計算機工程CDIO教育理論論文

　　1.背景

《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》指出，要突出培養造就創新型科技人才。創新人才培養模式是建立學校教育和實踐鍛鍊相結合、國內培養和國際交流合作相銜接的開放式培養體系[1]。CDIO改革與教育部推進的國際工程專業認證、質量工程、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需要的高素質工程人才[2]。隨着計算機應用的普及，計算機基礎已經成為我國高校的公共教學課程，大學生的計算機應用能力普遍提升，計算機專業教學也迎來了前所未有的挑戰。如果繼續沿用過去的教育模式，計算機專業學生的工程綜合應用能力不僅要下降，而且面臨其他專業學生的挑戰。因此，如何根據計算機發展狀況和學生的實際應用能力，對計算機專業教學進行改革，探索計算機應用型人才培養的戰略目標，使老師教得新穎，學生學有所獲，成為一個新的課題[3]。本文通過對CDIO工程教育模式的研究，對計算機專業培養模式進行改革，利用CDIO課程大綱三級目標體系進一步規範計算機實踐教學模式。堅持基礎理論教學與實踐能力訓練相結合，讓學生能夠輕鬆掌握理論知識，將所學運用到實際生活中，真正達到“學以致用”的目的，從根本上提高學生的計算機應用能力，滿足社會對計算機工程人才的需求。

　　2.計算機專業CDIO工程教育模式

CDIO是“做中學”和“基於項目教育和學習”(Projectbasededucationandlearning)的集中概括和抽象表達。清華大學工業工程系教授顧學雍博士在數據結構和數據庫技術兩門課中創造性地採用CDIO方法教學，取得突出成果。在基於項目的學習中，學生主動學習、實踐，大大增強了自學、解決問題、研發、團隊工作和溝通能力。目前，國內的工程教育也可以採取“做中學”的教育模式，教育部也在一些以工程教育為主的大學進行CDIO教學模式的`試點工作，以期取得經驗後向全國推廣。

2.1CDIO能力培養大綱

CDIO以工程項目(包括產品、生產流程和系統)為培養目標，以研發到運行的生命週期為載體，讓學生以主動的、實踐的方式學習，並加強課程之間的有機聯繫，完成一些工程項目。CDIO不僅繼承和發展了歐美20多年來工程教育大改革的理念，還提出了系統的能力培養、全面的實施指導以及實施過程和結果檢驗的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，主要包括技術知識與推理、個人與職業技能、人際交往技能、CDIO4個方面的內容。由於現代工程系統越來越依賴多學科背景知識的支撐，因此學生必須掌握適當的技術知識，並具備嚴謹的推理能力。個人與職業技能是成熟工程師必備的核心素質。為了能夠在以團隊合作為基礎的環境中工作，學生還必須掌握人際交往技巧，並具備良好的溝通能力。最後，為了能夠真正做到創建和運行產品/系統，學生還必須具備在企業和社會兩個層面進行構思、設計、實施和運行(CDIO)產品/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選擇時遇到的問題，結合CDIO的相關標準以及中國的實際情況，計算機工程人才培養可按4段目標實施：

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

（2）實施“模塊化”課程羣組織模式。實施工程化教育，就要按照工程師職業角色需求動態組織“模塊化”課程羣模式，組織軟件設計工程師、嵌入式系統工程師、網絡工程師、信息系統集成工程師、電子商務等課程羣，突出知識主幹，用較少時間講清關鍵概念，留出大量的時間與空間，讓學生更主動、更積極、更親歷其境地去學，培養工程師的職業道德與素養。學生通過學習不同知識模塊、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。改革後的課程兼顧經典內容和現代技術，強調基本理論，重視方法，重點強調工程應用[7]。

（3）建立工程過程架構和體系，完成從學校到企業實訓的平滑過渡。從CDIO理念看計算機工程教育，學生進入企業實訓前，除了要按照“模塊化”的課程羣武裝頭腦，還應該有項目模擬的演練，對工程過程規範進行必要的裁剪、貫徹，從單一的關注結果轉變為更關注過程規範和質量，提升綜合實踐能力。演練項目過程要貼近真實的企業項目過程，建立過程架構和體系，確保過程體系適用、有效，並在實際演練過程中“落地”。項目演練工程過程的定義和建立參考了業界通行的標準和體系，需體系架構的支撐，包括流程、模板、(產品、過程)表單/檢查單(Checklist)、操作指南/指導書，學生演練時嚴格按照流程執行，遵循規範、過程記錄完整、及時參考指南、確保評審質量，實現從學校到企業實訓的平滑過渡。

4)以實訓為基本培養方式，提高學生團隊協作與社會環境融合能力。實訓培養方式是計算機工程人才培養的重要階段，佔重要地位和較大的學分比例，以改變我國大部分高校“重理論，輕實踐”的培養模式。採取“請進來，走出去”的形式，將企業的工程師培養成大學兼職教授，引進到大學課堂及實踐教學中，學生走出學校，在企業進行實訓。本段的教學方案主要由具有“雙師”能力的教師和企業專家共同負責，請校外專家走進學校，承擔人才培養任務，同時安排學生到企業和研發單位進行生產和研發、企業實訓及撰寫綜合論文等訓練[8]。

主要包括如下兩個模塊：1)科研訓練模塊。大學本科階段是創新型人才培養的關鍵時期。教師吸收學生參與課題，資助學生參加國際、國內學術會議，為學生營造良好的研究氛圍。2)企業實訓模塊。搭建“學企”結合的人才培養實訓平台，為提高學生創新實踐能力與創業能力提供保障。以學校教師為主，並聘請計算機工程領域的校外專家、企業研發和生產領域的工程設計人員以及市場營銷管理人員，組建一支複合型、多樣性、產學研結合、校內外結合的師資隊伍，開設基礎理論和實驗技能的系統課程及系列講座，指導學生開展科研實踐與企業實訓，共同承擔計算機技術專業的人才培養任務。

　　3.結語

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》明確提出：“深化教育體制改革，關鍵是更新教育觀念，核心是改革人才培養體制，目的是提高人才培養水平。”工程人才短缺和工程教育質量問題，是全世界面臨的共同問題[9]。現代計算機企業不僅要求技術型人才具有較高的專業知識，而且要具有廣泛的知識面，創新、開拓精神，較高的綜合素質，特別是在從事其他跨行業項目時，要具有設計、開發、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不僅僅強調工科學生的專業知識和實踐能力，更重要的是關注他們的複合性、創新性和開放性，關注他們在現實工作中的各種技能，尤其是人際交往技能，因為這能讓學生更好地融入社會，成為21世紀的工程領導人。