基于CDIO教育理念的計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究

毛伊敏，胡 健

(江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，江西贛州341000)

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際、國(guó)內(nèi)工程教育改革的最新成果［1］.從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究獲得基金會(huì)巨額資助，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)［2］，它以產(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(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程［3］.CDIO將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)［4］.依據(jù)CDIO工程教育模式，不斷探索CDIO本土化應(yīng)用研究，近年來(lái)，從教學(xué)模式和素質(zhì)教育模式兩大領(lǐng)域著手，堅(jiān)持以人為本，根據(jù)社會(huì)需求進(jìn)行人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐，以項(xiàng)目為載體，讓學(xué)生經(jīng)歷從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、應(yīng)用、運(yùn)行的完整流程，從而全面提高學(xué)生項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新思維能力、技術(shù)應(yīng)用能力和實(shí)際操作能力.

1 培養(yǎng)方案框架的搭建

傳統(tǒng)培養(yǎng)模式存在“教與學(xué)、理論與實(shí)踐、學(xué)校與企業(yè)”相互脫節(jié)的問(wèn)題.教學(xué)體系以教師為中心，堆積知識(shí)，缺乏前后聯(lián)系與工程應(yīng)用實(shí)踐，有知識(shí)但能力差，使得學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，存在不知學(xué)有何用以及如何用的困惑，導(dǎo)致不愿學(xué)、學(xué)不好、不會(huì)用、學(xué)完丟的現(xiàn)象.針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，依據(jù)CDIO工程教育理念［5-8］，搭建培養(yǎng)方案框架如圖1所示.

2 教學(xué)實(shí)施

2.1 建設(shè)高素質(zhì)的師資隊(duì)伍

通過(guò)產(chǎn)學(xué)研基地的建立，鼓勵(lì)和支持專業(yè)教師積極參加專業(yè)技能的培訓(xùn)，加強(qiáng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的交流，提高教師實(shí)踐教學(xué)水平;按專業(yè)知識(shí)需求加快對(duì)國(guó)內(nèi)優(yōu)秀人才的引進(jìn)工作，改善教師的學(xué)源結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)師資隊(duì)伍的整體素質(zhì);邀請(qǐng)企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師到學(xué)校兼職指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐課程，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力.

2.2 教學(xué)改革

2.2.1 整合教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)上述課程內(nèi)聚度較低、課程間耦合度偏高，導(dǎo)致課程系列連貫性差，教學(xué)內(nèi)容交疊現(xiàn)象嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)匯編語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)組成原理、接口技術(shù)專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新與整合，對(duì)系列課程之間的銜接關(guān)系進(jìn)行了探討，整合系列課程涵蓋的課程內(nèi)容，減少課堂教學(xué)時(shí)數(shù)，增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力.

圖1 培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)框架

2.2.2 改革教學(xué)方法和教學(xué)手段

突破原有的以教師為主導(dǎo)的單向教學(xué)模式，始終圍繞培養(yǎng)和提高學(xué)生掌握知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力來(lái)組織教學(xué)，教師充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，采用雙向互動(dòng)的教學(xué)模式、案例法等先進(jìn)的教學(xué)手段和方法，結(jié)合自己的研究方向和課題向?qū)W生傳授最新的、實(shí)用的專業(yè)知識(shí).

2.3 建設(shè)產(chǎn)學(xué)研互助平臺(tái)

2.3.1 建設(shè)實(shí)習(xí)基地

建立示范性實(shí)習(xí)基地，學(xué)生通過(guò)參觀和接受企業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)，拓寬視野和專業(yè)知識(shí)面，將所學(xué)的理論知識(shí)在工作實(shí)踐中找準(zhǔn)定位;建立合作培養(yǎng)實(shí)習(xí)基地，讓學(xué)生參加基地項(xiàng)目活動(dòng)并接受小規(guī)模的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)，鍛煉學(xué)生實(shí)際分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高其專業(yè)技能.

2.3.2 參加實(shí)訓(xùn)

通過(guò)與企業(yè)緊密合作，把企業(yè)生產(chǎn)研發(fā)項(xiàng)目引入教學(xué)，校企共建項(xiàng)目教學(xué)團(tuán)隊(duì)，專兼職教師共同指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)項(xiàng)目與生產(chǎn)性項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，強(qiáng)化學(xué)生軟件設(shè)計(jì)的就業(yè)能力的培養(yǎng).

2.3.3 完善實(shí)驗(yàn)體系

按專業(yè)需求特性劃分，完善實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，使其提供的實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行У馗采w實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的多種實(shí)踐能力的要求，采用開(kāi)放式管理模式，使學(xué)生能充分使用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，編寫(xiě)與理論課程體系相配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)，不斷提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量.

