,根据每一阶段的评价结果进行评估,不断改进分级项目、课程单元等教学内容以及教学方式与方法,保证人才培养总目标的达成。同时,建立毕业生跟踪反馈机制和社会评价机制。评价体系以评价学生工程项目构思设计到测试整个过程实施能力为中心,兼顾学生的独立思考与自主创新能力评价,将过程评价与效果评价相结合,建立完善可控的过程评价体系以及对应的改进策略。

4 结 语

在CDIO工程教育理念指导下能够培养专业知识扎实,系统工程能力和团队协作能力强的工程人才,改变以往重理论轻实践、重视专业知识而忽视创新能力、重视个人能力而忽视团队协作的培养方式。我们结合湖南人文科技学院网络工程专业的具体实际,借鉴CDIO工程教育理念对网络工程专业进行了工程教育改革,实践取得了良好的效果。今后我们将进一步深化该项改革,并与工程专业认证相结合,来推进网络工程专业认证工作。

[1]顾佩华, 沈民奋, 李升平, 等. 从CDIO到EIP-CDIO: 汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J]. 高等工程教育研究, 2008(1):12-20.

[2]杨双会, 白铭坡. CDIO视域下应用创新型金融人才培养模式研究[J]. 金融理论与教学, 2017(5): 89-92.

[3]王志英, 周兴社, 袁春风, 等. 计算机专业学生系统能力培养和系统课程体系设置研究[J]. 计算机教育,2013(9): 1-6.

[4]曹介南, 徐明, 蒋宗礼. 网络工程专业方向设置与专业能力构成研究[J]. 中国大学教育, 2012(9): 31-34.

[5]彭智朝, 戴经国, 羊四清, 等. 地方本科院校网络工程专业人才培养模式研究[J]. 计算机教育, 2015(5): 73-77.