基于IPR-CDIO的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)模式研究與探索

李紅彪 高志蕊 王寶平 趙政 周欣欣

摘? ?要：我國各大高校對計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)都存在重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象。以計(jì)算機(jī)專業(yè)為例，建立了基于IPR-CDIO的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)人才培養(yǎng)模式，注重學(xué)生實(shí)踐能力的訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生興趣與自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力，提出了一系列與之相關(guān)的教學(xué)改革方案，并在東北電力大學(xué)教學(xué)實(shí)踐中實(shí)施，從中取得了良好的教學(xué)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：CDIO;工程教育;人才教育

新時(shí)期，伴隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的來臨和IT產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷升級，不管是在人工智能，還是在能源電力等其他行業(yè)，社會(huì)和國家對計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的人才都有著極大的需求量，同時(shí)對計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的要求也越來越苛刻。然而現(xiàn)實(shí)存在矛盾，社會(huì)和國家需要有設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、實(shí)踐能力的人才。剛畢業(yè)的大學(xué)生雖然擁有豐富的理論知識(shí)，但缺乏實(shí)際的開發(fā)能力，不能滿足社會(huì)和國家以及企業(yè)的實(shí)際需求。這使得學(xué)校培養(yǎng)的人才與社會(huì)和國家所急需的人才出現(xiàn)了差異。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是目前高校在對學(xué)生的培養(yǎng)方面偏重對學(xué)科知識(shí)的傳授，忽略了對學(xué)生在實(shí)踐上、創(chuàng)新與創(chuàng)造能力方面的培養(yǎng)。因此，現(xiàn)在各大高校都面臨著縮小培養(yǎng)人才與所需人才之間的差異、采用可行的培養(yǎng)模式的重要任務(wù)。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，其工程教育模式以工程設(shè)計(jì)為導(dǎo)向、以工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)[1]。它是從以下兩方面進(jìn)行抽象表達(dá)的。（1）做中學(xué)（Learning by Doing，LBD）體現(xiàn)了學(xué)與做相結(jié)合，使課堂知識(shí)與生活活動(dòng)聯(lián)系在一起;（2）“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project Based Learning，PBL），以工程實(shí)踐為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、與課程相結(jié)合的方式學(xué)習(xí)工程[2]。近期，國內(nèi)多所高校已經(jīng)開展了對CDIO教學(xué)模式的應(yīng)用，分別結(jié)合自身專業(yè)與課程的特點(diǎn)，進(jìn)行了相應(yīng)的探索。要想符合國家與社會(huì)人才需求的發(fā)展，要以小組團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的形式為主體，不斷地提高學(xué)生的合作與溝通的能力，同時(shí)也要不斷地提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)造等多方面的能力。

本課題通過學(xué)習(xí)CDIO國際先進(jìn)教育理念，結(jié)合高校學(xué)生教學(xué)現(xiàn)狀，創(chuàng)造性地提出了IPR-CDIO的工程教育思路，其中IPR指興趣（Interest）、毅力（Perseverance）和責(zé)任（Responsibility），IPR-CDIO就是將學(xué)生探索學(xué)習(xí)興趣、解決問題毅力和社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)，融入到項(xiàng)目研發(fā)的CDIO過程[3-4]中。為豐富和培養(yǎng)符合國家與社會(huì)的高素質(zhì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的方法和途徑，本課題以東北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)某班學(xué)生實(shí)際情況為實(shí)例，構(gòu)建了基于IPR-CDIO的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)模式?？梢约ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生概念性學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、實(shí)踐動(dòng)手能力為導(dǎo)向，開拓了新的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)思路。探索一套適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的具有創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的人才培養(yǎng)模式，對培養(yǎng)具有創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的高素質(zhì)專業(yè)人才具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

本文是通過建立IPR-CDIO的課程體系，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力;運(yùn)用IPR-CDIO的培養(yǎng)模式，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新創(chuàng)造能力、獨(dú)立思考、解決、分析問題的能力、相互合作溝通的能力及動(dòng)手能力;鼓勵(lì)多種教學(xué)方式，對學(xué)生提供能展現(xiàn)他們創(chuàng)造創(chuàng)新能力方式與場所;增強(qiáng)師資力量提高工程能力，使學(xué)生可以在實(shí)踐中提高自己的實(shí)踐、工程與研發(fā)能力。本課題從以下4個(gè)方面建立基于IPR-CDIO的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)模式。

