【计算机工程】I计算机PR-CDIO环境教学分析

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1引言

CDIO是国外高等工科教育的一种创新模式，它代表构思(Conceive)，设计(Design)，实现(Implement)和运行(Operate)。它以产品的从研发到运行的生命周期为载体，让同学以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习工程。CDIO是由美国麻省理工学院(MIT)和瑞典皇家工学院等四所世界前沿工程高校从2000年起组成的跨国讨论组织，在1600多万美元巨额的资助下，经过四年探究讨论的成果，他们创立了CDIO工程教育理念并成立了CDIO国际合作组织。CDIO因其与社会需要全都性、具有国际先进性、实践可操作性、全面系统性和普遍适应性等特点而被国际上几十所院校所接受，其育人成效显著。2022年，汕头高校成为首所加入CDIO国际组织的中国高校，从今，CDIO之风吹进了中国大地，其先进的教育理念引起了中国高等工程教育界的高度关注。经过10年的扩大招生，一般本科院校招进了中国95%的高校生，与早期的高校生相比，他们有着：思维敏捷、爱好广泛，但不能专一；热忱昂扬、主动参加，但不能长久；做事遇难而退，虎头蛇尾，责任意识不强等特点，加上接受着单一的、学问型的高等工程教育模式培育，使毕业生在力量和素养上与当代经济进展需求不相适应，供需冲突日益突出，因此，中国高等工程教育模式的改革迫在眉睫。作为工程教育的典型代表，计算机专业工程教育目标是培育IT行业工程师，即培育必需把握基础技术中深厚的应用学问；擅长构思、设计、实现、运作计算机产品或系统的技能；能完成较为冗杂的系统工程；能适应现代化开发团队和开发环境的工科毕业生。CDIO不妨是实现这一目标的可探究之道。从2022年起，浙江万里学院计算机专业致力于同学的工程技术力量和素养培育，抢先在集中实践性课程中实施“项目化”训练，即在课程中引进具有实际意义的软件工程项目，通过对项目进行构思(需求分析)、设计、开发、运行和维护的全过程，训练同学的综合学问力量、自学力量、组织沟通和协调力量，这与CDIO的教学方法和教育宗旨是完全全都的。近年来，通过学习CDIO国际先进的教育理念，结合同学实际，提出了IPR-CDIO的工程教育思路，其中IPR是指爱好(Interest)、毅力(Perseverance)和责任(Responsibility)，IPR-CDIO就是将同学探究爱好、解决问题毅力和社会责任感的培育，融入到项目研发的CDIO过程。通过不同级别的项目设计，激发同学学习爱好，培育其猎取学问(自主学习)、共享学问(团队合作)、运用学问(解决问题)、总结学问(技术创新)和传播学问(沟通沟通)的力量与素养，同时训练其职业道德修养和社会责任意识。本文重点商量的是IPR-CDIO教育环境下的计算机专业课程体系设置，教学方式方法改革及实施效果分析。

2IPR-CDIO教育环境及课程体系设置

工程教育是为了培育具有娴熟技术基础和广泛专业力量的工科同学，使其成为将来的行业工程师，工程师角色的核心是在肯定的环境下设计和实施问题的解决方案，而环境是理解并学习学问和技能的一整套文化，因此，只有良好的文化气氛才能培育出合格优秀的工程师。以CDIO作为工程师的培育环境，通过多个项目生命周期的完好训练，能够关心同学进行学问学习和技能培育，而且使其IPR素养得以熬炼。以工程力量培育为核心的计算机专业课程体系设置应当充分表达IPR-CDIO环境教学，如图1所示是计算机专业课程体系鱼骨图，即以三级项目体系为育人环境。其中1级是能表达学问综合与专业力量要求的项目，从专业入门——产生学习爱好——专业基本技能训练——专业核心力量培育，最终到达创新应用学问的力量和素养；2级为包含课程群和某一方面专业力量要求的项目，一般为某一阶段或某一方向上的综合学问和力量；3级为单一课程级和基本技能的项目。工程教育过程就是通过3级和2级的学问及力量支撑，最终实现1级力量目标的培育过程。该体系是经过了课外的素养拓展实践，课内的集中实习训练，专业课程的教学试点而最终形成的。与传统的课程体系相比，在总学分不变的状况下，每门课程的授课学时削减了30%～35%，用于同学在项目环境中自学与合作研讨，增加了团队设计项目，以提升同学的自主学习力量、团队协作力量及工程项目的驾驭力量。其特点表达在以下几个方面：(1)加强了基础学科和爱好培育课程，奠定工程学问基础，有利于开展IPR教育体验。(2)强调以课程群为单位组织教学，有利于师资团队建设，也避开了学问重复，递进培育同学专业技能。(3)重视阶段性综合性训练和工程实践课程，逐步培育同学工程意识和实践力量。(4)全程实施CDIO环境教学，通过校企合作，引进师资、项目，使同学在创新意识、项目设计力量、团队合作精神、职业道德修养等方面得到有效训练。基于以上课程体系，针对不同班级的同学，经过由产品概念设计到工程意识再到综合力量的提升式训练，最终实现同学的IPR素养及CDIO力量的培育目标。图2是IPR-CDIO环境下的分层项目训练体系。

