劉亞同

摘要：在新工科背景下，傳統(tǒng)的大學(xué)教育模式已經(jīng)不合時宜，因此本文對新工科背景下大學(xué)計算機(jī)CDIO教育模式創(chuàng)新進(jìn)行研究。重新確定教學(xué)目標(biāo)，基于CDIO教育模式重構(gòu)教學(xué)體系，并更新學(xué)生評價體系，使學(xué)生更具備實際動手能力，最后還需要增強(qiáng)教師隊伍的工程實踐能力。為判斷CDIO的教育模式是否能更好地培養(yǎng)符合新工科理念的學(xué)生，對某校計算機(jī)專業(yè)對比實驗，結(jié)果表明，本文介紹的方法在實踐教學(xué)領(lǐng)域的能力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：新工科;大學(xué)教育;計算機(jī)教育;CDIO教育模式;創(chuàng)新教育

中圖分類號：G647? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）19-0193-03

所謂新工科背景下的教育模式創(chuàng)新，就是在當(dāng)前科技迅速發(fā)展的背景下為新時代的科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展培養(yǎng)工科人才[1]。因此，設(shè)計新的教育模式是當(dāng)前新工科建設(shè)的關(guān)鍵任務(wù)。本文以大學(xué)計算機(jī)專業(yè)為例，將CDIO教育模式與新工科背景相結(jié)合，創(chuàng)新探索新工科背景下大學(xué)計算機(jī)CDIO教育模式。CDIO教育是近年來國際教育學(xué)研究的最新成果，包含構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行。CDIO教育認(rèn)為工科學(xué)生必須具備一定的工程基礎(chǔ)知識、設(shè)計工業(yè)產(chǎn)品的能力、團(tuán)隊合作的理念以及動手操作的能力[2]，給工學(xué)院的學(xué)生們提供了一個強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品和系統(tǒng)的教育理念。本文構(gòu)建新的工科教學(xué)模式，將某校計算機(jī)專業(yè)兩個班級作為實驗組和對照組，分別運用CDIO的教育模式和傳統(tǒng)教育模式，測試結(jié)果表明，本文方法在實踐教學(xué)領(lǐng)域的能力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

1 構(gòu)建大學(xué)計算機(jī)課程CDIO教學(xué)模式

1.1 重新確定教學(xué)目標(biāo)

創(chuàng)新教學(xué)模式，首先需要確定教學(xué)目標(biāo)，在新工科背景下，大學(xué)計算機(jī)教學(xué)的發(fā)展目標(biāo)是培養(yǎng)出德智體美全面發(fā)展，擁有實事求是、積極思考、勇于創(chuàng)新等良好品行的人才。在掌握本專業(yè)基本文化知識的同時，還需要擁有一定的實際操作能力，能夠滿足現(xiàn)代社會對于計算機(jī)人才的需求。因此基于CDIO教育模式，本文設(shè)計了新工科背景下的計算機(jī)專業(yè)的教育模式創(chuàng)新研究方案，并制定了人才的培養(yǎng)方案及與之對應(yīng)的畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。將新工科背景下的教育要求與CDIO教育模式相結(jié)合，可以得到如表1所示的教學(xué)目標(biāo)。

1.2 重構(gòu)課程體系

新工科的CDIO教育模式在課程體系方面跟傳統(tǒng)工科課程體系相比有很大的區(qū)別，新工科為了培養(yǎng)現(xiàn)代社會需要的工科人才，更注重實踐性課程，而在傳統(tǒng)的課程體系中，存在“重理論，輕實踐”的現(xiàn)象。因此，在新工科背景下，CDIO教育模式的創(chuàng)新必須重新構(gòu)建與以往不同的教學(xué)體系。

構(gòu)建新的教育模式課程體系最重要的就是實踐課程的建設(shè)。在新工科背景下，實踐課是必不可少的提升學(xué)生動手能力和工程實踐能力的重要課程，也是新工科背景下工科專業(yè)重構(gòu)課程體系的主要改革方向。在當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下，大學(xué)生們基本都擁有一定的計算機(jī)應(yīng)用能力，計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生為了區(qū)別于非專業(yè)者，其實踐課程就必須更具備專業(yè)性，例如計算機(jī)組成原理、計算機(jī)語言、計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計等。同時，學(xué)校還應(yīng)該加強(qiáng)與校外相關(guān)企業(yè)的聯(lián)系，在技術(shù)、科研、實習(xí)就業(yè)等方面合作，使學(xué)生能夠真正地接受實踐方面的培訓(xùn)，提高學(xué)生在社會實踐環(huán)境下解決問題的能力。

