CDIO与CMMI融合的计算机工程教育培养方案研究*

陈宁江 谢琪琦 陈燕

摘要：基于CDIO工程教育理念，参照集成化的能力成熟模型CMMI，在推动“卓越计划”的基础上，引入工程教育综合管理平台，并通过构建教育培养中教师教学过程的定量管理和学生教学反馈的定量评价规范体系，实现工程教育培养能力和质量的不断提升。

关键词：CDIO；CMMI；工程教育；定量管理

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0186-02

2010年6月，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”，该计划为我国由教育大国通向教育强国的道路树立了新的里程碑[1]。实施“卓越计划”的高等院校需要以提高人才培养质量为核心，严格执行教学过程计划并结合CDIO工程理念，加深和社会软件企业的交流与合作，加大高质量“卓越人才”的培养力度。虽说CDIO学习工程模式已成为国内外通用的一个教学改革方案，但是它依然存在着一些不足之处，这体现在：CDIO并没有包含一个较为系统的能力评估系统和质量改进体系，缺乏这两者均会对学生的研发与创新能力培养产生不良影响。为此，在CDIO学习工程模式的基础上，考虑引入集成化能力成熟度模型（CMMI：capability maturity model integration），并学习软件企业工作经验成果，在教学进程中学习参照企业过程经营管理方案，通过构建完善的定量管理和定量评价规范体系，促进我校的教师教学能力和学生教学质量齐头并进。

一、CDIO与“卓越计划”

CDIO包括四重含义，它们分别是：C代表构思（Conceive），D代表设计（Design），I代表实现（Implement），O代表运作（Operate）。CDIO历经从一开始的产品研发到最终产品运行全过程，每一过程称为一个生命周期，而工程教育的培养就是以其为载体，培养学生在课程与实践两者之间找到紧密的过渡和有机的结合[2]。CDIO大纲指出，需要从四个方面培养学生的能力，即基础知识、系统能力、团队协作以及个人能力方面，使学生全面符合社会要求，实现从校园到社会的良好过渡。“卓越计划”具有三个特点[3]：一是要立足个人，即就每一个学生的工程能力进行有效培养；二是要立足高校，即要求高校根据通用标准培养人才；三是要立足企业，即邀请企业参与到学生培养过程当中。“卓越计划”是我国工程教育领域改革的重要内容之一，无论是在教育模式和教育管理方面，抑或是在师资队伍培养和校企交流合作方面，都应给予足够的重视。因此，CDIO学习工程会是实现“卓越计划”的有效手段之一，而“卓越计划”也为CDIO提供了良好的实验平台。

二、CDIO工程能力集成化成熟度模型CDIO-CMMI

1.CMMI概念。1994年，集成化能力成熟度模型CMMI被美国卡内基-梅隆大学组织研发并提出，本质是软件工程管理。CMMI可分为五个等级，从低级到高级分别是混乱无序的初始级、重复以往工程经验的可管理级、使用标准软件过程的已定义级、定量控制产品质量的量化管理级和加入量化反馈和新技术的优化管理级[4]。CMMI模型遵循渐进过程，高一等级过程以低一等级过程为基础，有序递进实现既定软件目标。

2.CDIO-CMMI结构。在CDIO学习工程模式的基础上，引入集成化能力成熟度模型CMMI，可得CDIO-CMMI结构，如图1所示。

类似的，CDIO-CMMI结构模型也可分成5个成熟度级别，从低级到高级分别是：①初始级。混乱无序的初始级，它代表着教师的教学水平低下，教学过程是无序甚至是混乱的，学生不能接收到有用的课程知识，学生精神状态低迷，整体教学效果差。②可重复级。重复以往工程经验的可重复级，它代表着教师重复他人教学经验，教学过程有一定的制度化过程，却并不按照实际学生情况进行授课，因此教学质量有一定的保证，却因不符合实际教学情况存在着相对的不稳定性。从初始级到可重复级是一个有规律的过程。③标准级。使用标准软件过程的标准级，它代表着教师教学工作和管理工作均达到规范化、程序化的标准。建立健全的教学管理文件体系，教学计划合理，教学分工明确，能够严格按照教学任务授课；教学管理人员结构清晰，并能有序地参与到学校的管理工作当中。从可重复级到标准级是一个标准一致的过程。④定量管理级。定量控制教学质量的量化管理级，它代表着教师对卓越计划的人才培养深度应该达到既定的教学质量量化目标。具备对学生的量化考察程序，对学生的知识积累和科研成果有一个系统化、标准化的定量记录，并通过建立量化管理数据库，实现教学管理的可控化。在此基础上，交付用人单位一份详细的学校对学生的客观评价依据。从标准级到定量管理级是一个可预测的过程。⑤优化管理级。加入量化反馈和新技术的优化管理级，扬长补短，建立领先国内外水平的教学管理机制。从定量管理级到优化管理级是一个持续改进的过程。因此，将CDIO-CMMI结构模型应用到高校教学管理方式中是可行的，其对高校教学质量的持续改进具有一定的现实意义。

