基于項(xiàng)目體系的CDIO教育模式改革的深化研究與實(shí)踐
——以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)CDIO試點(diǎn)班為例

薛紅梅，孫勝娟，張永健，魯茜茜

（1.河北工程大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

基于項(xiàng)目體系的CDIO教育模式改革的深化研究與實(shí)踐
——以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)CDIO試點(diǎn)班為例

薛紅梅1，孫勝娟1，張永健1，魯茜茜2

（1.河北工程大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

在CDIO教育模式改革基礎(chǔ)之上，以工程教育改革深化為目標(biāo)，以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)CDIO試點(diǎn)班為例，提出基于項(xiàng)目體系的專業(yè)人才培養(yǎng)方案，制定以項(xiàng)目為主體的教學(xué)計(jì)劃，把傳統(tǒng)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤绊?xiàng)目實(shí)踐——知識提煉，能力養(yǎng)成”。將工程項(xiàng)目貫穿于四年的教學(xué)活動(dòng)中，努力讓學(xué)生從解決實(shí)際工程問題的角度學(xué)習(xí)專業(yè)知識，掌握工程的思維方法，提高學(xué)生獨(dú)立分析問題、認(rèn)識問題、解決問題的能力。

CDIO；深化研究；項(xiàng)目體系；工程思維

90年代末，美國麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）航空航天系教師開始探討如何能把理論知識的傳授和實(shí)踐能力的培養(yǎng)結(jié)合起來， 基于工程教育模式改革計(jì)劃開始正式啟動(dòng)。

1999 -2000 年，MIT開展了CDIO教學(xué)改革的預(yù)研究工作。國際CDIO工程教育組織自2004年正式成立至今已發(fā)展到世界超過25個(gè)國家81所院校成員［1］。

2006年汕頭大學(xué)參加第二屆國際CDIO會議并正式加入CDIO國際合作組織［2］。在此后幾年，清華大學(xué)、成都信息工程學(xué)院和北京交通大學(xué)等學(xué)校先后加入了CDIO國際合作組織。2008年11月，中國CDIO網(wǎng)站開通，為CDIO在中國的傳播提供了一個(gè)交流、合作及信息共享的平臺。2009年，教育部質(zhì)量工程項(xiàng)目的第二類特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目中設(shè)立了CDIO特色專業(yè)，全國共計(jì)獲批設(shè)建11個(gè)專業(yè)。

目前，CDIO的研究成果主要還是在課程教學(xué)改革與課程體系建設(shè)方面的應(yīng)用。全國相關(guān)高校也在根據(jù)自身的課程安排、學(xué)生的特點(diǎn)分別進(jìn)行了有針對性的改革。我國許多高校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)開始正式啟動(dòng)了CDIO工程教育模式改革。在歷時(shí)多年的系統(tǒng)改革和教育實(shí)踐過程中，積累了許多CDIO工程教育改革經(jīng)驗(yàn)，并取得了一定的階段性成果。但在CDIO工程教育模式改革實(shí)踐過程中也發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)行的教學(xué)過程依然是“以課程體系為中心，以傳授知識為目的”的傳統(tǒng)教育培養(yǎng)模式，在教學(xué)方法仍然是以知識點(diǎn)講授為主。工程實(shí)踐并沒有貫穿于課程的教學(xué)活動(dòng)中，工程實(shí)踐教學(xué)缺乏連續(xù)性和系統(tǒng)性，由于在課堂上學(xué)到的知識點(diǎn)比較分散，學(xué)生并不能真正理解它們之間的聯(lián)系，也就不能熟練地將它們應(yīng)用在項(xiàng)目中。

因此，根據(jù)以上特點(diǎn)，有必要在CDIO教育模式改革的基礎(chǔ)之上，以CDIO工程教育改革深化為目標(biāo)，形成以工程化項(xiàng)目體系為主導(dǎo)，課程體系為支撐的CDIO改革深化和實(shí)踐模式，重點(diǎn)提升工程實(shí)踐環(huán)節(jié)對學(xué)生工程素養(yǎng)和工程能力的關(guān)鍵支撐作用。

一、基于項(xiàng)目體系的CDIO工程教育模式改革的深化，對促進(jìn)當(dāng)前教學(xué)工作，提升教學(xué)質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用

充分融合CDIO能力（CDIO大綱中包含4個(gè)層面、17條70點(diǎn)能力）培養(yǎng)要求和行業(yè)技術(shù)需求，“以項(xiàng)目代替課程”作為培養(yǎng)方案的基本構(gòu)成單元，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力，可以極大地提高學(xué)生對專業(yè)知識的綜合運(yùn)用能力，從而增加學(xué)習(xí)興趣。