新的教學(xué)體系還需要時刻關(guān)注新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并隨之增添新的教學(xué)培養(yǎng)方向。當(dāng)今社會的計算機(jī)行業(yè)發(fā)展快如閃電，尤其是在人工智能、大數(shù)據(jù)等新理念扎根于互聯(lián)網(wǎng)的前提下，很多新興產(chǎn)業(yè)都需要大量的計算機(jī)相關(guān)人才。因此，學(xué)校需要不斷根據(jù)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展改革學(xué)校教學(xué)課程。因此，可以將計算機(jī)專業(yè)的課程分為核心課程和分支課程，核心課程是所有計算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)課程，而分支課程則是新的計算機(jī)發(fā)展方向所引進(jìn)的課程。計算機(jī)專業(yè)的核心課程包括計算機(jī)組成原理、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語言、操作系統(tǒng)等。核心課程的主要作用是使學(xué)生獲得新工科所需求的專業(yè)理論知識以及培養(yǎng)學(xué)生思維邏輯，這些課程是不能改變的。而分支課程就需要依據(jù)實際情況做出相應(yīng)改變，例如在大數(shù)據(jù)時代，學(xué)校就應(yīng)當(dāng)開設(shè)相應(yīng)的大數(shù)據(jù)原理及實現(xiàn)、大數(shù)據(jù)與云計算等分支課程。在人工智能時代，學(xué)校就需要開設(shè)智能系統(tǒng)實現(xiàn)、智能制造及機(jī)器人應(yīng)用等相關(guān)分支課程。學(xué)校還應(yīng)當(dāng)妥善協(xié)調(diào)好核心課程與分支課程之間的關(guān)系，將核心課程定位為基礎(chǔ)必修課，設(shè)置大量學(xué)分，將分支課程定位為選擇必修課，學(xué)生在各分支課程之間選擇一個方向?qū)W習(xí)，學(xué)分的設(shè)置可以略低。

基于CDIO教育模式的課程體系應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，使學(xué)生習(xí)慣于思考，并能夠?qū)⒆约旱撵`感轉(zhuǎn)化為作品。所謂創(chuàng)新實際上就是在計算機(jī)工程方面的構(gòu)思和設(shè)計，這些構(gòu)思和設(shè)計并不是一蹴而就的，靈感也并不能等同于構(gòu)思，這是需要對學(xué)生進(jìn)行一定的知識積累和實踐培養(yǎng)的。因此學(xué)校需要鼓勵學(xué)生參加專業(yè)競賽，在專業(yè)競賽中培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和團(tuán)隊合作能力，并將創(chuàng)意轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實作品。

1.3 更新學(xué)生評價體系

傳統(tǒng)的學(xué)生評價體系一般只局限在期末考試以及學(xué)分和績點的計算，而CDIO教育模式更注重對于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，尤其是在創(chuàng)新、實踐、合作探究等方面的能力。因此，原本只從卷面判斷學(xué)生成績好壞的學(xué)生評價方法已經(jīng)不適用了。此時，應(yīng)盡量減小筆試成績對學(xué)生評價最終結(jié)果的影響，將評價內(nèi)容拓展到日常教學(xué)活動以及學(xué)期末的綜合實踐中。將學(xué)生的成績分為三部分，平時成績、期末理論測試（筆試）、期末綜合實踐。其中平時成績分為兩部分，分別是上課表現(xiàn)以及課后作業(yè)，每隔一段時間，教師設(shè)置一個課外實踐作業(yè)，然后通過作業(yè)和上課時的具體表現(xiàn)確定本學(xué)期學(xué)生的平時成績，在期末時統(tǒng)一結(jié)算，占據(jù)總成績的30%。期末理論測試就是學(xué)生的筆試，占總成績的30%。期末綜合實踐是每學(xué)期期末的團(tuán)隊（或個人）對于本學(xué)期學(xué)到的知識的一次總結(jié)實踐，相當(dāng)于一次班級或?qū)W院內(nèi)部的競賽，最終作品的分?jǐn)?shù)占總成績的40%。利用多方面、高實踐性的評價體系評價學(xué)生的創(chuàng)新能力、實際動手能力以及團(tuán)隊合作能力。