新工科CDIO 工程教育模式在地方院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用探索

陳 燕，陳亞林，顧大剛

（1.貴陽學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550005；2.南京財(cái)經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210046）

目前地方院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)大多定位于培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型信息技術(shù)類高級專門人才，立足地方，面向全國［1］。但目前我國工科人才培養(yǎng)普遍存在著教育與行業(yè)企業(yè)實(shí)際脫節(jié)、學(xué)生綜合素質(zhì)與知識(shí)結(jié)構(gòu)存在缺陷的問題［2］，嚴(yán)重阻礙了地方院校向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。新工科建設(shè)是為了應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，探索工程教育的中國模式，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)而提出的［3］。目前較多高校都開展了新工科背景下計(jì)算機(jī)類專業(yè)改革的研究：左國玉等提［4］出對應(yīng)于競賽培養(yǎng)具有前沿性、綜合性、實(shí)踐性等特點(diǎn)的創(chuàng)新型人才；郭永春等［5］結(jié)合武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院卓越工程師培養(yǎng)方案，提出通過專業(yè)課程體系的修訂促進(jìn)專業(yè)課程內(nèi)容的提升；王文、吳仁華等［6-7］提出根據(jù)職業(yè)崗位需求，構(gòu)建“141”專業(yè)課程體系和職業(yè)崗位方向。Haoran Ou 工程教育模式系統(tǒng)地提出了可操作的全面實(shí)施及檢驗(yàn)測評的標(biāo)準(zhǔn)。針對地方院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)中存在的培養(yǎng)目標(biāo)不明確、理論學(xué)時(shí)比重偏大、學(xué)生動(dòng)手能力差以及脫離職業(yè)崗位需求的突出問題，將CDIO 理念本土化，設(shè)計(jì)學(xué)生主體、實(shí)踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的專業(yè)培養(yǎng)模式，以期促進(jìn)面向新工科的地方院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，并能指導(dǎo)具體實(shí)踐。

1 CDIO 工程教育模式

CDIO意即Conceive、Design、Implement和Operate，它繼承了工程思想和工程教育理念，將產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期映射到學(xué)生學(xué)習(xí)，擬定了工程基礎(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)層面的培養(yǎng)目標(biāo)。相應(yīng)地提出了在能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測評的12條標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 CDIO 的12 條標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)CDIO 的工程思維、教育理念及12 條標(biāo)準(zhǔn)，制訂了學(xué)生能力大綱細(xì)則，包括了技術(shù)知識(shí)和推理能力、個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德、人際交往技能等。如圖1 所示。

圖1 CDIO 學(xué)生能力大綱

由上述，CDIO 工程教育模式中突出了將學(xué)生培養(yǎng)與產(chǎn)品生命周期所需能力目標(biāo)相對應(yīng)，強(qiáng)調(diào)了環(huán)境對工程師培養(yǎng)的支撐作用。將CDIO 模式本土化，有助于突破現(xiàn)有專業(yè)培養(yǎng)瓶頸，構(gòu)建具有可操作性的、符合社會(huì)和行業(yè)需求的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)模式。

2 CDIO 工程教育模式在地方院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用

2.1 改進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)擬定

目前普通高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)主要包含以下內(nèi)容：適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展需要；具備數(shù)學(xué)與自然科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)的基本理論、基本知識(shí)、基本技能和方法；具有較強(qiáng)的專業(yè)能力和良好的綜合素質(zhì)；具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和國際視野。

根據(jù)專業(yè)目標(biāo)，對培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)和能力提出了具體的要求。但目前的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和業(yè)務(wù)要求較少反映工程理念，培養(yǎng)目標(biāo)的制訂沒有行業(yè)企業(yè)參與，難以體現(xiàn)其應(yīng)用性。尤其就地方院校而言，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)更應(yīng)側(cè)重工程思維培養(yǎng)，更能體現(xiàn)地方行業(yè)企業(yè)的應(yīng)用需求。

參考CDIO 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，可將地方院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的擬定作如下改進(jìn)：

（1）培養(yǎng)目標(biāo)要體現(xiàn)工程教育框架。將項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施系列工程活動(dòng)中所涉及的思維方式、操作方法等要明確地融入培養(yǎng)目標(biāo)的制訂，特別是對學(xué)生知識(shí)和能力的要求中要具體體現(xiàn)出工程思維培養(yǎng)的內(nèi)容。

