張 敏,王寶鳳,沈連山

(大連大學 信息工程學院,遼寧大連 116622)

基于CDIO構(gòu)建一體化工程實踐教學體系

張 敏,王寶鳳,沈連山

(大連大學 信息工程學院,遼寧大連 116622)

針對軟件工程專業(yè)實踐教學建設(shè),提出基于CDIO工程教育模式構(gòu)建一體化實踐教學體系;詳細論述實踐教學體系的構(gòu)建步驟,包括確定人才培養(yǎng)目標、設(shè)計一體化課程計劃、構(gòu)建實踐教學體系;最后,從師資隊伍建設(shè)、實踐條件分析及管理-監(jiān)控體系等個方面討論實踐教學體系支撐條件的構(gòu)建內(nèi)容.

工程教育模式;CDIO;實踐教學體系;PDCA

實踐教學作為教學過程的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學生應(yīng)用能力的重要手段,是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的有效途徑和重要保證[1].軟件工程專業(yè)是一個迅速發(fā)展的工程化專業(yè),也一直是社會需求最為旺盛的專業(yè),但同時對從業(yè)人員的要求也越來越高,不僅要求具備專業(yè)知識,而且要具有較強的動手能力和知識綜合運用能力,具有良好的職業(yè)道德和誠信,善于進行人際交流和團隊協(xié)作,能夠不斷的自我學習、自我充實.然而以往傳統(tǒng)理工科人才培養(yǎng)模式,是以基礎(chǔ)理論知識和針對個人動手能力的實驗構(gòu)成了實踐教學的主體,存在著實驗機制死板,與實際應(yīng)用結(jié)合不緊密;課程之間相關(guān)性和連續(xù)性差,使得學生只見樹木,不見森林,沒有整體的項目思路,不能理解軟件工程技術(shù)的精髓;學生過于關(guān)注技能,反而對工程管理、項目規(guī)范、項目文檔編制、團隊協(xié)作和溝通等必備素質(zhì)不夠重視,因此難以滿足企業(yè)對具備綜合素質(zhì)人才的要求,難以很快融入現(xiàn)代IT企業(yè)的運作等問題.為此,我們依據(jù)卓越工程師培養(yǎng)計劃,提出基于CDIO一體化實踐教學體系,著力提高學生實踐創(chuàng)新能力,培養(yǎng)行業(yè)企業(yè)需要的高級工程人才,希望得到專家指正.

一、CDIO工程教育模式概述

CDIO工程教育模式是美國麻省理工大學等4所高校于2000年共同提出并倡導(dǎo)的一種全新工程教育理念,是國際工程教育改革的最研究成果.CDIO是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)、運作(Operate)四個英文單詞的縮寫,它是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運行改良乃至終結(jié)廢棄的生命全過程,CDIO工程教育理念就是要以此全過程為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程,培養(yǎng)學生的工程能力,此能力不僅包括個人的學術(shù)知識,而且包括學生的終生學習能力、團隊交流能力和大系統(tǒng)掌控能力[2].

CDIO理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來的工程教育理念,更具有可操作性.CDIO提出一個愿景(vision),即培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會意識和有企業(yè)家敏銳性的工程師;以及將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面的培養(yǎng)大綱(詳見表1),大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預(yù)定目標,在注重培養(yǎng)學生扎實的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識的同時,努力將教育過程放到工程領(lǐng)域的具體情境中,經(jīng)過近似于實際工程場景的實踐訓(xùn)練,造就新一代高水平工程師.

二、構(gòu)建CDIO一體化工程實踐教學體系

(一)科學合理地制定人才培養(yǎng)目標

CDIO認為,應(yīng)用型工程教育有4個重要的利益相關(guān)者集團:學生、工業(yè)界、大學教師和社會[2].專業(yè)人才培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案的確定依賴于對所有利益相關(guān)者需求的全面分析和調(diào)查.IT業(yè)界是軟件工程專業(yè)教育的主要利益相關(guān)者,與其深入合作探討業(yè)界對畢業(yè)生職業(yè)資格要求,了解新技術(shù)和開發(fā)平臺應(yīng)用情況和未來幾年區(qū)域經(jīng)濟或產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對畢業(yè)生需求的影響情況等,將其

表1 CDIO能力大綱

作為確定人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方案制定的參考,加強人才培養(yǎng)目標、課程計劃制定的科學性和合理性.