3 訂制關(guān)鍵過(guò)程

在培養(yǎng)方案的設(shè)計(jì)框架中，以課程系列作為關(guān)鍵過(guò)程，一方面體現(xiàn)了知識(shí)和能力之間的關(guān)聯(lián);另一方面也可避免各課程知識(shí)之間不必要的重復(fù)，便于按照項(xiàng)目生命周期的要求來(lái)組織教、學(xué)和做［9-10］.關(guān)鍵過(guò)程是學(xué)生能力培養(yǎng)，其要點(diǎn)如下:

3.1 基本個(gè)人能力

3.1.1 數(shù)學(xué)系列

軟件是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模擬，為此需要計(jì)算機(jī)應(yīng)用人員具有良好的數(shù)學(xué)建模能力.主要課程包括:微積分、線性代數(shù)、概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等.

3.1.2 計(jì)算理論系列

計(jì)算理論系列課程是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)所需的計(jì)算數(shù)學(xué)知識(shí)相關(guān)的課程，是培養(yǎng)學(xué)生軟件開(kāi)發(fā)能力的基礎(chǔ).主要課程包括:離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計(jì)和編譯原理等.

3.1.3 計(jì)算系統(tǒng)系列

計(jì)算系統(tǒng)系列課程是指與進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)所需的軟硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)相關(guān)的課程，是培養(yǎng)學(xué)生軟件開(kāi)發(fā)能力的基礎(chǔ).主要課程包括:操作系統(tǒng)、軟件工程基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理等.

3.1.4 工程實(shí)訓(xùn)系列

通過(guò)工程實(shí)訓(xùn)系列實(shí)踐，掌握應(yīng)用研究的過(guò)程和方法，培養(yǎng)學(xué)生軟件應(yīng)用的綜合分析能力.主要課程包括:工程實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、綜合論文訓(xùn)練等.

3.2 人際能力

3.2.1 人文素質(zhì)系列

軟件是知識(shí)密集型的產(chǎn)品，需要從業(yè)人員具有良好的身體素質(zhì)和心理素質(zhì).通過(guò)人文素質(zhì)系列課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生具有健康的體魄和良好的協(xié)作溝通交流能力和融入社會(huì)的能力.主要課程包括:形勢(shì)與政策、馬克思主義基本原理、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想概論、大學(xué)生心理健康教育、體育及全校選修課等.

3.2.2 外語(yǔ)系列

軟件人才需要具有國(guó)際化視野，通過(guò)不間斷的外語(yǔ)教育，強(qiáng)化學(xué)生外語(yǔ)應(yīng)用能力，為學(xué)生了解IT文化奠定基礎(chǔ).主要課程包括:基礎(chǔ)英語(yǔ)或日語(yǔ)、英語(yǔ)或日語(yǔ)聽(tīng)說(shuō).

3.2.3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)系列

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是工程教育的高級(jí)階段，也是工程教育的目標(biāo)之一.通過(guò)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)系列課程，使學(xué)生了解學(xué)科應(yīng)用的前沿技術(shù)和理論，掌握創(chuàng)新的思維方式，知曉創(chuàng)業(yè)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)能力.主要課程包括:軟件工程前沿與創(chuàng)新、科技發(fā)展與創(chuàng)新等.

3.3 產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)的構(gòu)建能力

3.3.1 開(kāi)發(fā)工具系列

開(kāi)發(fā)工具系列課程是指與進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)所需的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)環(huán)境等知識(shí)相關(guān)的課程.主要課程包括:C/C++程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、可視化程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο缶幊膛c設(shè)計(jì)、用戶界面設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)和軟件測(cè)試技術(shù)等.

3.3.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)系列

目的使學(xué)生能更好地理解所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，加深對(duì)專業(yè)的初步認(rèn)同，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)基本軟件開(kāi)發(fā)工具的使用能力.主要課程包括:C/C++程序設(shè)計(jì)實(shí)踐、軟件實(shí)用技術(shù)實(shí)踐Ⅰ和軟件實(shí)用技術(shù)實(shí)踐Ⅱ等.

3.3.3 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)系列

軟件工程技術(shù)系列課程是指與進(jìn)行大型軟件開(kāi)發(fā)所需的軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)技術(shù)知識(shí)相關(guān)的課程.主要包括:軟件體系結(jié)構(gòu)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)平臺(tái)技術(shù)、高級(jí)3D動(dòng)漫制作、3D游戲開(kāi)發(fā)、游戲架構(gòu)與策劃、硬件描述語(yǔ)言與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式DSP軟件開(kāi)發(fā)等.

3.3.4 專業(yè)設(shè)計(jì)系列實(shí)踐

通過(guò)專業(yè)設(shè)計(jì)系列實(shí)踐，學(xué)生能夠利用專業(yè)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和工具，綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)，進(jìn)行應(yīng)用軟件項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力.主要課程包括:軟件工程工具與環(huán)境實(shí)踐、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)技術(shù)綜合實(shí)踐等.

3.3.5 工程實(shí)訓(xùn)系列

學(xué)生在實(shí)際工程項(xiàng)目環(huán)境下，以團(tuán)隊(duì)為單位，進(jìn)行實(shí)際軟件應(yīng)用項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力.主要課程包括:軟件工程實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目實(shí)踐等.

