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【摘 要】 基于CDIO理念的工程教育模式是最新教学改革成果，结合工程项目的生命周期，本文提出了基于CDIO理念、以培养创新型人才为目标的计算机科学与技术专业人才培养模式，分析了计算机科学与技术专业的课程体系与教学改革的总体规划方案，以毕业设计轨道，将理论教学、实践教学、课程设计等各个环节紧密结合，形成一种立体式人才培养体系。经实践教学验证，采用该教学模式能大大提高学生的学习主动性与积极性，对学生的实践操作能力、工程应用能力与创新能力培养具有较好的促进作用。
【关键词】 CDIO；创新型；工程教育；教学模式
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）9-00-02
1 引言
创新型人才是社会发展的需求与动力，我国发展战略的核心是建设创新型国家，其本质是培养创新人才[1]。高等院校作为社会输出人才基地，承载着培养社会需求的创新性人才的使命。目前我国的工程教育规模居世界首位，但对于工程教育创新性、人才培养质量等方面相对比较滞后，因此，教育部鼓励高等院校积极进行工程教育改革，对高校的人才培养模式与培养目标进行改进与优化，解决目前存在的工程教育体系不健全、工程教育和工业界脱节、课程体系相对陈旧、教师队伍缺乏工程经历等问题[2]。基于CDIO理念的工程教育是目前最热门的一种工程教育模式，教育部提出的“卓越工程师教育培养计划”其目的就是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。
2 CDIO理念的工程教育模式
CDIO工程教育理念是近年来国际工程教育改革的最新成果，它由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究而建立的一种新型的工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[3]。，从2006年汕头大学工学院成为中国第一个CDIO国际合作组织成员开始，目前我国已经有几十所高等院校都进行了CDIO的工程教育改革。
基于CDIO理念的人才培养模式注重对学生的实践能力、创新能力、团队合作能力、沟通能力等方面的培养，它是以市场需求为导向，实际项目为载体一种新型的创新型人才培养模式。
3 基于CDIO的计算机科学与技术专业教学模式
我院以培养工程应用性人才为目标，于2010年引入了CDIO的工程教育理念，对现行的教学模式进行了相应的改革，提出以培养创新型人才为目标的CDIO工程教育模式，计算机科学与技术专业是首批试点改革专业。
基于计算机科学与技术专业的培养目标与专业特点，为了更好实现CDIO理念的创新型人才培养目标，提出了基于理论、实践、素质三位一体的教学改革模式[4]，以课堂教育为起点，将CDIO的四个环节与实践教学过程结合，强调在教学与实践过程中结合法律、道德与文明等素质教育，使教学与实践、理论与应用、学术与工程全面结合，培养有高度综合素质、有创新能力的应用型人才。
3.1计算机科学与技术的知识体系
计算机科学与技术的知识体系分三个层面，即知识领域（area）、知识单元（unit）和知识点（topic）。知识领域是其最高层次，表示特定的学科子域，具体划分为14个知识领域，131个知识单元和808个知识点。计算机科学与技术的14个知识领域，如表1所示。
3.2计算机学科的问题空间
问题空间是对问题解决活动时在其中发生和进行的内部空间，它是由美国计算机学会、信息协会、和电气电子工程师协会计算机分会经专家研究后提出的。利用问题空间分析计算机学科不同专业、不同方向的知识结构与应用取向，其问题空间如图1所示。
在图1中，左边圆角矩形的阴影部分是计算机科学的问题空间，从问题空间中可以看出，计算机科学方向的知识取向与技术分布是注重计算机专业的理论知识，培养的是计算机的综合应用能力，包括软硬件系统的应用；虚线的椭圆形部分是软件工程的问题空间，它强调的是软件方法与技术，理论、开发、应用并重。
3.3教学改革方案
借鉴我系开展的“学生创新思维及创新能力培养链”研究成果，对传统的课堂教学进行调整，基于计算机科学与技术专业的人才培养方案要求，将学生的培养目标与培养方式相结合，以毕业设计为运行轨道，借助于科技活动平台，将理论、实践、素质的人才培养目标结合在一起，为培养创新型应用人才目标滚动发展。
3.3.1教学总体规划
为了避免循规蹈矩，将学生的知识学习、素质教学、创新能力培养相结合，开展科技创新活动与项目教学。在学生入学教育过程中，使学生明确自己的学习目标，借助于启发性的教学，鼓励学生的参与式、互动式学习，让学生从中学的被动式学习转向高等学校的主动式学习。同时，实施学生的导师制，由专业教师从专业知识的体系结构、学习方法、学习方向、能力培养等方面引导学生认识计算机科学领域，为大学的学习做好规划。
