吳 爽，王春艷

(長春師范大學計算機科學與技術(shù)學院，吉林長春 130032)

1 CDIO項目工程教育模式的發(fā)展背景

CDIO工程教育模式是美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學的跨國研究成果。CDIO分別代表構(gòu)思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)的首字母縮寫，是面向?qū)嶋H的產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)生命周期的工程教育方法。CDIO模式將工程職業(yè)實踐環(huán)境作為工程教育環(huán)境，在教育環(huán)境中不斷培養(yǎng)人的工程能力、職業(yè)道德、學術(shù)知識和綜合運用知識解決問題能力、終生學習能力、團隊工作能力、交流能力和大系統(tǒng)掌控能力。

從2005年起，CDIO工程教育模式被引入中國。我國工科教育的迫切任務是盡快培養(yǎng)與國際接軌的工程師，然而我國部分高校工科教育在實踐中還存在不少問題，例如重理論輕實踐、強調(diào)個人學術(shù)能力而忽視團隊協(xié)作精神、重視知識學習而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等。

CDIO教學大綱與聯(lián)合國教科文組織提出的未來教育四大支柱(學會認知、學會做人、學會做事、學會合作)有很好的契合性。CDIO標準要求依照教學大綱給予學生知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的雙重效應(一體化培養(yǎng))[1]。CDIO工程教育模式在培養(yǎng)內(nèi)容、課程體系、教學方法和評估標準等各個方面是一個整體。

2 基于CDIO項目學習的指導思想

人類處理的大量復雜信息，我們稱之為“面”?；谌祟愓J知能力水平和接觸程度，往往會把這些復雜信息按照不同特征和性能劃分為若干較為簡單的“塊”或“點”，每個被分出來的“塊”被看成是一個“?！??！傲！笔侵敢恍﹤€體通過不分明關(guān)系、相似關(guān)系、鄰近關(guān)系或功能關(guān)系等所形成的“塊”，我們稱這種處理信息的過程為“信息?；?。

計算機專業(yè)作為一門工科學科，是研究計算機的設計、制造和利用其進行信息獲取、存儲表示、處理控制等方法和技術(shù)的學科。本專業(yè)的學生應具有良好的科學研究和工程實踐能力，能夠掌握計算機系統(tǒng)分析與設計的基本方法，能夠應用所學知識分析和解決實際問題，并具有研究開發(fā)的基本能力。

國內(nèi)很多高校針對各自學科和專業(yè)的特點，對CDIO教學模式進行了基于中國國情的改良，收到了實際的效果。我校計算機學院在具體執(zhí)行過程中，將計算機專業(yè)中具有相關(guān)性或一定目的的不同課程編排到一起，組成一個“群”。通過CDIO工程教育模式，學生完成具有特定目標的項目學習實踐。本科生經(jīng)過大學一年級的基礎課程學習后，采取導師制對學生的專業(yè)學習和輔導進行監(jiān)督和細分管理。從大一下學期開始，教師開始指導學生開展課程設計與開發(fā)，同時設置課外活動設計與組織開發(fā)實踐。在大三時將畢業(yè)設計選題作為項目選題供學生自主選取，每個選題配有一名指導教師(導師)全程指導，在大三下學期組織學生進行專業(yè)實習。各選題項目以學生的畢業(yè)論文為最終成果，鼓勵學生參加導師的科研實踐和與專業(yè)相關(guān)的重要賽事和能力競賽，使學生能夠得到CDIO工程模式實踐訓練。

3 基于CDIO項目學習的計算機專業(yè)課程群實施策略

計算機專業(yè)課程群建設的基本思想來源于信息粒化。我們將具有相關(guān)性或一定目的的不同課程編排在一起，進行系統(tǒng)學習和講授。CDIO全部項目學習分為五個等級,即課程設計項目、學科競賽項目、綜合實踐項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和畢業(yè)設計項目，同時設置了跟蹤和監(jiān)控這五個等級項目的環(huán)節(jié)，即課程教學環(huán)節(jié)、學科競賽評審環(huán)節(jié)、實踐教學環(huán)節(jié)、課外教學環(huán)節(jié)和校外實踐環(huán)節(jié)。

學院實施一體化、專業(yè)化的人才培養(yǎng)方案，根據(jù)人才培養(yǎng)的總目標，將課程體系、項目課題進行劃分。課程體系由單門課程和課程群構(gòu)成，與CDIO全部項目的五個等級項目相對應。項目課題按照進度,跟隨課程體系，達到專業(yè)人才培養(yǎng)一體化進程。人才培養(yǎng)總體目標與課程群體系架構(gòu)如圖1所示。

通過項目實踐設計的方式,將知識和實踐技能相關(guān)聯(lián)的課程知識有機地結(jié)合起來。學生經(jīng)過系統(tǒng)化、專業(yè)化、規(guī)范化的學習實踐，在未來工作崗位中可以做到“胸有成竹”。

3.1 課程群建設的歷程和方案

在大學的課程設置上，學院的課程是以課程群的形式進行設置的，涉及的專業(yè)有工學、管理學、文學和外語等學科，分為公共課、專業(yè)基礎課、專業(yè)實踐課、綜合設計實踐課等部分。

課程群建設一般由同一專業(yè)的4～6門系列梯度課程組成，其中有1門以上的課程為專業(yè)基礎課程。課程內(nèi)容和知識架構(gòu)之間有機緊密聯(lián)系，從知識的橫向廣度與縱向深度兩方面有序融合，按照一定的結(jié)構(gòu)組成統(tǒng)一的課程群整體。課程群建設在縱向課程教學內(nèi)容中具有一整套完備的課程體系，在橫向?qū)I(yè)知識面具有一定的知識跨度。課程群間設置先修課程和后續(xù)課程，作為重要“接口”的并行課程設置尤為重要，在實際的工程教學實踐中起到“承上啟下”的銜接作用。

