計算機工程CDIO教育理論論文

計算機工程CDIO教育理論論文

　　1.背景

　　《國家中長(cháng)期人才發(fā)展規劃綱要(2010-2020年)》指出，要突出培養造就創(chuàng )新型科技人才。創(chuàng )新人才培養模式是建立學(xué)校教育和實(shí)踐鍛煉相結合、國內培養和國際交流合作相銜接的開(kāi)放式培養體系[1]。CDIO改革與教育部推進(jìn)的國際工程專(zhuān)業(yè)認證、質(zhì)量工程、卓越工程師培養計劃等的目標上是一致的，只要堅持實(shí)施下去，結合中國國情不斷總結、完善、提高，必將培養出符合社會(huì )需要的高素質(zhì)工程人才[2]。隨著(zhù)計算機應用的普及，計算機基礎已經(jīng)成為我國高校的公共教學(xué)課程，大學(xué)生的計算機應用能力普遍提升，計算機專(zhuān)業(yè)教學(xué)也迎來(lái)了前所未有的挑戰。如果繼續沿用過(guò)去的教育模式，計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程綜合應用能力不僅要下降，而且面臨其他專(zhuān)業(yè)學(xué)生的挑戰。因此，如何根據計算機發(fā)展狀況和學(xué)生的實(shí)際應用能力，對計算機專(zhuān)業(yè)教學(xué)進(jìn)行改革，探索計算機應用型人才培養的戰略目標，使老師教得新穎，學(xué)生學(xué)有所獲，成為一個(gè)新的課題[3]。本文通過(guò)對CDIO工程教育模式的研究，對計算機專(zhuān)業(yè)培養模式進(jìn)行改革，利用CDIO課程大綱三級目標體系進(jìn)一步規范計算機實(shí)踐教學(xué)模式。堅持基礎理論教學(xué)與實(shí)踐能力訓練相結合，讓學(xué)生能夠輕松掌握理論知識，將所學(xué)運用到實(shí)際生活中，真正達到“學(xué)以致用”的目的，從根本上提高學(xué)生的計算機應用能力，滿(mǎn)足社會(huì )對計算機工程人才的需求。

　　2.計算機專(zhuān)業(yè)CDIO工程教育模式

　　CDIO是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習”(Projectbasededucationandlearning)的集中概括和抽象表達。清華大學(xué)工業(yè)工程系教授顧學(xué)雍博士在數據結構和數據庫技術(shù)兩門(mén)課中創(chuàng )造性地采用CDIO方法教學(xué)，取得突出成果。在基于項目的學(xué)習中，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習、實(shí)踐，大大增強了自學(xué)、解決問(wèn)題、研發(fā)、團隊工作和溝通能力。目前，國內的工程教育也可以采取“做中學(xué)”的教育模式，教育部也在一些以工程教育為主的大學(xué)進(jìn)行CDIO教學(xué)模式的試點(diǎn)工作，以期取得經(jīng)驗后向全國推廣。

　　2.1CDIO能力培養大綱

　　CDIO以工程項目(包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統)為培養目標，以研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式學(xué)習，并加強課程之間的有機聯(lián)系，完成一些工程項目。CDIO不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來(lái)工程教育大改革的理念，還提出了系統的能力培養、全面的實(shí)施指導以及實(shí)施過(guò)程和結果檢驗的12條標準，具有可操作性。CDIO的課程設計建立在對人才培養目標綜合分析的基礎之上，主要包括技術(shù)知識與推理、個(gè)人與職業(yè)技能、人際交往技能、CDIO4個(gè)方面的內容。由于現代工程系統越來(lái)越依賴(lài)多學(xué)科背景知識的支撐，因此學(xué)生必須掌握適當的技術(shù)知識，并具備嚴謹的推理能力。個(gè)人與職業(yè)技能是成熟工程師必備的核心素質(zhì)。為了能夠在以團隊合作為基礎的環(huán)境中工作，學(xué)生還必須掌握人際交往技巧，并具備良好的溝通能力。最后，為了能夠真正做到創(chuàng )建和運行產(chǎn)品/系統，學(xué)生還必須具備在企業(yè)和社會(huì )兩個(gè)層面進(jìn)行構思、設計、實(shí)施和運行(CDIO)產(chǎn)品/系統的能力[4-5]。