基于导师制，依托毕业设计的运行轨道，将课堂教学、实验教学、课程设计、科技活动、科技竞赛相结合，从第一学期开始引导学生了解专业学科、专业课程与专业学习，并结合课程的学习，将学校、二级学院及系的各种科技活动与竞赛结合，培养学生的学习主动性与积极性。
3.3.2教学模式的CDIO架构
以CDIO工程教育理念为指导，依循工程项目的生命周期，将教学与创新能力的培养结合，在教学过程中注重专业能力、实践能力、创新能力、团队合作能力的挖掘与培养，将构思、设计、实现、运作的过程运用到课程的教学中。依托毕业设计这一运行轨道，将毕业设计作为一个系统过程，結合课堂教学、课程设计、科技活动和素质教育，使学生的大学学习成为一个系统产生的流水线，其教学模式的CDIO架构如图2所示。
学生每一学年的学习是一个循序渐进的过程，第一学年重点在于构思，学生处于认知状态；第二学年重点在于设计，学生处于建设状态；第三学年重点在于实施，学生处于构造状态；第四学年重点在于运行，学生处于统筹状态。
3.3.3人才培养进程
基于CDIO的创新型人才培养，它依托于基本的课堂教学，但又高于普通的教学，借助于实验、课程设计、科技竞赛等形式[5]，形成一种以理论教学为基础，科技实践为过程，素质提升为要素的立体式人才培养体系，其人才培养进程如表2所示。
基于能力素质的培养过程，在立体式的人才培养体系中，各阶段的培养目标既相互独立又相互联系，理论、实践和素质之间的联系纽带是毕业设计，以毕业设计为轨道，是导向性的知识进化方法。针对目前大学生存在创新能力与创新意识薄弱的弊端，以毕业设计为导航，基于学生的平时课堂学习，明确学生学习目标，引导学生素质与创新能力的综合培养，实现过程能力的提升与素质进步，实现创新型人才培养的目标。因此，把毕业设计作为轨道是教学改革的有效过程与方法。
4 结语
本文在分析目前高校人才培养模式与培养目标的基础上，阐述了基于CDIO的工程教育理念的创新型人才培养模式，结合我院开展的CDIO教学改革，以计算机科学与技术专业为例，分析了计算机科学与技术专业的课程体系、培养目标、教学改革的总体规划与进程，将CDIO的工程生命周期与教学环节相结合，为提高教学质量、培养具有创新型应用性人才起到积极的推动作用。
参考文献
[1]张德江.如何培养创新人才[N].中国青年报，2009-4-11.
[2]颜辉.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究[J].吉林工商学院学报，2012.
[3]顾佩华，沈民奋，李升平，庄哲民，陆小华，熊光晶.从CDIO到EIP-CDIO—汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）.
[4]余永权.构建白云特色的CDIO形态、培养创新型应用人才[R].广东白云学院，2010.
[5]廖志芳，胡志刚，任胜兵等.软件工程CDIO“五位一体”实践教学体系[J].计算机教育，2010，（11）：128-131.
【关键词】 CDIO；创新型；工程教育；教学模式
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）9-00-02
1 引言
创新型人才是社会发展的需求与动力，我国发展战略的核心是建设创新型国家，其本质是培养创新人才[1]。高等院校作为社会输出人才基地，承载着培养社会需求的创新性人才的使命。目前我国的工程教育规模居世界首位，但对于工程教育创新性、人才培养质量等方面相对比较滞后，因此，教育部鼓励高等院校积极进行工程教育改革，对高校的人才培养模式与培养目标进行改进与优化，解决目前存在的工程教育体系不健全、工程教育和工业界脱节、课程体系相对陈旧、教师队伍缺乏工程经历等问题[2]。基于CDIO理念的工程教育是目前最热门的一种工程教育模式，教育部提出的“卓越工程师教育培养计划”其目的就是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。
2 CDIO理念的工程教育模式
CDIO工程教育理念是近年来国际工程教育改革的最新成果，它由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究而建立的一种新型的工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[3]。，从2006年汕头大学工学院成为中国第一个CDIO国际合作组织成员开始，目前我国已经有几十所高等院校都进行了CDIO的工程教育改革。
基于CDIO理念的人才培养模式注重对学生的实践能力、创新能力、团队合作能力、沟通能力等方面的培养，它是以市场需求为导向，实际项目为载体一种新型的创新型人才培养模式。
3 基于CDIO的计算机科学与技术专业教学模式
我院以培养工程应用性人才为目标，于2010年引入了CDIO的工程教育理念，对现行的教学模式进行了相应的改革，提出以培养创新型人才为目标的CDIO工程教育模式，计算机科学与技术专业是首批试点改革专业。