4 質(zhì)量控制體系

教學(xué)質(zhì)量的保障，離不開(kāi)質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制.為了保證計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)過(guò)程的優(yōu)化管理與控制，必須設(shè)計(jì)規(guī)范的教學(xué)管理和監(jiān)控制度，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

圖2 教學(xué)管理和監(jiān)控制度結(jié)構(gòu)圖

4.1 教學(xué)質(zhì)量管理制度

教學(xué)管理機(jī)構(gòu)由三部分組成，第一部分是系主任全面領(lǐng)導(dǎo)教學(xué)管理，第二部分是教研室負(fù)責(zé)專業(yè)建設(shè)工作，第三部分是系成立的專業(yè)建設(shè)委員會(huì)和教學(xué)工作專家組負(fù)責(zé)專業(yè)建設(shè)及專業(yè)建設(shè)和教學(xué)過(guò)程的指導(dǎo)與監(jiān)督工作.通過(guò)教學(xué)管理機(jī)構(gòu)實(shí)施一系列教學(xué)質(zhì)量管理制度，有效地保障教學(xué)質(zhì)量.

4.1.1 定期開(kāi)展教學(xué)研討會(huì)，組織教學(xué)法活動(dòng)

制定了常規(guī)的教學(xué)研討活動(dòng)，組織教師對(duì)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題、教學(xué)方法和教學(xué)組織過(guò)程進(jìn)行討論，同一課程群的教師對(duì)課程內(nèi)容和更新的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析和探討，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，從而不斷提高教學(xué)水平.通過(guò)教學(xué)研討，不斷強(qiáng)化教職工的兩個(gè)意識(shí)，即人才培養(yǎng)適應(yīng)人才需求的意識(shí)以及創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)的意識(shí)，并主動(dòng)將這種意識(shí)貫徹到每一門(mén)課程的教學(xué)過(guò)程中.

4.1.2 采用各種方式督促教師的教學(xué)工作

學(xué)校組織考評(píng)專家組聽(tīng)課，組織學(xué)生進(jìn)行中期教學(xué)座談會(huì)和網(wǎng)上投票等方式督促教師的教學(xué)工作.如江西理工大學(xué)采用多種方式督促教師的教學(xué)工作，取得了一定的成績(jī).根據(jù)學(xué)?？荚u(píng)專家組聽(tīng)課和學(xué)生意見(jiàn)反映的情況來(lái)看，本專業(yè)教師上課的優(yōu)良率達(dá)85%.近五年來(lái)，有8位教師指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文獲校級(jí)“優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文”.

4.2 教學(xué)監(jiān)控制度

教學(xué)質(zhì)量管理過(guò)程中，教學(xué)信息的收集和反饋具有十分重要的作用.我們根據(jù)人才培養(yǎng)方案，建立了完善的教學(xué)質(zhì)量評(píng)估體系，對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用型人才的整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程進(jìn)行多層次評(píng)估，并將信息反饋到質(zhì)量控制體系中，對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督與控制.

4.2.1 課程教學(xué)的質(zhì)量評(píng)估與監(jiān)控

考評(píng)專家定期對(duì)課程建設(shè)的質(zhì)量、進(jìn)度進(jìn)行檢查評(píng)估.對(duì)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行隨堂聽(tīng)課.根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、完成作業(yè)情況、課后答疑、專家聽(tīng)課意見(jiàn)、考試成績(jī)、問(wèn)卷調(diào)查、后續(xù)課程反映等情況，評(píng)價(jià)學(xué)生某門(mén)課程的能力和素質(zhì).使教師能及時(shí)獲得準(zhǔn)確、可靠的學(xué)習(xí)效果信息，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的最優(yōu)化.

4.2.2 實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量評(píng)估與監(jiān)控

實(shí)踐教學(xué)是與課堂理論教學(xué)并行的一種教學(xué)方式，同時(shí)也是一種培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力最好的教學(xué)方式.對(duì)于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量評(píng)估與監(jiān)控，主要是考查學(xué)生的理論知識(shí)、實(shí)際動(dòng)手能力、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量等方面.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)報(bào)告的檢查、實(shí)驗(yàn)涉及的理論知識(shí)的檢查、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手實(shí)踐能力的考察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)收和成績(jī)?cè)u(píng)定、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批改等，對(duì)學(xué)生的知識(shí)和能力進(jìn)行考核和指導(dǎo)，并及時(shí)與課程任課教師或指導(dǎo)教師溝通，提出改進(jìn)意見(jiàn)，進(jìn)一步提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量.

4.2.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量評(píng)估與監(jiān)控

畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在畢業(yè)前學(xué)習(xí)、深化、拓寬知識(shí)的最后綜合訓(xùn)練階段，也是對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn).為保證畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，我們編制了畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題、設(shè)計(jì)過(guò)程、畢業(yè)論文撰寫(xiě)及答辯等全過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，提出了明確要求.從前期、中期和后期三個(gè)環(huán)節(jié)組織集中檢查，對(duì)論文的選題、工作進(jìn)展和總體質(zhì)量進(jìn)行全方位的嚴(yán)格監(jiān)控和質(zhì)量反饋控制.

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