军队信息系统专业人才培养及CDIO教学实践研究

李小青，张凤琴，严晓梅，王 蓉，刘东洋

（空军工程大学 信息与导航学院，陕西 西安 710077）

军队信息系统专业人才培养及CDIO教学实践研究

李小青，张凤琴，严晓梅，王 蓉，刘东洋

（空军工程大学 信息与导航学院，陕西 西安 710077）

以信息化建设需求为牵引，通过课程体系优化、教学内容整合和工程化实践的联动实施，在基础理论知识、专业技术应用、工程项目实施和过程阶段性评价4个层面进行军队信息系统教学体系建设和模式改革，构建以CDIO工程化教育理念为指导的军队信息系统专业一体化人才培养模式，强调工程教育训练的关键点和多元评估方法，对于培养面向数字化战场和军事信息系统开发、运用和保障的专业人才具有重要的指导意义。

信息系统；人才培养；CDIO；教学实践

0 引 言

在信息化作战条件下，传统的平台中心战模式逐步向以信息系统为载体、以数据运用为核心的新型网络作战形态转变，这对我军信息化人才在网络体系规划、战场空间攻防、作战系统运维、数据智能分析等方面的综合信息化能力提出了更高的要求。为此，深入分析军队新型信息化人才的能力培养要求，理清现有教学模式中存在的问题，结合CDIO教学理念，从教学组织模式、工程化实践过程、闭环性评估等方面研究信息系统专业人才培养模式，是军队院校面向未来作战样式和信息化人才需求的重要课题。

1 传统教学模式下的军队信息化人才供需矛盾分析

军队岗位任职实践是对院校培养水平和人才能力素质的真实检验。然而，由于以往信息系统人才培养存在重理论轻实践、能力培养单一、培养环境相对封闭等问题，院校输送人才存在着难以承担岗位工作、人才落后于装备、综合素质不强等问题，具体体现在以下几个方面。

（1）人才培养与任职需要之间的矛盾。军事信息系统的发展、专业技术领域的延伸以及武器装备的更新换代，意味着采用一成不变的教学内容和模式、以单一的理论教学为主体内容的传统教学方式将无法适应当前的发展。

（2）目标定位与复合型人才需求之间的矛盾。教学目标局限于知识体系本身，导致了照本宣科式的培育模式与人才综合素质提升之间的矛盾。坚持教学目标的可持续优化过程，将人才定位从单纯掌握知识延伸到灵活运用所学知识上来，有利于培养出基础扎实、思维活跃、实践能力强、具有创新精神和部队荣耀感的高素质人才。

（3）教学内容与知识更新之间的矛盾。采用封闭的教学内容会导致知识体系一成不变与军队信息化发展之间的矛盾。要打破纯书本式教学，使相对稳定的基础知识在学科持续化发展的背景下与专业前沿、部队应用和外军发展动向相适应。

（4）实践条件支撑与工程素质培养之间的矛盾。各起炉灶的实验条件建设模式使实验项目缺乏总体规划，工程思维难以养成。开放实践体系使单科技能训练在完整的工程化背景中得以巩固深化，建立多方联合培训机制，以实践项目设计贯穿工程项目实践，以部队锻炼引导学科优化方向，有助于学生从应用层面上更深层次地理解所学专业。

2 军队信息系统专业人才培养目标及能力要求

为缓解上述矛盾，军队信息系统专业人才培养目标主要定位到以下4个方面能力的培养。

（1）专业技术能力。①对信息系统相关专业基础的掌握和实践技能的应用情况；②具备发现技术难点热点、分析重点问题并设计解决问题的能力。

（2）主体决策能力。①围绕信息系统相关技术领域的知识扩充和自我学习的能力；②具备选择合理途径，有目的、有计划地制订执行步骤并内化为知识技能的能力。

（3）岗位实践能力。①对军队信息系统相关任职岗位具有明确的认识和自我定位；②具有强烈的责任感及独立工作的能力；③能够结合新技术发展趋势和新型作战样式发展要求，探寻能力增长点，具有主动学习提高个人综合能力的意识和行动力。