基于计算机科学与技术专业的培养目标与专业特点，为了更好实现CDIO理念的创新型人才培养目标，提出了基于理论、实践、素质三位一体的教学改革模式[4]，以课堂教育为起点，将CDIO的四个环节与实践教学过程结合，强调在教学与实践过程中结合法律、道德与文明等素质教育，使教学与实践、理论与应用、学术与工程全面结合，培养有高度综合素质、有创新能力的应用型人才。
3.1计算机科学与技术的知识体系
计算机科学与技术的知识体系分三个层面，即知识领域（area）、知识单元（unit）和知识点（topic）。知识领域是其最高层次，表示特定的学科子域，具体划分为14个知识领域，131个知识单元和808个知识点。计算机科学与技术的14个知识领域，如表1所示。
3.2计算机学科的问题空间
问题空间是对问题解决活动时在其中发生和进行的内部空间，它是由美国计算机学会、信息协会、和电气电子工程师协会计算机分会经专家研究后提出的。利用问题空间分析计算机学科不同专业、不同方向的知识结构与应用取向，其问题空间如图1所示。
在图1中，左边圆角矩形的阴影部分是计算机科学的问题空间，从问题空间中可以看出，计算机科学方向的知识取向与技术分布是注重计算机专业的理论知识，培养的是计算机的综合应用能力，包括软硬件系统的应用；虚线的椭圆形部分是软件工程的问题空间，它强调的是软件方法与技术，理论、开发、应用并重。
3.3教学改革方案
借鉴我系开展的“学生创新思维及创新能力培养链”研究成果，对传统的课堂教学进行调整，基于计算机科学与技术专业的人才培养方案要求，将学生的培养目标与培养方式相结合，以毕业设计为运行轨道，借助于科技活动平台，将理论、实践、素质的人才培养目标结合在一起，为培养创新型应用人才目标滚动发展。
3.3.1教学总体规划
为了避免循规蹈矩，将学生的知识学习、素质教学、创新能力培养相结合，开展科技创新活动与项目教学。在学生入学教育过程中，使学生明确自己的学习目标，借助于启发性的教学，鼓励学生的参与式、互动式学习，让学生从中学的被动式学习转向高等学校的主动式学习。同时，实施学生的导师制，由专业教师从专业知识的体系结构、学习方法、学习方向、能力培养等方面引导学生认识计算机科学领域，为大学的学习做好规划。
基于导师制，依托毕业设计的运行轨道，将课堂教学、实验教学、课程设计、科技活动、科技竞赛相结合，从第一学期开始引导学生了解专业学科、专业课程与专业学习，并结合课程的学习，将学校、二级学院及系的各种科技活动与竞赛结合，培养学生的学习主动性与积极性。
3.3.2教学模式的CDIO架构
以CDIO工程教育理念为指导，依循工程项目的生命周期，将教学与创新能力的培养结合，在教学过程中注重专业能力、实践能力、创新能力、团队合作能力的挖掘与培养，将构思、设计、实现、运作的过程运用到课程的教学中。依托毕业设计这一运行轨道，将毕业设计作为一个系统过程，結合课堂教学、课程设计、科技活动和素质教育，使学生的大学学习成为一个系统产生的流水线，其教学模式的CDIO架构如图2所示。
学生每一学年的学习是一个循序渐进的过程，第一学年重点在于构思，学生处于认知状态；第二学年重点在于设计，学生处于建设状态；第三学年重点在于实施，学生处于构造状态；第四学年重点在于运行，学生处于统筹状态。
3.3.3人才培养进程
基于CDIO的创新型人才培养，它依托于基本的课堂教学，但又高于普通的教学，借助于实验、课程设计、科技竞赛等形式[5]，形成一种以理论教学为基础，科技实践为过程，素质提升为要素的立体式人才培养体系，其人才培养进程如表2所示。
基于能力素质的培养过程，在立体式的人才培养体系中，各阶段的培养目标既相互独立又相互联系，理论、实践和素质之间的联系纽带是毕业设计，以毕业设计为轨道，是导向性的知识进化方法。针对目前大学生存在创新能力与创新意识薄弱的弊端，以毕业设计为导航，基于学生的平时课堂学习，明确学生学习目标，引导学生素质与创新能力的综合培养，实现过程能力的提升与素质进步，实现创新型人才培养的目标。因此，把毕业设计作为轨道是教学改革的有效过程与方法。
4 结语
本文在分析目前高校人才培养模式与培养目标的基础上，阐述了基于CDIO的工程教育理念的创新型人才培养模式，结合我院开展的CDIO教学改革，以计算机科学与技术专业为例，分析了计算机科学与技术专业的课程体系、培养目标、教学改革的总体规划与进程，将CDIO的工程生命周期与教学环节相结合，为提高教学质量、培养具有创新型应用性人才起到积极的推动作用。
参考文献
[1]张德江.如何培养创新人才[N].中国青年报，2009-4-11.
[2]颜辉.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究[J].吉林工商学院学报，2012.
[3]顾佩华，沈民奋，李升平，庄哲民，陆小华，熊光晶.从CDIO到EIP-CDIO—汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）.
[4]余永权.构建白云特色的CDIO形态、培养创新型应用人才[R].广东白云学院，2010.
[5]廖志芳，胡志刚，任胜兵等.软件工程CDIO“五位一体”实践教学体系[J].计算机教育，2010，（11）：128-131.