（2）地方行業(yè)企業(yè)參與培養(yǎng)目標(biāo)的制訂。邀請地方相關(guān)行業(yè)企業(yè)參與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的制定，不僅能掌握相關(guān)企業(yè)對專業(yè)學(xué)生的能力和素養(yǎng)需求，讓學(xué)生培養(yǎng)有的放矢，突出應(yīng)用性，還能增強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)的溝通，為學(xué)生的實(shí)習(xí)和就業(yè)提供保障。

（3）劃分目標(biāo)權(quán)重。擬定專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化區(qū)分各項(xiàng)目標(biāo)的內(nèi)容，特別在制訂知識(shí)和能力要求時(shí)，要?jiǎng)澐指鱾€(gè)條目所對應(yīng)目標(biāo)的權(quán)重，使專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)更具操作指導(dǎo)性。

2.2 優(yōu)化教學(xué)計(jì)劃制定

教學(xué)計(jì)劃是對課程實(shí)施的整體規(guī)劃，是對課程開展作出的全面安排。為適應(yīng)新工科背景下地方院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求，最終還是要回歸教學(xué)，優(yōu)化課程教學(xué)計(jì)劃，夯實(shí)計(jì)劃的執(zhí)行。

借鑒CDIO 學(xué)生能力大綱要求，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系規(guī)劃，優(yōu)化后的教學(xué)計(jì)劃主要項(xiàng)目如圖2 所示:

圖2 優(yōu)化后教學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目

教學(xué)計(jì)劃的優(yōu)化側(cè)重以下幾個(gè)方面：

（1）教學(xué)計(jì)劃中要突出學(xué)科相互支撐的內(nèi)容。專業(yè)培養(yǎng)中涉及多個(gè)學(xué)科內(nèi)容，要讓學(xué)生理解課程學(xué)習(xí)的意義，不僅要認(rèn)識(shí)課程在專業(yè)培養(yǎng)中的作用，更要了解課程在學(xué)科相互支撐中的作用，有利于學(xué)生構(gòu)建完整的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)。

（2）能力目標(biāo)培養(yǎng)中突出工程設(shè)計(jì)能力和產(chǎn)品構(gòu)建能力。在教學(xué)計(jì)劃中強(qiáng)化課程對培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和產(chǎn)品構(gòu)建能力的細(xì)則，讓相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的開展、教學(xué)過程的實(shí)施都圍繞能力培養(yǎng)進(jìn)行。

（3）增強(qiáng)過程與目標(biāo)的粘性。教學(xué)計(jì)劃中無論是教學(xué)過程，還是成績權(quán)重劃分等都要與相應(yīng)的目標(biāo)明確對應(yīng)，這有助于指導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)開展和評估教學(xué)計(jì)劃的執(zhí)行。

2.3 重視工程實(shí)踐規(guī)劃

深化產(chǎn)教融合是新工科建設(shè)的核心內(nèi)容之一，目的是解決傳統(tǒng)高校培養(yǎng)模式中學(xué)生理論脫離實(shí)際的問題。地方院校的課程體系建設(shè)中更應(yīng)重視學(xué)生工程實(shí)踐項(xiàng)目的規(guī)劃，規(guī)劃內(nèi)容應(yīng)具有可行性和實(shí)效性。可以從以下4 個(gè)方面進(jìn)行規(guī)劃：

（1）工程實(shí)踐內(nèi)容的選擇。工程實(shí)踐內(nèi)容基于項(xiàng)目制訂。讓學(xué)生明確為什么學(xué)習(xí)、學(xué)到了什么、怎么去運(yùn)用。項(xiàng)目的來源主要是企業(yè)項(xiàng)目和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域行業(yè)認(rèn)證項(xiàng)目，并根據(jù)要求變化不斷調(diào)整，講義可以由企業(yè)、認(rèn)證方和老師共同確定。

（2）工程實(shí)踐場所的建設(shè)或選擇。根據(jù)實(shí)踐內(nèi)容要求，工程實(shí)踐場所要求規(guī)模小、專業(yè)化程度高，與工業(yè)實(shí)際技術(shù)環(huán)境接近甚至同一。