　　2.2CDIO計算機工程人才培養模式

　　針對計算機工程人才面對用工企業(yè)選擇時(shí)遇到的問(wèn)題，結合CDIO的相關(guān)標準以及中國的實(shí)際情況，計算機工程人才培養可按4段目標實(shí)施：

　�。�1）加強技術(shù)知識與推理培養。在本科生培養階段，應強調理論與實(shí)踐的有機結合，培養學(xué)生的基礎理論知識和基本實(shí)驗技能。加強本科生的通識教育理念、相關(guān)學(xué)科基礎課程、本學(xué)科基礎課程與專(zhuān)業(yè)課及其基本技能方面的訓練，實(shí)施課程教學(xué)和基礎實(shí)驗教學(xué)，在課程學(xué)習時(shí)滲透研究創(chuàng )新能力的培養。突破實(shí)驗教學(xué)依附理論教學(xué)的傳統教育模式，獨立設置實(shí)驗課程，又與理論課程有機結合。在低年級的專(zhuān)業(yè)基礎課中，使實(shí)驗課程與理論課程相互銜接，對應性強。如在計算機網(wǎng)絡(luò )加強協(xié)議原理實(shí)驗中，在做數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議分析、路由分析、網(wǎng)絡(luò )故障、網(wǎng)絡(luò )編程等實(shí)驗中感性理解晦澀難懂的協(xié)議原理[6]。在高年級的專(zhuān)業(yè)課程中，實(shí)驗課程綜合若干門(mén)理論課程，突出專(zhuān)業(yè)課程的綜合性和交叉性。如嵌入式系統綜合計算機軟、硬件的多門(mén)課程，包括操作系統、數據結構、編程語(yǔ)言、數字電路、微機接口技術(shù)等，選擇智能交通控制系統等綜合型、設計型實(shí)驗。

　�。�2）實(shí)施“模塊化”課程群組織模式。實(shí)施工程化教育，就要按照工程師職業(yè)角色需求動(dòng)態(tài)組織“模塊化”課程群模式，組織軟件設計工程師、嵌入式系統工程師、網(wǎng)絡(luò )工程師、信息系統集成工程師、電子商務(wù)等課程群，突出知識主干，用較少時(shí)間講清關(guān)鍵概念，留出大量的時(shí)間與空間，讓學(xué)生更主動(dòng)、更積極、更親歷其境地去學(xué)，培養工程師的職業(yè)道德與素養。學(xué)生通過(guò)學(xué)習不同知識模塊、掌握工具和技能，才能最終成為不同的角色。傳統的課程重視理論完整性，重視分析計算而忽視工程應用。改革后的課程兼顧經(jīng)典內容和現代技術(shù)，強調基本理論，重視方法，重點(diǎn)強調工程應用[7]。

　�。�3）建立工程過(guò)程架構和體系，完成從學(xué)校到企業(yè)實(shí)訓的平滑過(guò)渡。從CDIO理念看計算機工程教育，學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)訓前，除了要按照“模塊化”的課程群武裝頭腦，還應該有項目模擬的演練，對工程過(guò)程規范進(jìn)行必要的裁剪、貫徹，從單一的關(guān)注結果轉變?yōu)楦�關(guān)注過(guò)程規范和質(zhì)量，提升綜合實(shí)踐能力。演練項目過(guò)程要貼近真實(shí)的企業(yè)項目過(guò)程，建立過(guò)程架構和體系，確保過(guò)程體系適用、有效，并在實(shí)際演練過(guò)程中“落地”。項目演練工程過(guò)程的定義和建立參考了業(yè)界通行的標準和體系，需體系架構的支撐，包括流程、模板、(產(chǎn)品、過(guò)程)表單/檢查單(Checklist)、操作指南/指導書(shū)，學(xué)生演練時(shí)嚴格按照流程執行，遵循規范、過(guò)程記錄完整、及時(shí)參考指南、確保評審質(zhì)量，實(shí)現從學(xué)校到企業(yè)實(shí)訓的平滑過(guò)渡。