三、在教学实践中引入CDIO-CMMI思想

在教学过程管理中引入CDIO-CMMI思想，是推进教学改革、提高教学质量的有效途径。按照工程教学过程CMMI级别划分标准，实施“卓越计划”的教学能力应从位于CMMI的第3级（标准级）着手。为了实现教学能力成熟度提升，不断提高教学质量。

1.构建工程教学过程综合管理平台。根据CDIO-CMMI架构第四级量化管理级的要求，需定量控制教学质量，高校教师对卓越计划的人才培养深度应该达到既定的教学质量量化目标。对教学实施数据和教学管理数据的统计、整理和分析，能够帮助授课教师与相关管理人员及时发现并处理教育培养过程中出现的问题，全面提高学校的综合教学质量和能力。

由于教学管理数据具有多样性和庞大性的特点，传统的人工统计方式已然落后，为了更好的适应教学过程中的第四级定量管理需求目标，可以建设符合实际教学现状的工程教育综合管理平台，构建定量管理和定量评价规范体系，通过海量数据库实现对教学数据的有效管理，如图2所示。

2.定量管理和定量评价规范体系。在完善的教学实践环节综合管理平台的基础上，为了实现工程教育培养能力和教学质量的不断提升，达到CDIO-CMMI架构第四级量化管理级的要求，可进一步构建教育过程中的定量管理和定量评价规范体系。该体系分为两个方面：一是规范教师教学过程的定量管理过程，二是规范学生教学反馈的定量评价过程。

（1）教师教学过程的定量管理。工程教育综合管理平台对教师的教学过程进行全面控制和量化管理，可分为课前准备、课上授课、课后总结三个阶段。第一个阶段，教师需规范按照教学计划和教学进度安排，认真备课，规划授课流程和授课目标，并在课程基础上准备相关的延伸案例，撰写教案，将备课内容制作成多媒体课件，最后将全部备课信息在课程开始前的规定时限内上传至管理平台。第二个阶段，教师需认真按照制定的教学流程和教学目的进行授课安排，创新性地组织和安排课堂活动，摆脱单一、陈旧的“填鸭式”教学模式，把控课堂气氛，最大化地调动学生的积极性。第三个阶段，教师应制作教学计划跟踪表，对课堂教学中遇到的问题进行总结，包括问题描述和应对措施，并登陆管理平台查看学生的教学反馈，在线认真回答学生反馈的问题。

（2）学生教学反馈的定量评价。学生教学反馈的定量评价有两个方面：一是教师对学生的学习成果综合评价，二是学生对教师的教学效果反馈。前者在于教师具备对学生的量化考察程序，即对学生的知识积累和科研成果有一个系统化、标准化的定量记录，并通过构建量化管理数据库，将数据信息提交到工程教育综合管理平台上，达到教师教学管理的可控化。

四、结论

工程教育理念下的“卓越工程师”培养需要有一个持续改进的机制，传统的教学制度并不能达到其先进性要求。因此，将CDIO-CMMI架构管理思路引入到工程教育培养方案中，在综合教学能力标准级（第三级）的基础上，建立完善的工程教育综合管理平台，并通过一系列的规范化定量控制程序，致力将教学能力等级提高到定量管理级（第四级），实现工程教育培养能力和质量的持续改进。

参考文献：

[1]张安富，刘兴凤.实施卓越工程师教育培养计划的思考[J].高等工程教育研究，2010，（4）：56-59.

[2]林健.卓越工程师创新能力的培养[J].高等工程教育研究，2012，（5）：1-17.

[3]李继怀，王力军.工程教育的理性回归与卓越工程师培养[J].黑龙江高教研究，2011，（3）：140-142.

[4]张淑丽，刘胜辉，姚登举.基于CMMI的本科教学过程持续改进机制的研究[J].科技与管理，2013，（2）：126-130.