3.1.1 通識與基礎性相結(jié)合，弱化課程個性概念

CDIO教育模式強調(diào)學生知識能力的綜合性培養(yǎng)，理工科學生在基礎課程中普遍缺乏人文學科、社會科學和交往教育等通識學習，導致他們在項目設計和未來的工作中出現(xiàn)各種各樣的問題。因此，學院在課程群建設的過程中注重專業(yè)基礎課程與通識教育的結(jié)合、文科與理科課程的融合，打造理工科學生在專業(yè)基礎知識和團隊合作能力等方面的綜合提升。

3.1.2 特色與創(chuàng)新性相結(jié)合，突出課程教學結(jié)果

在計算機課程中信息技術(shù)與課程關(guān)聯(lián)密切，因此在教學中應更加注重學生信息處理和運用能力的培養(yǎng)，學院將社會發(fā)展中的最新技術(shù)和手段引入課程教學，運用“高校云平臺”“互聯(lián)網(wǎng)+教育”等方式，將學科特色與最新的信息技術(shù)成果相結(jié)合，擴大學生的知識面，開闊他們的視野，鼓勵學生發(fā)揮自我學習意識和創(chuàng)新精神。

3.1.3 滲透與互補性相結(jié)合，強化融合交叉關(guān)聯(lián)

基于CDIO項目學習的課程群之間的相互聯(lián)系，設置先修(前驅(qū))課程和后繼課程，使課程間知識體系相互滲透，知識結(jié)構(gòu)融合緊密。

3.1.4 層次與延續(xù)性相結(jié)合，凸顯共性技能服務

CDIO工程教育模式是以從產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，產(chǎn)品生命周期過程中的每個階段具有逐層遞進的關(guān)系。各課程群間在縱向梯度上具有層次性，同時整個大學本科的專業(yè)課程體系在各學年又是延續(xù)、統(tǒng)一的。課程群建設實施的最終目的是突出各課程所蘊含的技能定位。

3.2 課程群建設的內(nèi)容

3.2.1 確立課程群的培養(yǎng)目標

課程群依托本專業(yè)的培養(yǎng)目標，培養(yǎng)具有“實用化、創(chuàng)新化、個性化”的高素質(zhì)人才，力求通過教育使學生掌握技術(shù)知識和學習能力，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度與習慣，創(chuàng)造自身價值，最終實現(xiàn)個人的職業(yè)理想。

3.2.2 完善課程體系與課程建設

基于CDIO項目學習的課程群是一體化的課程與實踐體系，要給學生提供一種學習經(jīng)驗，讓學生學到相互支持的各種專業(yè)知識，提升和構(gòu)建學生的個人能力、人際交往能力以及產(chǎn)品、流程、系統(tǒng)的建造能力。當各課程內(nèi)容和學習效果之間有明確的關(guān)聯(lián)時就可以認為課程間是相互支持的，課程群內(nèi)部對接關(guān)系如圖2所示。課程設計和畢業(yè)設計要求學生掌握專業(yè)性的知識課程，完成從知識體系、能力體系到課程體系的完美塑造。

3.3 提高教師團隊的合作能力、工程實踐和系統(tǒng)開發(fā)的CDIO能力

學校應有計劃地提高教師個人能力和集體工程實踐能力。長春師范大學的“雙千”工程支持教師到國內(nèi)外各知名高校進修學習，人事處師資培訓部門定期組織全校教師進行網(wǎng)絡在線學習。2016年9月18日按照高等學校學術(shù)委員會等相關(guān)職能部門的要求，長春師范大學成立了教師教學發(fā)展中心指導委員會，全面開展教師教學技能的培訓活動，提高教師的工程實踐能力。

教師要在CDIO項目教學中潛心研究自己的教學課程、教學方法和教學效果，通過不斷反思和回顧，制定可行更加完善和細化的培養(yǎng)方案?？赏ㄟ^以下方式來提高教師的各項能力：(1)教師利用假期或教學實習到工業(yè)現(xiàn)場、公司去考察學習或工作；(2)教師與工廠、公司的一線人員在科研和教學項目中進行合作；(3)學校把工程經(jīng)驗作為聘用和提升教師的考核條件，將“雙師型”教師作為重要指標；(4)在學校的教學活動中開展專業(yè)開發(fā)競賽和實踐展示活動。

4 教學實驗結(jié)果對比

對長春師范大學計算機科學與技術(shù)(軟件)學院的計算機本科專業(yè)學生和國際交流學院的計算機科學與技術(shù)(中外合作辦學)專業(yè)學生在本科教學過程中進行了基于CDIO項目學習的對比教學實驗，從近兩年本科畢業(yè)生的專業(yè)度和就業(yè)去向兩方面進行了實驗結(jié)果分析。

基于CDIO項目學習的計算機專業(yè)學生在畢業(yè)后更傾向于從事本專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的工作(圖3)。計算機科學與技術(shù)(中外合作辦學)專業(yè)教學中由于教學內(nèi)容和比重的設置不同，學生未經(jīng)過系統(tǒng)性的基于CDIO項目的專業(yè)課程群學習，在畢業(yè)后從事本專業(yè)的人數(shù)比例相對減少(圖4)。

時至今日，CDIO工程教育模式被引入中國已有十年之久。我們需要在實踐中不斷地總結(jié)和回顧，汲取優(yōu)秀的經(jīng)驗和成果，力爭將我國高校的理工科教育教學與國際化接軌，全面提升高等教育質(zhì)量。