具有行業(yè)和地方特色的計(jì)算機(jī)專業(yè) CDIO人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐

1、具有行業(yè)和地方特色的計(jì)算機(jī)專業(yè) CDIO人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐 摘要：結(jié)合我校的行業(yè)背景和所處地域特點(diǎn)，將CDIO工程教育模式引入到計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)中，進(jìn)行計(jì)算機(jī)專業(yè)CDIO人才培養(yǎng)模式的一體化課程方案構(gòu)建，工程實(shí)踐場所構(gòu)建和專業(yè)評估標(biāo)準(zhǔn)建立等方面的研究實(shí)踐，為地方院校計(jì)算機(jī)專業(yè)采用CDIO工程教育模式進(jìn)行人才培養(yǎng)提供參考思路，培養(yǎng)和提升學(xué)生的工程能力。 關(guān)鍵詞：CDIO人才培養(yǎng)模式；計(jì)算機(jī)專業(yè)；一體化課程方案 中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324202121-0211-03 一、引言 近年來，計(jì)算機(jī)專業(yè)在規(guī)模上蓬勃開展，給更多的學(xué)生創(chuàng)造了接受高等教育的時機(jī)，

2、為社會輸送了IT專業(yè)人才；但同時存在的專業(yè)特色不明顯以及教育質(zhì)量需要提高等問題也日益突出。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會對計(jì)算機(jī)人才需求的調(diào)查結(jié)果顯示，目前計(jì)算機(jī)專業(yè)人才存在的主要問題有：缺乏解決工程問題的系統(tǒng)思路和方法，缺乏根本的抽象分析問題和獨(dú)立解決問題的能力，對工具和方法應(yīng)用不熟練、經(jīng)驗(yàn)缺乏，價值取向和對職業(yè)生涯的規(guī)劃不成熟等。這讓我們必須面對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中存在的工程能力缺失問題。另外，隨著社會開展與信息化建設(shè)的需要，計(jì)算機(jī)學(xué)科的內(nèi)涵和外延得到了極大豐富，學(xué)科知識組織結(jié)構(gòu)和核心專業(yè)根底知識變得越來越龐大，導(dǎo)致學(xué)生既不能扎實(shí)掌握完整的專業(yè)理論根底，又不能熟練地應(yīng)用能力，

3、由此出現(xiàn)了顧此失彼、實(shí)際效果差的局面1。人才培養(yǎng)和人才需求已經(jīng)形成了一種結(jié)構(gòu)性失衡，由此迫切需要對新型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行探索研究。 CDIO代表構(gòu)思conceive、設(shè)計(jì)design、實(shí)施implement、運(yùn)行operate，它是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，是一種旨在培養(yǎng)現(xiàn)代工程師的全新國際化工程教育模式2，為當(dāng)前我國高等教育面臨的大學(xué)生實(shí)踐能力欠缺而造成的就業(yè)難題提供了解決思路。河北工程大學(xué)前身隸屬煤炭部，具有鮮明的行業(yè)背景，地處晉冀魯豫四省交界，具有一定的地緣優(yōu)勢。2021年11月，河北工程大學(xué)被教育部確定為我國第一批18所

4、CDIO試點(diǎn)高校之一，計(jì)算機(jī)專業(yè)作為CDIO試點(diǎn)專業(yè)，結(jié)合我校的行業(yè)背景和所處地域特點(diǎn)，開始全面系統(tǒng)地進(jìn)行CDIO人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐。 二、計(jì)算機(jī)專業(yè)CDIO人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐 經(jīng)過四年的探索，我校計(jì)算機(jī)專業(yè)主要在明確專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與定位，CDIO三級大綱制定，一體化課程方案構(gòu)建，課程教學(xué)改革和教學(xué)資源建設(shè)，考核評價體系建立，CDIO實(shí)踐環(huán)境建設(shè)，專業(yè)評估標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建等方面進(jìn)行了研究與實(shí)踐。 1.將CDIO能力、工程設(shè)計(jì)融入課程體系，構(gòu)建一體化課程方案。對于開設(shè)多年的計(jì)算機(jī)專業(yè)來說，各學(xué)校都有現(xiàn)行的課程體系。傳統(tǒng)的課程體系是按照專業(yè)知識結(jié)構(gòu)設(shè)置課程，課程間缺乏必要的關(guān)聯(lián)，學(xué)習(xí)知識的目的不明

