计算机工程教育培养思路

本文作者：高德勇 金涛 单位：兰州交通大学教务处 甘肃政法学院公安技术学院

随着科学和技术的不断进步、计算机技术日新月异的发展，计算机软件的知识体系变得越来越庞大。与此同时，现代企业对软件工程师的项目实践能力、团队工作与交流能力提出了更高的要求。因此，基于项目开发应用的工程教育，促使学生进行更多更深的理论知识和更高的能力与素质的培养。所以，我们需要对传统的课程体系、教学理念和学习方法作出重大变革以应对这样的挑战。为了更好地培养学生的能力，必须对传统的教学模式进行改革。因此，针对传统教学模式下计算机相关专业日常教学中学生主动性和积极性不强、缺少综合能力训练内容、作业抄袭、新知识与新进展反映不理想等问题，为了解决这些问题将工程教育理念引入实际教学中，可以通过设定合理题目，将课程设计与项目开发紧密结合，利用学生的好胜心理、竞争性和成就感等，提出了新的教学模式。也可以将实践动手能力强的同学组织起来，承担一些项目和课题。教学实践证明，新的教学模式能够充分调动学生学习的积极性和主动性，提高学生对专业知识的综合应用能力、工程实践能力，同时也避免了作业抄袭现象的发生，强化了学生的自信心。另外，也对新模式中存在的问题进行了思考与建议。

一、工程教育理念与方法

工程教育包含构想（ｃｏｎｃｅｉｖｅ）、设计（ｄｅｓｉｇｎ）、实施（ｉｍ－ｐｌｅｍｅｎｔ）、操作（ｏｐｅｒａｔｅ），教育深入到工业产品从构思、设计、实施、运行到结束生产周期整个过程，是麻省理工学院和和几所瑞典大学在瓦伦堡基金会的资助下，经过４年的跨国研究和探索后于２００４年提出的一个工程教育理念。工程教育首先定位培养什么人和如何培养人这两个方面出发探索工程教育问题。工程教育的是为让学生尽快进入企业工程环境而将学生置身于在企业真实产品生产周期中，在产品的构思、设计、实施和运行过程的工业环境中接受工程教育，将学生在工程环境下，快速掌握工程应用的实际的技术、深入研发新产品和新系统的开发和运行、理解技术的研究发展周期。工程教育工程是教育改革一种较好的思路，能够掌握现代工业系统开发的主要技术的现代工程师所需要具备的知识、能力，以工程实际开发设计为背景环境，建立的课程体系相互联系、相互支撑，让学生在实际工程应用的实践环境中取得丰富的设计、制作和主动学习的经验，促进学生能力和素质的综合成长。ＣＤＩＯ工程教育模式可以在课堂上有效建立互动的、启发式的和探究式的学习方式，能引导学生提出问题，找到解决问题的方法。实践教学课程的教学改革既要遵循该课程的传统理论知识，又要符合ＣＤＩＯ工程教育模式对项目支撑课程的要求。

二、工程教育培养模式的探索

工程教育培养模式是一种建立在架构教学理论基础上的新方法。架构理论认为：传统的教育模式是通过教师传授得到，工程教育模式是让学习者在一定的工程情境下，利用必要的学习资料，借助他人的帮助，自主学习快速成长的经历。在企业提供工程环境下，获得的充分实践的探究式学习模式。在这种环境下，企业安排的项目，驱动着学生，在遇到不懂的知识需要通过查询资料文档和上级领导进行沟通，这种方式极大地激发学生的学习兴趣和求知欲望和调动了学生的积极性和主动性，从而培养学生自主分析问题、解决问题的能力，以及团队协作能力和探索、创新的精神。同时还可以提出了导师负责制的项目开发驱动教学模式，根据企业对软件技术人才的需求，以教师承担的项目为教学课题，以分组团队协作的模式，由带队导师负责学生的项目任务的安排，技术培训和监督管理。此外，还可以通过校外软件实习基地为教学研发场所，委托师资力量强的教学机构以专题培训、技术讲座、实战项目辅导等多种教学模式相组合的方式为教学手段，使得学生在项目的驱动的环境下进行学习和开发。以上的工程教育教学模式是在项目开发为主线的情况下，鼓励学生自主学习，相互学习，培养团队协作，让学生学会与项目主管沟通，使得学生在工程环境下快速成长。ＣＤＩＯ工程教育改革是一个系统、全面的改革。它具有明确的培养定位、详细的培养目标和全面、系统的培养方法指南。众所周知，教育改革绝不可能一蹴而就，需要长期努力、逐步提高。有明确目标的系统性的改革为改革少走弯路、提高效率、持续改进提供了重要的基础。

１．构建完善课程体系

根据工程化思想，从专业知识的结构和所需能力培养入手，建立科学的工程化的课程体系是十分必要的。课程体系大纲包括专业知识、职业能力、团队合作和工程综合能力四个层面，对现代企业工程师应该具备的知识和能力，以课程体系的方式逐级细化设置，形成具体对教师和学生都具有明确意义的课程体系，提高实践教学的比重。比如可以在计算机相关专业的教学计划中，设置以下的编程语言的教学计划。对于大一、大二的低年级新生，设置《Ｃ语言程序设计》课程、《Ｃ＋＋面向对象程序设计》、《高级Ｃ＋＋应用程序设计》（包括ＷＩＮ３２ＳＤＫ和ＭＦＣ框架应用的高级应用设计），在大三、大四高年级的学生根据个人的爱好可以就多个工程应用级的Ｃ＋＋学习方向进行学习，可以是游戏ＤｉｒｅｃｔＸ方向、ＧＤＩ图形图像设计、ｄｏｔ　ｎｅｔ框架的管理信息系统、驱动程序的开发等企业级应用开发，和企业进一步沟通，确定订单式培养计划，将企业应用需求引入到培养计划中来。因此，为每一门课程（包括每一个项目）制定课程教学大纲，课程大纲明确学生应掌握的知识和能力，规划如何使学生学到这些知识和能力，如何考查学生的知识和能力，并明确教学、实验、作业／项目的安排。大纲中除了列出本门课程的知识点之外，还根据本课程所承担的能力目标。以教学大纲的形式具体细化专业培养目标，将培养目标根据专业的知识、能力和素质的培养分配到每门课程，各门课程根据自身特点承担相应的知识、能力和素质的培养。通过改革教学方法给予学生一体化的学习经验、构建他们的知识和能力体系。

２．教学方法的转变

在教学方法上，引导教师更新教学观念，从以教师为中心转向以学生为中心，引导学生自主学习，摆脱对老师的依赖，提高自我思考能力，突出通过实践动手来分析问题和解决问题，增强创新意识，巩固知识概念。鼓励老师进行教学改革，增加实践环节的比重，将课程设计和实验课并入相关的课程内，使得代课老师承担一定比重的实验课，任课老师也成为了实验课的教师之一，对于实验课的内容要认真规划和企业工程实践尽量结合，让学生在校园里就处在工程教育氛围中，教师尽可能统筹安排课程内的实验，做到大纲详尽，实验细节细致入微。从大一开始就注重对缺少实践动手能力学生的培养，针对课程安排丰富的综合性实验和课程设计，让每一位学生自己动手、自主完成并全身心投入。适当的压缩教师授课学时，改革教学方法，设立场景教学，鼓励学生采用一边听一边实验一边讨论的方式，让学生成为课堂上的主角。设置丰富的设计－实现项目，利用课堂和现代学习场所或实验室加强学生学习的主动性、实践性和团队合作精神。