　　4)以實(shí)訓為基本培養方式，提高學(xué)生團隊協(xié)作與社會(huì )環(huán)境融合能力。實(shí)訓培養方式是計算機工程人才培養的重要階段，占重要地位和較大的學(xué)分比例，以改變我國大部分高�！爸乩碚�，輕實(shí)踐”的培養模式。采取“請進(jìn)來(lái)，走出去”的形式，將企業(yè)的工程師培養成大學(xué)兼職教授，引進(jìn)到大學(xué)課堂及實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生走出學(xué)校，在企業(yè)進(jìn)行實(shí)訓。本段的教學(xué)方案主要由具有“雙師”能力的教師和企業(yè)專(zhuān)家共同負責，請校外專(zhuān)家走進(jìn)學(xué)校，承擔人才培養任務(wù)，同時(shí)安排學(xué)生到企業(yè)和研發(fā)單位進(jìn)行生產(chǎn)和研發(fā)、企業(yè)實(shí)訓及撰寫(xiě)綜合論文等訓練[8]。

　　主要包括如下兩個(gè)模塊：1)科研訓練模塊。大學(xué)本科階段是創(chuàng )新型人才培養的關(guān)鍵時(shí)期。教師吸收學(xué)生參與課題，資助學(xué)生參加國際、國內學(xué)術(shù)會(huì )議，為學(xué)生營(yíng)造良好的研究氛圍。2)企業(yè)實(shí)訓模塊。搭建“學(xué)企”結合的人才培養實(shí)訓平臺，為提高學(xué)生創(chuàng )新實(shí)踐能力與創(chuàng )業(yè)能力提供保障。以學(xué)校教師為主，并聘請計算機工程領(lǐng)域的校外專(zhuān)家、企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域的工程設計人員以及市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)管理人員，組建一支復合型、多樣性、產(chǎn)學(xué)研結合、校內外結合的師資隊伍，開(kāi)設基礎理論和實(shí)驗技能的系統課程及系列講座，指導學(xué)生開(kāi)展科研實(shí)踐與企業(yè)實(shí)訓，共同承擔計算機技術(shù)專(zhuān)業(yè)的人才培養任務(wù)。

　　3.結語(yǔ)

　　《國家中長(cháng)期教育改革和發(fā)展規劃綱要(2010-2020)》明確提出：“深化教育體制改革，關(guān)鍵是更新教育觀(guān)念，核心是改革人才培養體制，目的是提高人才培養水平�！惫こ倘瞬哦倘焙凸こ探逃�質(zhì)量問(wèn)題，是全世界面臨的共同問(wèn)題[9]�，F代計算機企業(yè)不僅要求技術(shù)型人才具有較高的專(zhuān)業(yè)知識，而且要具有廣泛的知識面，創(chuàng )新、開(kāi)拓精神，較高的綜合素質(zhì)，特別是在從事其他跨行業(yè)項目時(shí)，要具有設計、開(kāi)發(fā)、測試、維護項目等綜合能力。這就使計算機工科教育與其他工科教育存在很大不同。CDIO不僅僅強調工科學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識和實(shí)踐能力，更重要的是關(guān)注他們的復合性、創(chuàng )新性和開(kāi)放性，關(guān)注他們在現實(shí)工作中的各種技能，尤其是人際交往技能，因為這能讓學(xué)生更好地融入社會(huì )，成為21世紀的工程領(lǐng)導人。

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