（4）合作协调能力。①以平等的态度对待人和事，促进组织内部成员之间的默契合作关系；②以沟通带活认知深入的过程，善于采纳正确的意见或建议；③认清目标，具有全局观念和集体认同感；④建立在协作基础上的个性特质和创新力的发挥。

3 基于CDIO的信息系统专业一体化教学体系建设

3.1 建立符合CDIO理念的工程教育模式

针对本科、研究生和任职培训在学科方向、专业背景、培养周期和岗位任职的不同要求，按照“工程训练为基础、能力提高为重点、创新意识培养为核心”的原则，信息系统专业人才培养构建了以开放式教学实践平台为基础的CDIO一体化4层教学体系。

CDIO工程教育理念最早由麻省理工学院、瑞典皇家工学院等4所大学共同提出，展现了国际教育公认的工程型人才培养目标[1]。学校通过设置与CDIO训练环节（包括信息系统开发、运维管理、信息设备和主战装备使用维护、综合实践能力训练等）相关的理论体系、实践科目、方法安排和评价手段，从人才培养目标思路、知识能力素质结构及标准、专业教学体系、指导性教学培养计划、考核评估办法等方面，明确基础训练层、技术强化层、系统提升层和运用创新层的培养内容和实施重点。

1）基础训练层。

基础训练层实现教学内容体系的优化整合，形成以公共基础类课程、专业基础类课程和专业方向类课程组成的进阶式课程体系，突出第一层以验证性实验为主的技术环节及相关理论知识的学习，例如数据库触发器原理及Oracle触发器的编程实验，并从技术应用和结合工程案例背景的典型场景两方面加强学生对所学知识的理解，特别是个体知识之间的衔接关系。

2）技术强化层。

技术强化层建构对信息系统专业的整体认识，形成专业理论知识体系和专业技术实践体系。采用以组合运用实践项目为主的多课程内容结合式教学设计，加强对专业技术在军事案例和交叉运用方面的讲解，促进学生对理论知识的再学习和再反思，引导学生基于项目背景从局部知识相关性、技术可行性和实现层面初步建立对某几种技术的组合应用能力。

3）系统提升层。

系统提升层采用以信息系统项目为主的开放培养模式，从项目策划、项目设计、项目实施和评估环节支撑学生对军事信息系统开发周期的体验和工程化思维实践体系的建立[2]，塑造以学生为主体、以专业理论应用和技术实践体系为基础的学生自主学习、分组实施、协作解决和探索创新的完整学习过程。实践环节设计遵循循序渐进的原则，将工程项目分解为若干难易适中的分项迭代过程，每一轮迭代都包括项目定义、需求分析、方案设计、系统实现、测试等环节。通过每一次迭代使学生对专业的认知和掌握达到由浅入深、由局部到整体、由上手到掌握、由过程训练到综合实践能力的系统提升。

4）运用创新层。

运用创新层以部队岗位实践和创新实践平台为依托，以岗位任职、装备演练检验学生对专业知识联系实际工作的运用情况，以实践平台鼓励学生参与军事信息系统项目研发过程，尤其是学习如何从设计者、开发者和多用户角色的不同定位去思考和分析信息化建设，促使学生对学科必要性的深度反思再认知，以综合大作业、兴趣小组、学科竞赛、创新课题、科研项目等为平台激发学生对科学研究和前沿知识的探究精神[3]。

3.2 实施工程教育训练的关键点

1）建构宏观认识和知识体系。

从宏观层面明确每一门课程的专业定位和不同培养层面上的教学要求，使学员对知识点的认识和把握围绕架构、设计和开发一个完整系统层层深入，建构主动实践的整体思路和方法，重点明确：①专业体系及具体课程定位；②理论知识点与实践环节的联系；③实践项目要求、设计和阶段性目标；④各阶段内容和技术要求；⑤阶段性提交成果形式。