依托項(xiàng)目體系主導(dǎo)的人才培養(yǎng)模式，對學(xué)生和教師在教學(xué)和能力培養(yǎng)過程中的地位進(jìn)行重新定位：學(xué)生成為主動(dòng)承擔(dān)建構(gòu)知識的角色；而教師主要是承擔(dān)教學(xué)的組織、咨詢、引導(dǎo)和評價(jià)的角色。新的角色定位能進(jìn)一步提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)探究知識的興趣和能力。

可以建設(shè)一個(gè)踐行“基于項(xiàng)目體系的CDIO教學(xué)模式改革”的試點(diǎn)班，全力打造試點(diǎn)班所需的師資隊(duì)伍、軟硬件環(huán)境，制定教學(xué)大綱、考核標(biāo)準(zhǔn)、就業(yè)指導(dǎo)計(jì)劃等的配套機(jī)制；在試點(diǎn)班取得良好培養(yǎng)效果的基礎(chǔ)上逐步將其培養(yǎng)運(yùn)作機(jī)制向整個(gè)專業(yè)乃至全校工科類專業(yè)滲透和推廣。

二、建立具體可操作的實(shí)施機(jī)制是深化與試點(diǎn)研究順利開展的關(guān)鍵

1.變傳統(tǒng)的“理論知識——課程設(shè)計(jì)”的演繹思維，以歸納思維為指導(dǎo)，確定“項(xiàng)目實(shí)踐——知識提煉，能力養(yǎng)成”的學(xué)生培養(yǎng)過程。

提出的“項(xiàng)目實(shí)踐——知識提煉，能力養(yǎng)成”培養(yǎng)過程，可以解決上述問題，真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”，學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中進(jìn)行知識學(xué)習(xí)、歸納，能力訓(xùn)練。

2.以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為核心形成基于項(xiàng)目體系的CDIO人才培養(yǎng)方案。

整個(gè)教學(xué)計(jì)劃以行業(yè)職業(yè)生涯中由淺入深的一個(gè)個(gè)工程項(xiàng)目作為教學(xué)計(jì)劃的構(gòu)成單元，項(xiàng)目縱向以專業(yè)技術(shù)能力的漸進(jìn)進(jìn)行進(jìn)階式銜接，橫向以相同或相近工程項(xiàng)目進(jìn)行有機(jī)關(guān)聯(lián)。

（1）歸納思維為指導(dǎo)，確定“項(xiàng)目實(shí)踐——知識提煉，能力養(yǎng)成”的學(xué)生培養(yǎng)過程。

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的演繹思維為歸納思維，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，將按學(xué)科分類劃分的一門門課程代以行業(yè)職業(yè)生涯中由淺入深的一個(gè)個(gè)工程項(xiàng)目，在項(xiàng)目實(shí)踐中進(jìn)行知識總結(jié)、歸納，能力訓(xùn)練，改傳統(tǒng)的課程體系教學(xué)計(jì)劃，為項(xiàng)目體系的教學(xué)計(jì)劃，確定“項(xiàng)目實(shí)踐——知識提煉，能力養(yǎng)成”的學(xué)生培養(yǎng)過程。

結(jié)合企業(yè)調(diào)研明確地方和行業(yè)需求、工程需求、學(xué)生需要和科技發(fā)展需要，設(shè)計(jì)進(jìn)階式項(xiàng)目體系結(jié)構(gòu)，以項(xiàng)目代替課程，把項(xiàng)目作為培養(yǎng)方案的基本構(gòu)成單元，構(gòu)建基于項(xiàng)目體系的CDIO工程教育人才培養(yǎng)方案。

針對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)CDIO工程教育模式的研究方案。依據(jù)CDIO大綱的能力要求制定本專業(yè)基準(zhǔn)，在專業(yè)基準(zhǔn)導(dǎo)引下進(jìn)行一體化課程計(jì)劃、一體化教學(xué)過程、工作空間的設(shè)計(jì)，提出構(gòu)建CDIO軟硬環(huán)境建設(shè)思路，探索考核評價(jià)方法。

（2）設(shè)計(jì)項(xiàng)目體系架構(gòu)，構(gòu)建基于項(xiàng)目的CDIO工程教育人才培養(yǎng)方案。

依據(jù)CDIO能力培養(yǎng)的層次化漸進(jìn)過程，設(shè)置自頂向下的三級培養(yǎng)目標(biāo)，并配套設(shè)置三級項(xiàng)目體系架構(gòu)。依據(jù)CDIO能力培養(yǎng)和行業(yè)技術(shù)需求，確定專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)特色，并將其作為人才培養(yǎng)方案中的一級指標(biāo)，給出達(dá)到此指標(biāo)應(yīng)具備的專業(yè)技術(shù)和工程能力，設(shè)計(jì)與之相對應(yīng)的頂級項(xiàng)目。

一級項(xiàng)目——以訓(xùn)練學(xué)生大系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施、掌控能力為目的，設(shè)計(jì)一個(gè)容納專業(yè)主要核心課程的一級項(xiàng)目。