(二)構(gòu)建一體化課程計劃

嚴格按照教指委頒布的《軟件工程專業(yè)規(guī)范》的要求設(shè)置專業(yè)學科核心課程,保證理論課教學的系統(tǒng)性和邏輯性,幫助學生構(gòu)建完整的專業(yè)知識體系;同時,以IT行業(yè)實際需求為導(dǎo)向來設(shè)置培養(yǎng)體系標準,重視培養(yǎng)學生的工程實踐和創(chuàng)新能力,促進學生的職業(yè)生涯發(fā)展.以能力培養(yǎng)為本位,以綜合性的工程實踐項目為骨干,將理論教學、實驗教學與工程實踐集于一體,完成個人能力、人際交往能力以及軟件開發(fā)和系統(tǒng)構(gòu)建能力的培養(yǎng),構(gòu)建一體化課程計劃.

(三)全面構(gòu)建工程實踐教學體系

CDIO工程教育模式旨在通過學生參與從設(shè)計、實施到運行、維護整個生命周期的具體工程項目研發(fā),加深對知識的理解,體會知識的實踐作用,以得到通用的能力,進而能夠處理解決一般的工程項目全生命周期中產(chǎn)生的各種問題.為此,軟件工程專業(yè)工程實踐教學體系以三級項目為架構(gòu),統(tǒng)籌安排配置各項教學實踐活動,將基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、實踐課程等內(nèi)容及應(yīng)達到能力目標融于項目之中,使整個課程體系以項目為主線,通過整體規(guī)劃課程項目、學期項目、畢業(yè)設(shè)計、綜合項目和課外科技活動等循序漸進地提高學生綜合實踐應(yīng)用能力.

1.三級項目架構(gòu)

一級項目:包含本專業(yè)主要課程和能力要求的實訓(xùn)項目,要求能夠貫穿于整個學習過程,使學生能夠得到構(gòu)思、設(shè)計、實施、運作的系統(tǒng)訓(xùn)練.為此,設(shè)計二類一級項目實訓(xùn),其中一類為初級導(dǎo)引項目,一類為高級設(shè)計項目(如:企業(yè)實踐、畢業(yè)設(shè)計).設(shè)置一級初級導(dǎo)引項目是為了使學生能夠通過對一個簡單的項目的開發(fā),了解本工程專業(yè)的核心內(nèi)容與實際工作的關(guān)系,激發(fā)學生的學習興趣,進行初步的工程技術(shù)訓(xùn)練以及構(gòu)思與設(shè)計的訓(xùn)練,初步建立起軟件工程專業(yè)的整體概念.設(shè)置一級高級設(shè)計項目是要求學生采用當前企業(yè)流行的新技術(shù),對一個軟件項目進行完整的構(gòu)思、設(shè)計、實施和運作,從而完成一個系統(tǒng)的工程項目實踐.在這項實踐中,可以培養(yǎng)學生的綜合知識運用能力、團隊合作能力、職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德、人際交流能力等諸多方面的能力,該項目的實訓(xùn)安排在校外實習實訓(xùn)基地進行,由企業(yè)中有豐富經(jīng)驗的開發(fā)人員承擔實訓(xùn)工作,學生在這里是以企業(yè)員工的身份參與到企業(yè)項目設(shè)計中去,從中可以了解到國內(nèi)最新技術(shù)的運用、體驗到企業(yè)的文化、感受到企業(yè)工作的氛圍并獲得實際工作的經(jīng)驗.通過真實的企業(yè)環(huán)境、真實的實訓(xùn)項目、真實的項目經(jīng)理、真實的工作壓力和真實的工作機會,進一步培養(yǎng)學生的工程能力和職業(yè)素質(zhì).

二級項目:包含相關(guān)課程群能力要求的實訓(xùn)項目,以作為對一級實訓(xùn)項目的支撐.既是對相關(guān)課程群的綜合,也是對整個教學體系的補充.主要培養(yǎng)學生綜合運用數(shù)門相關(guān)主要課程的知識解決問題,學生可以從中獲得如何熟練運用多門課程學到的知識的能力,不再面對孤立的一門門課程,避免以往課程模塊分割,知識點不成體系,使學生無法形成系統(tǒng)認識,更無法建成工程化思想的弊端,對于創(chuàng)新思維能力和終生學習能力的培養(yǎng)有重要作用.