2）实践项目的选择和任务分解。

项目是实施CDIO教学的中心，要从军队或院校信息化建设的相关业务系统或作战指挥系统建设为背景设定案例，重点明确：①项目实施内容与专业理论知识点结合的全面性、科学性与合理性；②案例环节衔接的过程要符合循序渐进的学习认知规律；③内容设置和开发环节符合相应教学要求和实验条件；④项目规模和难度适中，在激发学生热情的同时让学员体会开发的成就感；⑤涵盖基础类、提升类、创新类等不同层次的项目分解任务。

3）发挥教和学的“双主”作用。

教师讲授主要理论、技术、方法和实践主题，学员根据实践课题分组讨论分析初步拟定实施方案，对于实践难度大和综合能力要求高的题目，更要体现“双主”作用发挥的重要性，重点明确：①教师讲授下学生对核心知识和方法的掌握；②教师启发下学生对项目子任务隐含知识点的挖掘；③教师观察下学生尝试发现和解决问题思路的探索；④教师调研下学生对新知识和前沿技术方法的学习需求；⑤教师引导下的主动探究过程中学生思维和创新能力的开拓和提升。

3.3 开展专业教育效果的多元评估

项目评价是整个项目教学过程中的重要环节。开展多元评估的核心依据是CDIO大纲、教学评价标准和军队颁发的各项专业技术任职岗位考核标准，依托教学质量监控系统进行，在评估形式上体现为教师评价、学生自评、小组评价、第三方评价等方式，在实施过程上体现为面向不同层次的评估重点，见图1。

基础训练层强调对基础知识点和单项实验技能的评测，并从进步程度评估学员查漏补缺、巩固强化专业知识的能力；技术强化层强调对学生灵活运用所学知识和技术能力的评测，考查其是否能够在简化的项目背景下具备技术可行性分析、技术组合和实现方案的分析能力；系统提升层从项目案例中评估学生在需求分析、系统设计、系统实现、运行维护等方面的能力，通过多种途径考查学生的组织协调和交互协作能力；运用创新层评估从岗位任职锻炼效果调研、科研工作能力、自主学习能力以及针对军事应用领域发现问题、分析问题和尝试探索学习新技术的能力。

其中，教师评价要注重客观过程数据的记录和分析，强调学习实践过程而不能一味追求结果[4]，尤其要从学生的进步程度、自主性和创新思维方面给出积极合理的评价；学生自评要让学生及时掌握自身存在问题，在改进程度、完成情况、引导建议等方面给出个人观点；小组评价不仅从参与度、任务分工、组织能力和影响力方面做出互评，组与组之间还要在解决方法的可行性、技术方案高效性、团体协作力、成果质量等方面做出综合评价；第三方评价在开放平台（如科研机构、创新基金、专业竞赛等）和军队相关部门的支持下展开[5]，重视学员在岗位角色适应、识别问题矛盾、主观作用发挥、创新性思考等方面作用的发挥。

图1 CDIO教学实施过程的多元评估方式

4 专业体系框架下的CDIO教学案例分析

数据库原理及应用课程是军队信息系统专业核心基础课程，在一体化信息系统专业培养模式引导下，课程改革实现了专业学科框架下的教学内容和实践项目的优化整合，具体见图2。课程体系整合增强了数据库课程在专业体系中的定位认知，明确其与前驱、后继课程之间的支撑关系、知识衔接要点、学科体系定位，以信息系统项目开发为背景梳理相关理论和实践训练体系。