5、確，學(xué)生不可能真正知道這些知識在整個工程實(shí)踐中的用處以及如何運(yùn)用。一體化課程方案就是將工程設(shè)計(jì)、能力培養(yǎng)融入課程體系，課程之間通過工程相互關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)個人和人際能力以及產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建的能力，充分表達(dá)“知識+能力+素質(zhì)的并行培養(yǎng)。1以能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，優(yōu)化課程體系。本專業(yè)借鑒CDIO工程教育模式，以能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，以各種知識為載體，結(jié)合地域和行業(yè)開展需要，改變以專業(yè)知識先入為主設(shè)置課程的傳統(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)課程體系優(yōu)化。開設(shè)導(dǎo)論性根底課程，提供工程實(shí)踐框架。在第一學(xué)期開設(shè)?工程導(dǎo)論?、?計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論?等課程，激發(fā)學(xué)生對工程領(lǐng)域的興趣，引導(dǎo)工程實(shí)踐入門，讓學(xué)生盡早開始建立系統(tǒng)的全局概念，將專

6、業(yè)知識和工程工程有機(jī)聯(lián)系起來。導(dǎo)論性課程為工程實(shí)踐提供了一個框架，這個框架概括了一個工程師的任務(wù)與責(zé)任，概括了如何利用學(xué)科知識去執(zhí)行這些任務(wù)。學(xué)習(xí)導(dǎo)論性課程可以盡早培養(yǎng)CDIO大綱所要求的個人和人際能力，以及產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建的能力。調(diào)整學(xué)時與課程，優(yōu)化課程體系。課程調(diào)整就是精簡專業(yè)必修課內(nèi)容和門數(shù)，遵循“多課程、小學(xué)時的原那么，增加專業(yè)選修課，尤其是表達(dá)前沿性技術(shù)的課程。整合?大學(xué)物理?等公共根底課程，側(cè)重學(xué)習(xí)和專業(yè)能力培養(yǎng)所需的相關(guān)內(nèi)容，防止內(nèi)容重復(fù)。合并?文檔書寫標(biāo)準(zhǔn)?、?軟件工程?等課程，加強(qiáng)有機(jī)聯(lián)系。學(xué)時調(diào)整就是普遍壓縮了必修課教學(xué)時間，尤其是專業(yè)理論必修課的學(xué)時，增加工程實(shí)踐學(xué)時

7、。設(shè)置職業(yè)、人文素質(zhì)類課程，提升學(xué)生綜合素質(zhì)。將職業(yè)道德和誠信，與構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作CDIO有機(jī)結(jié)合，開設(shè)?工程倫理?、?大學(xué)生職業(yè)指導(dǎo)?等課程，使學(xué)生了解作為一名合格工程師所必須具備的素質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)做人與做事相結(jié)合，做人通過做事表達(dá)，做事通過做人保證，并在各個培養(yǎng)過程中注重人文精神的熏陶。同時，在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中，對每一個工程和課程都會在職業(yè)人文素養(yǎng)方面有所要求由課程教學(xué)大綱規(guī)定，并有具體的考核標(biāo)準(zhǔn)，使學(xué)生感受到全方位的教育與培養(yǎng)。同時設(shè)置學(xué)科交叉、文理滲透的自選課程，提升學(xué)生解決問題的綜合素質(zhì)。增設(shè)專業(yè)方向和課程，突出行業(yè)和地方特色。在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)設(shè)置礦山信息化方向，結(jié)合煤炭、

8、鋼鐵行業(yè)的實(shí)際工程培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。同時設(shè)置?煤炭概論?等課程，介紹行業(yè)背景，讓學(xué)生熟悉生產(chǎn)流程，為礦山信息化建設(shè)打下行業(yè)根底。2圍繞專業(yè)核心課程進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，組建課程群。依據(jù)通過貫穿專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)全過程的CDIO工程設(shè)計(jì)，將整個課程體系有機(jī)、系統(tǒng)地結(jié)合起來。所有需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容都圍繞工程設(shè)計(jì)這個核心，并與這個核心融合在一起，形成一個整體。通過工程引導(dǎo)學(xué)生對核心專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣和能力培養(yǎng)，并對本專業(yè)形成較清醒的總體認(rèn)識3-5。 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程培養(yǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 在培養(yǎng)模式的設(shè)計(jì)上，我們將CDIO工程按規(guī)模和范圍劃分為三級：1級為包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的工