三級項目:是單門課程內(nèi)容的實訓(xùn)項目,屬于小規(guī)模的實訓(xùn),主要以掌握本課程知識的運用為目的.在三級項目的實驗教學中,要減少驗證性實驗,有計劃地開設(shè)設(shè)計型、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目,增加課程設(shè)計環(huán)節(jié),使學生初步體會構(gòu)思、設(shè)計、實施、運作的全過程,充分調(diào)動學生的自主性,開發(fā)他們的思維潛能.

2.各實踐環(huán)節(jié)在三級項目架構(gòu)中的地位和作用

根據(jù)軟件工程專業(yè)培養(yǎng)標準體系及三級項目架構(gòu),全面系統(tǒng)地安排各項實踐教學環(huán)節(jié).把實驗、實習、課程設(shè)計、實訓(xùn)和課外活動等各個實踐環(huán)節(jié)有效地配合和銜接起來,為學生提供系統(tǒng)連貫的實踐機會和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練機會,通過整體設(shè)計其內(nèi)容,形成一個有梯度、有層次、有階段性的一體化工程實踐教學體系.在每個學期均安排有不同的實踐教學環(huán)節(jié),保證工程實踐訓(xùn)練四年不間斷.一體化工程實踐教學體系框架詳見表2,其中由課內(nèi)主要完成:三級項目中的課程實驗,二級項目的課程群設(shè)計及部分一級項目,如:初級導(dǎo)引項目.由課外完成:創(chuàng)新項目、教師項目、社團活動;參加各級各類大賽等一級項目.由企業(yè)完成:對低年級的認識實習和高年級的企業(yè)實訓(xùn).

三、支撐條件構(gòu)建

(一)校企聯(lián)合建設(shè)實踐教學基地

為切實落實應(yīng)用型工程人才培養(yǎng)方案,確保學生工程實踐能力的提高,校企聯(lián)合實踐教學基地的建設(shè)是必不可少的.目前,本專業(yè)校企聯(lián)合培養(yǎng)已逐步由"3+1"的初步合作模式向"三明治"式的多層次深化合作方向發(fā)展.將合作時間由大四一年擴展到整個大學四年,將合作內(nèi)容由畢業(yè)實踐延展到整個培養(yǎng)過程的各個實踐環(huán)節(jié),讓學生在一年級到企業(yè)見習,近距離接觸企業(yè),了解行業(yè)現(xiàn)狀,增進感性認識,確定學習目標;二、三年級利用小學期進入企業(yè)進行短期實訓(xùn),完成綜合項目的設(shè)計與開發(fā);四年級利用一年的時間進入企業(yè)實訓(xùn),完成企業(yè)級項目研發(fā)和畢業(yè)設(shè)計,體驗企業(yè)文化,培養(yǎng)團隊合作意識,強化企業(yè)工程實踐能力.校企聯(lián)合實踐基地的建設(shè)為基于CDIO的工程人才培養(yǎng)提供良好保障.

(二)加強師資隊伍建設(shè)提高中青年教師的工程實踐能力

師資隊伍是人才培養(yǎng)質(zhì)量的保證,要培養(yǎng)具有工程實踐能力和創(chuàng)新能力的軟件工程專業(yè)人才,首先要有一只結(jié)構(gòu)合理的教師隊伍,因此需要進一步提高中青年教師的工程實踐能力.一方面教師自身必須不斷學習、不斷實踐;另一方面,有計劃地安排中青年教師到企業(yè)參加實踐培訓(xùn),培養(yǎng)一批理論知識深厚、經(jīng)驗豐富、實踐能力強、德才兼?zhèn)?、勇于奉獻、訓(xùn)練有素的師資隊伍.