1? ? 建立IPR-CDIO的課程體系培養(yǎng)綜合能力

基于IPR-CDIO的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系是以一級項(xiàng)目為主導(dǎo)，二級項(xiàng)目為支持，三級項(xiàng)目以核心課程為基礎(chǔ)，將其核心課程與專業(yè)課程有機(jī)地結(jié)合在一起，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)交流合作、專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、項(xiàng)目實(shí)踐動(dòng)手、創(chuàng)新創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)等能力?；贗PR-CDIO計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系如圖1所示，其中一級項(xiàng)目能體現(xiàn)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的綜合性與專業(yè)能力要求的項(xiàng)目，從專業(yè)課程入門—產(chǎn)生對本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣—對專業(yè)基本技能的訓(xùn)練—對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)核心能力的培養(yǎng)—高校學(xué)生達(dá)到創(chuàng)新創(chuàng)造應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力;二級項(xiàng)目包含課程群和某一方面專業(yè)能力要求的項(xiàng)目，一般為某一階段或某一方向上的綜合知識(shí)學(xué)習(xí)和能力，一般以4～6個(gè)二級項(xiàng)目為載體最合適;三級項(xiàng)目為單一課程級和基本技能的項(xiàng)目。后兩個(gè)項(xiàng)目為一級項(xiàng)目提供了知識(shí)及能力支撐，為其實(shí)現(xiàn)一級項(xiàng)目的培養(yǎng)過程。

2? ? 運(yùn)用IPR-CDIO的培養(yǎng)模式培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力

為使IPR-CDIO的培養(yǎng)模式能在教學(xué)實(shí)踐中得到體現(xiàn)，以深入式課堂教學(xué)（Inquiring-based Learning，IBL）和實(shí)踐動(dòng)手教學(xué)（Experimental Learning）為其支撐。其主要內(nèi)容為：（1）使原來“老師占主導(dǎo)地位，使學(xué)生學(xué)到什么”的傳統(tǒng)填鴨式教育模式，改變?yōu)椤皩W(xué)生占主導(dǎo)地位，學(xué)會(huì)如何用怎么去用”的實(shí)踐教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)和熱愛學(xué)習(xí)。（2）在教學(xué)過程教師以提出問題的形式開展教學(xué)，逐步引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力，慢慢地增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，提高學(xué)生對問題分析和解決的能力，激發(fā)學(xué)生概念性學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。（3）改變傳統(tǒng)“老師臺(tái)上講，學(xué)生臺(tái)下聽”的授課模式，部分課程采用實(shí)驗(yàn)先行的方法，在課堂上實(shí)行邊講邊實(shí)驗(yàn)的方式，通過豐富的實(shí)踐能力，讓學(xué)生成為“主動(dòng)者”，提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。（4）以豐富的實(shí)踐項(xiàng)目為主，企業(yè)實(shí)習(xí)為輔的方式，突出培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、自學(xué)學(xué)習(xí)能力、綜合能力、交流溝通與表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和對項(xiàng)目開發(fā)的適應(yīng)與調(diào)控能力。

