新工科CDIO 工程教育模式在地方院校计算机科学与技术专业人才培养中的应用探索

陈 燕，陈亚林，顾大刚

（1.贵阳学院 数学与信息科学学院，贵州 贵阳 550005；2.南京财经大学 管理科学与工程学院，江苏 南京 210046）

目前地方院校计算机科学与技术专业大多定位于培养适应经济建设和社会发展需要的应用型信息技术类高级专门人才，立足地方，面向全国［1］。但目前我国工科人才培养普遍存在着教育与行业企业实际脱节、学生综合素质与知识结构存在缺陷的问题［2］，严重阻碍了地方院校向应用型人才培养的转变。新工科建设是为了应对新一轮科技革命与产业变革，探索工程教育的中国模式，助力高等教育强国建设而提出的［3］。目前较多高校都开展了新工科背景下计算机类专业改革的研究：左国玉等提［4］出对应于竞赛培养具有前沿性、综合性、实践性等特点的创新型人才；郭永春等［5］结合武汉大学计算机学院卓越工程师培养方案，提出通过专业课程体系的修订促进专业课程内容的提升；王文、吴仁华等［6-7］提出根据职业岗位需求，构建“141”专业课程体系和职业岗位方向。Haoran Ou 工程教育模式系统地提出了可操作的全面实施及检验测评的标准。针对地方院校计算机科学与技术专业培养中存在的培养目标不明确、理论学时比重偏大、学生动手能力差以及脱离职业岗位需求的突出问题，将CDIO 理念本土化，设计学生主体、实践、课程之间有机联系的专业培养模式，以期促进面向新工科的地方院校计算机科学与技术专业人才培养模式改革，并能指导具体实践。

1 CDIO 工程教育模式

CDIO意即Conceive、Design、Implement和Operate，它继承了工程思想和工程教育理念，将产品研发到产品运行的生命周期映射到学生学习，拟定了工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面的培养目标。相应地提出了在能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准，如表1所示。

表1 CDIO 的12 条标准

根据CDIO 的工程思维、教育理念及12 条标准，制订了学生能力大纲细则，包括了技术知识和推理能力、个人职业技能和职业道德、人际交往技能等。如图1 所示。

图1 CDIO 学生能力大纲

由上述，CDIO 工程教育模式中突出了将学生培养与产品生命周期所需能力目标相对应，强调了环境对工程师培养的支撑作用。将CDIO 模式本土化，有助于突破现有专业培养瓶颈，构建具有可操作性的、符合社会和行业需求的计算机科学与技术专业培养模式。

2 CDIO 工程教育模式在地方院校计算机科学与技术专业人才培养中的应用

2.1 改进培养目标拟定

目前普通高校计算机科学与技术专业的培养目标主要包含以下内容：适应社会主义现代化建设发展需要；具备数学与自然科学知识基础，掌握计算机相关的基本理论、基本知识、基本技能和方法；具有较强的专业能力和良好的综合素质；具有创新精神、实践能力和国际视野。

根据专业目标，对培养学生的知识和能力提出了具体的要求。但目前的专业培养目标和业务要求较少反映工程理念，培养目标的制订没有行业企业参与，难以体现其应用性。尤其就地方院校而言，专业培养目标更应侧重工程思维培养，更能体现地方行业企业的应用需求。

参考CDIO 执行标准，可将地方院校计算机科学与技术专业培养目标的拟定作如下改进：

（1）培养目标要体现工程教育框架。将项目的构思、设计、实施系列工程活动中所涉及的思维方式、操作方法等要明确地融入培养目标的制订，特别是对学生知识和能力的要求中要具体体现出工程思维培养的内容。

（2）地方行业企业参与培养目标的制订。邀请地方相关行业企业参与专业培养目标的制定，不仅能掌握相关企业对专业学生的能力和素养需求，让学生培养有的放矢，突出应用性，还能增强学校与企业的沟通，为学生的实习和就业提供保障。

（3）划分目标权重。拟定专业培养目标时，应进一步细化区分各项目标的内容，特别在制订知识和能力要求时，要划分各个条目所对应目标的权重，使专业培养目标更具操作指导性。

2.2 优化教学计划制定

教学计划是对课程实施的整体规划，是对课程开展作出的全面安排。为适应新工科背景下地方院校计算机科学与技术专业学生的培养要求，最终还是要回归教学，优化课程教学计划，夯实计划的执行。

借鉴CDIO 学生能力大纲要求，结合专业培养目标和课程体系规划，优化后的教学计划主要项目如图2 所示:

图2 优化后教学计划项目

教学计划的优化侧重以下几个方面：

（1）教学计划中要突出学科相互支撑的内容。专业培养中涉及多个学科内容，要让学生理解课程学习的意义，不仅要认识课程在专业培养中的作用，更要了解课程在学科相互支撑中的作用，有利于学生构建完整的专业知识结构。

（2）能力目标培养中突出工程设计能力和产品构建能力。在教学计划中强化课程对培养学生工程设计能力和产品构建能力的细则，让相关教学内容的开展、教学过程的实施都围绕能力培养进行。

（3）增强过程与目标的粘性。教学计划中无论是教学过程，还是成绩权重划分等都要与相应的目标明确对应，这有助于指导教学活动开展和评估教学计划的执行。

2.3 重视工程实践规划

深化产教融合是新工科建设的核心内容之一，目的是解决传统高校培养模式中学生理论脱离实际的问题。地方院校的课程体系建设中更应重视学生工程实践项目的规划，规划内容应具有可行性和实效性。可以从以下4 个方面进行规划：

（1）工程实践内容的选择。工程实践内容基于项目制订。让学生明确为什么学习、学到了什么、怎么去运用。项目的来源主要是企业项目和计算机领域行业认证项目，并根据要求变化不断调整，讲义可以由企业、认证方和老师共同确定。

（2）工程实践场所的建设或选择。根据实践内容要求，工程实践场所要求规模小、专业化程度高，与工业实际技术环境接近甚至同一。

（3）工程实践环节要关注综合学习，培养学生综合能力。复合性和复杂性是现代工程的基本属性。工程实践环节要关注学生通过综合学习来培养“工程综合能力”，即运用理论和技术解决工程实际问题的能力。综合学习内涵包括专业知识、专业技能、个人责任感、逻辑思维能力及工程职业道德等，在实践中渗透各项能力的培养。

（4）工程实践环节要实现师生共同成长。目前计算机科学与技术专业的大多数专业教师均具有较高学历和较强的基础科学研究能力，但项目经验和工程能力有所欠缺，这也是新工科建设亟待解决的问题之一。工程实践规划中要包含教师培养计划，聘用经验丰富的企业工程师或项目管理人员首先对教师进行指导和培训，再各取所长，共同指导学生开展工程实践活动。

2.4 优化考核与评估体系

工程教育更侧重基于学习成果的教学，突出对学生工程能力和素养的培养，设计合理的考核与评估体系，获取更客观、有效的教学反馈数据，是验证学生培养模式和专业知识体系建设的最直观途径，也是实现“以评促教、以评促学”的重要基础。分析CDIO 学生能力大纲要求，对学生的考核要重视过程性评价，以便实时掌握学生学习知识和技能的情况、学习态度、学习结果等。优化现有考核和评估体系要从专业考核和系统评估两个层面进行：

（1）专业考核要基于学习成果，除了考核学生对知识和技能的掌握，还考核学生的基本个人能力、交际能力、工程能力等，这就要求制订合理的度量和记录标准，可以通过制订详细的考核计划和多次核定成绩来完成。

考核计划要基于教学计划中明确的知识目标和能力目标制订，内容包括：目标对应的考核形式、考核时间、考核内容和标准、回答形式和方向、成绩评定标准等。考核计划设计如表2 所示：

表2 考核计划表设计

多次核定学生成绩即学生的整体学习效果不是以一次考核结果来度量，严格根据考核计划，多次开展形式多样的考核，将每次考核结果实时通知学生，学生针对存在的问题去寻找解决方法后，可再次参与该目标的考核，直至达标。

（2）系统评估是根据专业考核结果、终结性评价及其各自权重给出的综合性评估。针对不同的学习内容，分别使用终结性评价和过程考核来评价，并合理设计终结性评价和过程考核评价的权重。

3 结语

新工科建设为目前地方院校计算机科学与技术专业培养所遇到的瓶颈问题提供了解决思路。CDIO 工程教育模式作为新工科建设的主要内容之一，提供了可操作的全面实施及检验测评的标准。文章通过深入分析CDIO 提出的12 条标准和4项能力目标大纲，结合所在学校计算机科学与技术专业学生培养现状，从改进培养目标拟定、优化教学计划制订、重视工程实践规划和优化考核与评估体系四个方面探索CDIO 模式本土化，并将其应用于本校新一轮的专业人才培养计划和方案制订中，以期为目前该专业培养中存在的突出问题提供有效的解决途径。