3教学实施讨论

3.1营造IPR-CDIO环境，设计课程教学体系

理论讲授学时大大压缩，商量与讨论的学时增加，究竟讲什么？商量什么？怎样商量？这些现实问题，促进老师们仔细学习领悟CDIO教育思想，重新梳理课程的性质及作用、教学内容与结构、教学方式方法、考核评价形式等，创设IPR-CDIO教学环境，自然形成教学团队，并在整个教学过程中联系紧密，到达了CDIO的师师互动教育目标。例如“计算机图形学”课程，学时安排由原来的每周理论和试验各为2个，调整为理论∶商量∶试验=1∶1∶2的结构。整个课程教学体系随之而变，如图3所示。课程设置了3级项目体系，通过3级学问和合作学习专题及2级基本力量支撑着1级课程教学目标。课程创设的IPR-CDIO教学环境主要是通过两个1级商量项目：一是以扩展领域学问、激发探究爱好为目的的“图形技术在某领域的应用综述”；二是贯穿教学全过程，集软件工程、算法理论和编程技能融为一体作品设计，教学过程经受着项目的构思、设计、实现、运行及辩论过程，在IPR-CDIO环境下的训练过程和结果占成果的70%。结果说明，这种工程环境教学成效凸显，同学的项目设计、学问综合、编程技术、团队合作等力量的提高远远超过传统的教学方式。这种综述与作品设计辩论成为整个课程体系中的一级课题——毕业设计奠定了基础，大多小组的作品扩充为毕业设计题目、获得了各级参赛嘉奖、软件著作权登记、甚至推动了同学的高质量就业。到目前为止，这种营造IPR-CDIO环境的教学体系设计已在专业教学的20余门课程中推广应用。

3.2教学方法讨论

作为国家改革创新试验区，浙江万里学院提倡“自主学习与合作性学习相结合”的教学方法，这与CDIO的“做中学”和“基于项目的教育和学习”的原则同出一辙，目的是调动同学学习的主动性、主动性和创新性。美国有名哲学家、教育学家和心理学家杜威指出：“从做中学是比从听中学更好的学习方法”，“学与做相结合的教育将会取代传授他人学问的被动的教育”。IPR-CDIO环境教学无论在理论课程、试验课程或集中实践课程中，均是从同学的爱好和力量动身，设计项目目标，将同学分成小组置于“做”的情景之中，为了完成任务，他们必需去做，去学习，去商量。老师(或工程师)负责解决同学在项目周期的全过程中所消失的典型问题。针对不同性质和级别的课程，IPR-CDIO环境设立的项目内涵可能不一样，小到课程中某一案例分析，大到某一有用系统的综合性设计，有模拟有真实，因此，教学方式方法也不尽相同，但目标是让同学亲自去做，并坚持完成整个项目生命周期，实现专业力量和IPR素养的熬炼与提高。

3.3评价标准探究

教学评价是教学改革的关键。IPR-CDIO环境教学强调以力量和素养作为对同学个体评价的内容，如表1所示。其多元性表达在：①评价主体多方。同学本身、同学组长、老师均参加评价，对于涉及第三方(如用户)的项目，还有第三方参加评价；②评价内容多样。学习看法、参加力度、责任意识，以及对学问理解与把握、试验技术水平、合作沟通力量等综合表达；③评价方式多种。学问测试、作品展现、汇报辩论、调查报告、综述论文等等。实践说明，多元化评价增添了同学自信念，也促进其不断反思，修正缺乏，有利于同学在做人、做事上的健康成长。这种重力量和素养的评价取向，杜绝了在以学问为本位的评价方式中部分同学靠投机取巧取胜的心理现象，同学都会自觉地参加CDIO项目训练过程，并坚持完成小组合作任务，共同体验胜利的欢乐，促进了后进者不断进步，优秀者更上一层楼。老师在这个过程中，也会与时俱进，不断优化教学设计，改良教学手段与引导方法，提升CDIO的指导水平和力量。

4结论

IPR-CDIO环境教学在计算机专业经过了从课外到课内，从集中实践课程到专业选修课程、核心课程乃至全部课程中推广实施，项目选取由小到大、由单一到综合、由模拟到实际、由校内延长到校外，学院试验中心单独设立了项目研发试验室、训练基地及CDIO研讨室，学院95%以上的老师主动参加IPR-CDIO环境教学实践，积累了丰富的训练阅历，也收获了丰硕的成果：以同学为主研发了10余项有用工程项目，猎取企业资助20余万元，有14个软件获得了国家版权局计算机软件著作权登记；同学自创公司8家；在校猎取挑战杯科技作品竞赛国家级三等奖1项，省级奖6项；多媒体设计竞赛省级奖20余项。毕业生普遍自信了，就业质量明显提高。老师发表相关讨论论文近20篇，出版教材2部，主持省级以上教育讨论课题7项。推动了计算机专业进入学校的教学改革创新试验区，并作为子项目获批国家级人才培育创新试验区。题为“基于IPR-CDIO理念的计算机专业课程教学改革与实