9、程，要求能完整、有銜接地貫穿整個本科教學(xué)階段，使學(xué)生得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的整體系統(tǒng)訓(xùn)練；2級為包含一組相關(guān)核心課程和能力要求的工程；3級為單門課程內(nèi)為增強(qiáng)該門課程能力與理解而設(shè)的工程。學(xué)生組成工程開發(fā)團(tuán)隊(duì)，參與實(shí)際工程的開發(fā)全過程，切身感受與體驗(yàn)企業(yè)氣氛與環(huán)境，四年不斷地在理論知識、個人素質(zhì)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和大系統(tǒng)適應(yīng)與調(diào)控能力四個方面得到全面訓(xùn)練和提高。 2.建立進(jìn)階式多方位的課程教學(xué)模式，實(shí)施主動學(xué)習(xí)和綜合學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。課題組以CDIO工程教育理念和CDIO課程大綱內(nèi)容為教學(xué)改革指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)了基于CDIO的課程教學(xué)模式，如圖2其指導(dǎo)思想是：通過實(shí)驗(yàn)包其指導(dǎo)思想是：通過實(shí)驗(yàn)包括根底性

10、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)逐級進(jìn)階，建立重根底、重實(shí)踐、重創(chuàng)新的多方位教學(xué)模式。CDIO是“做中學(xué)原那么和“基于工程的教育和學(xué)習(xí)的集中表達(dá)，在課程教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)貫穿于教學(xué)始終。根底性實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對根本概念和核心知識的理解；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，以及初步的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力；綜合性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力，以及在實(shí)驗(yàn)中探尋知識、勇于創(chuàng)新的能力；通過應(yīng)用工程開發(fā)，使學(xué)生領(lǐng)會課程的根本思想和重要知識點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性的工程設(shè)計(jì)能力和協(xié)同工作能力，提高綜合分析和解決問題的能力。基于此目標(biāo)，我們主要集中于案例分析學(xué)習(xí)以及工程訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，

11、以及系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行的能力。我們將上述四個層次的實(shí)踐環(huán)節(jié)貫穿于課程教學(xué)過程，較好地實(shí)現(xiàn)了以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的CDIO教學(xué)大綱的培養(yǎng)學(xué)生四類能力的要求。 3.建設(shè)CDIO工作空間，提供系統(tǒng)的能力培養(yǎng)環(huán)境。工程實(shí)踐場所是實(shí)施CDIO專業(yè)方案的一個關(guān)鍵因素。CDIO工作空間不同于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，圍繞C、D、I、O構(gòu)建工程實(shí)踐場所，可以使學(xué)生充分理解構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行的全過程，同時保證一、二、三級工程的順利實(shí)施。我校專門在校內(nèi)為CDIO試點(diǎn)專業(yè)開辟了專區(qū)，本專業(yè)CDIO工作區(qū)被劃分為四個區(qū)域，即構(gòu)思討論室、系統(tǒng)設(shè)計(jì)室、系統(tǒng)構(gòu)建室和展廳。構(gòu)思討論室主要使學(xué)生能夠構(gòu)思新的系統(tǒng)，通過交談、傾聽及

12、反思的互動理解用戶需求和開展概念；系統(tǒng)設(shè)計(jì)室支持新的協(xié)作模式和數(shù)字化設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)、模擬設(shè)計(jì)、分享設(shè)計(jì)和相互交流；系統(tǒng)構(gòu)建室可以構(gòu)建系統(tǒng)并加以運(yùn)行；展廳用于展示學(xué)生工程研究和工程開發(fā)的成果。通過工作空間的設(shè)立，使學(xué)生能夠在工程教育的背景環(huán)境中學(xué)習(xí)體驗(yàn)CDIO的全過程。為了充分挖掘校外資源，為學(xué)生提供實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，我們按照CDIO的要求進(jìn)行了校企合作實(shí)訓(xùn)基地和實(shí)習(xí)基地建設(shè)，先后與多家單位合作建立了校外實(shí)訓(xùn)基地。在河北鋼鐵集團(tuán)、冀中能源等我省著名的企業(yè)建立了穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)基地，通過實(shí)習(xí)使學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的企業(yè)環(huán)境，更好地為行業(yè)輸送人才；與Oracle甲骨文公司簽署了共建“軟件工程實(shí)踐教