分析并分解一級指標(biāo)，確定達(dá)到一級指標(biāo)（完成一級項(xiàng)目）所需的知識儲備和能力需求，作為人才培養(yǎng)的二級指標(biāo)，設(shè)計(jì)與之相對應(yīng)的二級項(xiàng)目。

二級項(xiàng)目——以訓(xùn)練學(xué)生交流、創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)協(xié)作進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施（D和I）等能力為目的，設(shè)計(jì)若干包含課程群內(nèi)核心課程的二級項(xiàng)目。

分析并分解二級，確定達(dá)到二級指標(biāo)（完成二級項(xiàng)目）所需的專業(yè)基礎(chǔ)和能力，將其作為人才培養(yǎng)的三級指標(biāo)，設(shè)計(jì)與之相對應(yīng)的三級項(xiàng)目。

三級項(xiàng)目——以訓(xùn)練學(xué)生工程意識、職業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)技術(shù)、工程實(shí)踐等能力為目的，設(shè)計(jì)有機(jī)串聯(lián)各門專業(yè)核心課程知識點(diǎn)的多個(gè)三級項(xiàng)目。

各級項(xiàng)目縱向以專業(yè)技術(shù)能力的漸進(jìn)進(jìn)行進(jìn)階式銜接，橫向以相同或相近工程項(xiàng)目進(jìn)行有機(jī)關(guān)聯(lián)。整個(gè)教學(xué)計(jì)劃以項(xiàng)目為主線，知識服務(wù)項(xiàng)目，并在項(xiàng)目實(shí)施過程中得到深化，通過“做中學(xué)”，掌握學(xué)科知識體系，鍛煉工程實(shí)踐能力。

（3）建設(shè)校內(nèi)工程實(shí)踐中心和校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，對學(xué)生進(jìn)行較為系統(tǒng)的能力培養(yǎng)。

相較于傳統(tǒng)的課堂模式，真實(shí)的工程環(huán)境有助于學(xué)生了解企業(yè)或行業(yè)對員工知識結(jié)構(gòu)、技術(shù)技能、綜合素質(zhì)的要求；體驗(yàn)企業(yè)的文化氛圍；體會典型行業(yè)團(tuán)隊(duì)的角色構(gòu)成及角色之間的協(xié)同工作技巧；體驗(yàn)在實(shí)際工程項(xiàng)目中課堂理論知識的應(yīng)用，使學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)得到積累，從而增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)能力和信心。

三、結(jié)論

綜上所述，在基于項(xiàng)目體系的CDIO教學(xué)模式改革實(shí)踐的過程中，理論與實(shí)踐相融合的教學(xué)模式必將突破雙方固有的壁壘。具有開放性和綜合性的實(shí)踐項(xiàng)目貫穿整個(gè)教學(xué)過程的始終，一方面將激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、培養(yǎng)工程意識、提高創(chuàng)新能力，同時(shí)也對教師的教學(xué)能力和專業(yè)綜合實(shí)踐能力提出了新的挑戰(zhàn)。同時(shí)，深化基于項(xiàng)目體系的CDIO工程教育模式改革將對計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)及工程類的其他專業(yè)教學(xué)改革起到示范和參考的作用。

［1］雷環(huán)，湯威頤，Edward F.Crawley，培養(yǎng)創(chuàng)新型、多層次、專業(yè)化的工程技術(shù)人才——CDIO工程教育改革的人才理念和培養(yǎng)模式［J］.高等工程教育研究，2009（5）.

［2］陳春林，朱張青.基于CDIO教育理念的工程學(xué)科教育改革與實(shí)踐［J］.教育與現(xiàn)代化，2010（3）.

［責(zé)任編輯 王云江］Further research and practice on the reform of educational pattern based
on the CDIO project system——A case study of the CDIO experimental class of computer science and technology

Based on the reform of CDIO educational mode and aimed at deepening the engineering education reform， taking the CDIO experimental class of computer science and technology as an example， the paper puts forward the personnel training program and makes a teaching plan that regards the project as center， changing the traditional teaching mode into “project practice， knowledge refinement and ability development”. Make the engineering projects run through four years’ teaching activities and strive to enable students to absorb professional knowledge from the perspective of solving practical engineering problems， mastering the engineering thinking methods to improve students' independent ability to analyze， understand and solve problems.

XUE Hong-mei1， SUN Sheng-juan1， ZHANG Yong-jian1， LU Qian-qian2
（1. College of Information and Electrical Engineering， Hebei University of Engineering， handna 056038， China； 2. School of Science，Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China）

CDIO； further research； project system； engineering thinking

10.3969/j.issn.1673-9477.2016.03.037

G642

A

1673-9477（2016）03-0117-03

［投稿日期］2016-03-18

2014-2015年度河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目：基于項(xiàng)目體系的計(jì)算機(jī)專業(yè)CDIO工程教育模式改革深化與試點(diǎn)

薛紅梅（1976- ），女，河北永年人，副教授，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)教育、信息安全。