3? ? 鼓勵(lì)多種教學(xué)方式，建立長效機(jī)制

為有利調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新積極性，鼓勵(lì)學(xué)科交叉，積極開展科技競賽活動(dòng)，根據(jù)大學(xué)生每個(gè)人的能力和素質(zhì)差異，為對每個(gè)人的發(fā)展需要，多層次地設(shè)計(jì)、開展課外學(xué)術(shù)科技活動(dòng)。建立長效的科技機(jī)制，調(diào)動(dòng)在校學(xué)生與在職教師兩方面的資源，可以讓學(xué)生積極地參與到在職教師的科研團(tuán)隊(duì)中，并在校內(nèi)評獎(jiǎng)評、優(yōu)等方面予以優(yōu)先考慮;學(xué)校還可以建立科技科研專項(xiàng)基金，此專項(xiàng)基金是面向在校學(xué)生和教師的科技科研創(chuàng)新項(xiàng)目，對重點(diǎn)科研項(xiàng)目進(jìn)行相應(yīng)的資助;還可以在校內(nèi)設(shè)立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園，為有想法的學(xué)生團(tuán)隊(duì)提供場所與資金。同時(shí)制定一系列與之相關(guān)的管理?xiàng)l例對相關(guān)的管理人員進(jìn)行管理，為確?？萍伎蒲许?xiàng)目能夠向規(guī)范、高效、長期的方向開展下去。

4? ? 提升師資力量增強(qiáng)工程研發(fā)能力

IPR-CDIO工程教育是以科技科研項(xiàng)目教學(xué)為導(dǎo)向，對高校教師要求是具有一定的實(shí)踐項(xiàng)目研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，這樣才能使學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，不再是只會(huì)理論不懂開發(fā)?，F(xiàn)如今進(jìn)行IPR-CDIO工程教育所遇到的最大問題是高校中的教師大多數(shù)是在畢業(yè)后直接進(jìn)入崗位教學(xué)，沒有在企業(yè)跟實(shí)踐項(xiàng)目的研發(fā)工作經(jīng)歷，對于社會(huì)和國家所需的人才要求不清楚。對于這個(gè)問題，高校可以采用分期、分批的形式派遣教師到企業(yè)實(shí)習(xí)、實(shí)施產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方法解決;還可以將企業(yè)中有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員聘請到高校。在跟進(jìn)項(xiàng)目中不斷地提升教師自身的實(shí)踐、工程與研發(fā)能力，以保證IPR-CDIO工程教育的質(zhì)量。

5? ? 結(jié)語

東北電力大學(xué)教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，本文所提出的基于IPR-CDIO的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)模式取得了良好教學(xué)效果，在培養(yǎng)東北電力大學(xué)的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才方面引入CDIO工程教育模式，使東北電力大學(xué)的教師教學(xué)模式、學(xué)生學(xué)習(xí)模式與教學(xué)管理模式等多方面都有一定的改革和創(chuàng)新，培養(yǎng)出具有實(shí)際創(chuàng)新創(chuàng)意能力、團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力、自我學(xué)習(xí)能力與極強(qiáng)的工程能力的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才，使得高校培育出的專業(yè)人才與社會(huì)和國家所需的專業(yè)人才無縫對接。通過不斷地探索與實(shí)踐，將教學(xué)模式進(jìn)行改變與改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其知識(shí)獲取能力（自主學(xué)習(xí)能力）、知識(shí)分享能力（團(tuán)隊(duì)合作交流能力）、知識(shí)運(yùn)用能力（解決與分析問題能力）、知識(shí)總結(jié)能力（技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)造能力）和知識(shí)傳播能力（溝通交流能力），同時(shí)也加強(qiáng)了對其職業(yè)道德素質(zhì)和社會(huì)責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng)。在貫穿專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)全程的IPR-CDIO項(xiàng)目工程的實(shí)施中，使學(xué)生在學(xué)會(huì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，親身參與到實(shí)踐項(xiàng)目或者科研項(xiàng)目設(shè)計(jì)、研究的全過程中，將學(xué)到的專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐項(xiàng)目相結(jié)合，使兩者有一定的良性互動(dòng)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]周欣欣，徐純森，郭樹強(qiáng).基于IPR-CDIO的計(jì)算機(jī)卓越工程師人才培養(yǎng)模式研究[J].無線互聯(lián)科技，2015（24）：106-108.

[2]董 晨，胡地榮.IPR-CDIO理念下的課程級項(xiàng)目設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2011（8）：47-50.

[3]李繼芳，奚李峰，董 晨.IPR-CDIO環(huán)境的計(jì)算機(jī)工程教育研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2009（18）：45-48.

[4]鄒運(yùn)蘭，李繼芳，柴本成.基于IPR-CDIO理念的《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國信息技術(shù)教育，2014（11）：109-111.