13、育中心協(xié)議，與泰克網(wǎng)絡(luò)達(dá)成了共建數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的協(xié)議，達(dá)內(nèi)科技開展成為實(shí)訓(xùn)基地，學(xué)生可以進(jìn)行工程級實(shí)訓(xùn)。各種形式的校企合作使本專業(yè)人才培養(yǎng)的特色更加鮮明和深化，培養(yǎng)出的學(xué)生更能適應(yīng)企業(yè)需求。 4.結(jié)合CDIO標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建專業(yè)評估能力成熟度模型進(jìn)行專業(yè)評估。以判斷專業(yè)在朝既定目標(biāo)方面有哪些具體進(jìn)步為根底，來判斷專業(yè)的整體有效性，對CDIO專業(yè)方案的評估，主要依據(jù)輸入過程輸出這個判斷模型。輸入包括人員訪查、設(shè)施的可用性、資源的充足性等；過程包括教學(xué)、考核和評價方法；輸出指學(xué)生既定的學(xué)習(xí)效果和專業(yè)整體成果。確立基于標(biāo)準(zhǔn)的評估，是以判定模式為主，兼有目標(biāo)導(dǎo)向模式和管理導(dǎo)向模式。判定模式考察專業(yè)是否符合標(biāo)

14、準(zhǔn)要求，著眼于輸入和過程，假設(shè)專業(yè)的師資水平、實(shí)踐場所和資源等輸入符合標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)等專業(yè)實(shí)施過程符合標(biāo)準(zhǔn)，那么輸出應(yīng)該滿足培養(yǎng)目標(biāo)的要求。這有利于在評估中發(fā)現(xiàn)輸入和過程與標(biāo)準(zhǔn)的差距，利于專業(yè)的持續(xù)改良、專業(yè)改革和評估的機(jī)制化運(yùn)作。這一理念與軟件能力成熟度模型吻合能力成熟度模型Capability Maturity Model，簡稱CMM，是一種針對軟件開發(fā)組織過程能力成熟度的評估體系，提供標(biāo)準(zhǔn)化的過程改良，而CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)包括了輸入、過程、輸出以及效果和影響。因此借鑒CMM的思想，結(jié)合CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建CDIO能力成熟度模型如表1所示，針對專業(yè)的能力進(jìn)行評估和改良，給出專業(yè)開展的潛力

15、和可以改良的方向。 三、結(jié)束語 根據(jù)人才培養(yǎng)需要，我們結(jié)合學(xué)校行業(yè)背景和地域特點(diǎn)，構(gòu)建了基于CDIO工程教育模式的計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)模式。主要進(jìn)行了一體化課程方案設(shè)計(jì)，教學(xué)模式探索，實(shí)踐場所構(gòu)建和CDIO評估標(biāo)準(zhǔn)建立，為CDIO在地方院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的推廣提供了參考。CDIO工程教育教學(xué)模式實(shí)施四年來，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，在工程實(shí)施過程中學(xué)生CDIO能力得到反復(fù)訓(xùn)練與提升，學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力增強(qiáng)，學(xué)生在各種國家和省部級競賽中屢獲獎項(xiàng)，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到明顯提高，學(xué)生就業(yè)能力增強(qiáng)，相關(guān)企業(yè)滿意度提高。在以后的探索中，我們將進(jìn)一步進(jìn)行CDIO工程教育模式的研究，并不斷在實(shí)踐中檢驗(yàn)和優(yōu)化。 參考文獻(xiàn)： 1段利華，等.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)現(xiàn)狀分析和人才培養(yǎng)模式改革研究J.高等理科教育，2007，2：82-84. 2Edward F.Crawley，etc.Rethinking engineering Educationthe CDIO ApproachM.2007. 3顧學(xué)雍.聯(lián)結(jié)理論與實(shí)踐的CDIOJ.高等工程教育研究，2021，1：11-23. 汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索J.高等工程教育研究，2021，1：12-20. “CDIO與產(chǎn)學(xué)合作和國際化J.中國大學(xué)教學(xué)，2021，5：16-