（3）工程實(shí)踐環(huán)節(jié)要關(guān)注綜合學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。復(fù)合性和復(fù)雜性是現(xiàn)代工程的基本屬性。工程實(shí)踐環(huán)節(jié)要關(guān)注學(xué)生通過綜合學(xué)習(xí)來培養(yǎng)“工程綜合能力”，即運(yùn)用理論和技術(shù)解決工程實(shí)際問題的能力。綜合學(xué)習(xí)內(nèi)涵包括專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能、個(gè)人責(zé)任感、邏輯思維能力及工程職業(yè)道德等，在實(shí)踐中滲透各項(xiàng)能力的培養(yǎng)。

（4）工程實(shí)踐環(huán)節(jié)要實(shí)現(xiàn)師生共同成長。目前計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的大多數(shù)專業(yè)教師均具有較高學(xué)歷和較強(qiáng)的基礎(chǔ)科學(xué)研究能力，但項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和工程能力有所欠缺，這也是新工科建設(shè)亟待解決的問題之一。工程實(shí)踐規(guī)劃中要包含教師培養(yǎng)計(jì)劃，聘用經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)工程師或項(xiàng)目管理人員首先對教師進(jìn)行指導(dǎo)和培訓(xùn)，再各取所長，共同指導(dǎo)學(xué)生開展工程實(shí)踐活動(dòng)。

2.4 優(yōu)化考核與評估體系

工程教育更側(cè)重基于學(xué)習(xí)成果的教學(xué)，突出對學(xué)生工程能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)合理的考核與評估體系，獲取更客觀、有效的教學(xué)反饋數(shù)據(jù)，是驗(yàn)證學(xué)生培養(yǎng)模式和專業(yè)知識(shí)體系建設(shè)的最直觀途徑，也是實(shí)現(xiàn)“以評促教、以評促學(xué)”的重要基礎(chǔ)。分析CDIO 學(xué)生能力大綱要求，對學(xué)生的考核要重視過程性評價(jià)，以便實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和技能的情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)結(jié)果等。優(yōu)化現(xiàn)有考核和評估體系要從專業(yè)考核和系統(tǒng)評估兩個(gè)層面進(jìn)行：

（1）專業(yè)考核要基于學(xué)習(xí)成果，除了考核學(xué)生對知識(shí)和技能的掌握，還考核學(xué)生的基本個(gè)人能力、交際能力、工程能力等，這就要求制訂合理的度量和記錄標(biāo)準(zhǔn)，可以通過制訂詳細(xì)的考核計(jì)劃和多次核定成績來完成。

考核計(jì)劃要基于教學(xué)計(jì)劃中明確的知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)制訂，內(nèi)容包括：目標(biāo)對應(yīng)的考核形式、考核時(shí)間、考核內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)、回答形式和方向、成績評定標(biāo)準(zhǔn)等?？己擞?jì)劃設(shè)計(jì)如表2 所示：

表2 考核計(jì)劃表設(shè)計(jì)

多次核定學(xué)生成績即學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果不是以一次考核結(jié)果來度量，嚴(yán)格根據(jù)考核計(jì)劃，多次開展形式多樣的考核，將每次考核結(jié)果實(shí)時(shí)通知學(xué)生，學(xué)生針對存在的問題去尋找解決方法后，可再次參與該目標(biāo)的考核，直至達(dá)標(biāo)。

（2）系統(tǒng)評估是根據(jù)專業(yè)考核結(jié)果、終結(jié)性評價(jià)及其各自權(quán)重給出的綜合性評估。針對不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，分別使用終結(jié)性評價(jià)和過程考核來評價(jià)，并合理設(shè)計(jì)終結(jié)性評價(jià)和過程考核評價(jià)的權(quán)重。

3 結(jié)語

新工科建設(shè)為目前地方院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)所遇到的瓶頸問題提供了解決思路。CDIO 工程教育模式作為新工科建設(shè)的主要內(nèi)容之一，提供了可操作的全面實(shí)施及檢驗(yàn)測評的標(biāo)準(zhǔn)。文章通過深入分析CDIO 提出的12 條標(biāo)準(zhǔn)和4項(xiàng)能力目標(biāo)大綱，結(jié)合所在學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)現(xiàn)狀，從改進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)擬定、優(yōu)化教學(xué)計(jì)劃制訂、重視工程實(shí)踐規(guī)劃和優(yōu)化考核與評估體系四個(gè)方面探索CDIO 模式本土化，并將其應(yīng)用于本校新一輪的專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃和方案制訂中，以期為目前該專業(yè)培養(yǎng)中存在的突出問題提供有效的解決途徑。