(三)建立實踐培養(yǎng)評價機制構(gòu)建工程實踐教學質(zhì)量管理-監(jiān)控機制

良好的培養(yǎng)模式必須具備完善的評價機制, CDIO工程人才培養(yǎng)模式的考核評價以"過程"為基礎(chǔ),關(guān)注知識、技能的學習過程,關(guān)注實踐環(huán)節(jié)及工程應(yīng)用能力,力求知識與能力的協(xié)調(diào)統(tǒng)一.為確保工程實踐教學質(zhì)量,實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展,借鑒現(xiàn)代企業(yè)全面質(zhì)量管理模型--PDCA循環(huán)管理模型,即按計劃(Plan)、實施(Do)、檢查(Check)和處置(Act)的順序?qū)嵤嵺`教學體系的構(gòu)建與管理,針對軟件工程專業(yè)CDIO一體化工程實踐教學體系構(gòu)建實踐教學質(zhì)量管理-監(jiān)控機制.采取過程考核為主,學生自評、互評和教師評價相結(jié)合的方法;采用分組講解,成果展示等形式;對學生小組合作學習過程的效果、在項目開發(fā)過程中的參與程度、掌握新知識和新技能的能力以及綜合運用知識解決問題的能力等方面進行全方位評價,完成實踐成績的綜合評定.

(四)構(gòu)建一體化工程實踐教學平臺

將專業(yè)培養(yǎng)方案、一體化課程計劃、教學大綱、項目資源、考核機制、質(zhì)量管理-監(jiān)控機制等整合在一起,構(gòu)建一體化工程實踐教學平臺.使學生在四年學習過程中做到:(1)明確學習內(nèi)容和目標;(2)清楚相關(guān)體系和機制;(3)可以充分利用充足的工程實踐教學項目資源,為學生自主學習提供網(wǎng)絡(luò)平臺.

四、結(jié)束語

為了適應(yīng)國家"十二五"發(fā)展規(guī)劃和社會需求,提高軟件工程專業(yè)工程人才質(zhì)量,本專業(yè)采用國際先進工程人才教育培養(yǎng)模式CDIO對軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行改革,完成一體化課程計劃設(shè)計、構(gòu)建一體化實踐教學體系、完善師資隊伍建設(shè),構(gòu)建理論與實踐相結(jié)合,技術(shù)與市場相結(jié)合的軟件工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系,以為國家、社會培養(yǎng)高質(zhì)量的工程專業(yè)人才.

表2 軟件工程專業(yè)一體化工程實踐教學體系框架

[1]王志英,蔣宗禮,楊波,等.計算機科學與技術(shù)專業(yè)實踐教學體系與規(guī)范研究[J].中國大學教學,2009(2):42-44.

[2]Edward Crawley.重新認識工程教育:國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].侯佩華,沈民奮,陸小華,譯.北京:高等教育出版社,2009

[3]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略"CDIO"與產(chǎn)學合作和國際化[J].中國大學教育,2008(5):16-19.

[4]顧學雍.聯(lián)結(jié)理論與實踐的CDIO–清華大學創(chuàng)新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究,2009(1):11-23.

The Construction of Integrated Engineering Practical Teaching System based on CDIO

ZHANG Min,WANG Bao-feng,SHEN Lian-shan

(College of Information Engineering,Dalian University,Dalian 116622,China)

This paper makes a proposal for the teaching practice of Computer Science program with an integrated engineering practical teaching system based on CDIO.It elaborates the steps to develop the system including training objectives,plans for integrated curriculum and teaching practice;discusses conditions to be created for backing up the system from the aspects of faculty team building,analysis of practice conditions and the management-control system.

Engineering education mode;CDIO;Practical teaching system;PDCA

book=4,ebook=140

G642

A

1008-2395(2012)04-0093-04

2012-05-03

基金課題:遼寧省教育廳資助項目(GZ201245)"省普通高校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè)"成果;遼寧省教學模式改革創(chuàng)新實驗區(qū)"改革人才培養(yǎng)模式建設(shè)特色專業(yè)群為大連重點工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群服務(wù)"成果;大連大學教學改革基金資助項目"軟件工程專業(yè)CDIO一體化工程實踐教學體系研究與實踐"成果

張敏(1966-),女,大連大學信息工程學院副教授,博士,碩士生導(dǎo)師,主要從事數(shù)據(jù)挖掘,計算機教育研究;王寶鳳(1980-),女,大連大學信息工程學院講師,博士,主要從事互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究;沈連山(1955-),男,大連大學信息工程學院教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事計算數(shù)學研究.