图2 数据库课程的教学内容和实践项目体系整合

在教学方法改革方面，课程突破传统教学中的“教师、课程、课堂”3个中心，突出以“学习者、经验、活动”为中心的教学思想，通过增加业务指导环节促进学生对需求研究重要性的理解，通过邀请军事装备型号研制代表增强对数据库相关知识在实战信息化中基础核心作用的认识，并针对不同教学内容、教学阶段和反馈效果，灵活多样地融入各类互动式教学法，提升课程教学效果，见图3。

图3 互动式教学法研究

主体上，对高度抽象概括的核心理论教学采用案例启发、讨论分享、文章研读、问题设置等方法；对实践性较强Oracle教学采用观察、模仿、学习日志记录、类比、实验仿真等方法；在综合开发应用能力培养方面多采用观点辩论、颠倒课堂、项目设定、头脑风暴、论文写作等方法。特别强调将教学背景设置到某个具有军事应用意义的环境中，使学生能够发现现实背后的问题，理解问题背后的知识，掌握应用知识的技术，具备成熟技术之上的创新应用能力。

在工程化实训规划方面，体现出基于项目生命周期的全跟踪培养过程。

（1）项目构思阶段。以设定项目需求为基础，引导学生组织业务需求分析、可行性规划、突出数据需求分析过程、制订实施计划，基于需求文档审核阶段性成果，形成有关数据、数据流、数据项、数据结构和数据字典的系统方案，见图4。

图4 项目构思阶段

（2）系统设计阶段。进行数据库概念设计、逻辑设计，强调需求分析对设计的指导性，分析功能用例与数据库设计之间的关系，包括应用分析、数据冲突检查、数据依赖关系分析、规范化检查等工作，形成系统设计文档，见图5。

（3）项目实现阶段。完成数据库的物理实施和复杂的数据库逻辑编程，以需求分析和设计文档为蓝本完成系统开发、数据交互、功能展示和阶段性评测，见图6。

（4）运用评价阶段。系统上线运行，总结知识点和技术应用方案，通过小组演示和交叉试用，对系统进行自评、学员互评和教员评价，形成综合评估结果。

图5 系统设计阶段

图6 项目实现阶段

数据库原理及应用课程教学改革是信息系统专业开展CDIO教学模式探索实践的课程之一，取得了良好的效果，主要体现在学生的数据管理和利用能力在工程化的系统实践过程中得到了根本提升。该课程激发了学生参加国内外学科竞赛和创业设计大赛的积极性，相继在ACM国际大学生程序设计大赛、全国软件专业人才设计与创业大赛、互联网软件设计大赛中取得优异的成绩。部队和科研单位也在合作培养和任职时间中给予学生良好的反馈和认可。

5 结 语

布鲁纳认为：“知识的获得是一个主动的过程，学习者不应该是信息的被动接受者，而应该是知识获取的主动参与者[6]。”在信息系统专业建立基于CDIO的信息系统专业一体化教学体系，紧贴军事信息化建设需求和专业人才培养目标，在学科体系建设中不断探索教学方法和手段的应用，真正体现出学生主体参与、主体实践和主体探究的行为特点，遵循从学到用的基本学习规律，刻画出学员以理论知识为基础、分析能力为支撑、实践技能为目标的完整学习模式，最终不但提高学员面对实际情况时分析问题和解决问题的能力，而且提升了学习自信心、共同探究的合作意识和主动探索的创新精神，使培养的学生能够迅速适应部队信息化建设、作战训练数字化和军事新技术研究等方面的人才需求。

[1] 喻莹, 陆小华. 基于CDIO大纲的探究式教学在工程教育中的应用研究[J]. 中国电力教育, 2014(14)： 99-100, 106.

[2] 谭明. 高校综合性、设计性实验的研究[J]. 湖南科技学院学报, 2010, 31(12)： 140-141．

[3] 肖细梅. 创新实训教学模式, 提升人才培养层次[J]. 成人教育, 2011(5)： 92-93.

[4] 陈冬松, 孙阳春. CDIO工程教育模式下的工科院校人才培养途径[J]. 现代教育管理, 2011(11)： 34-37.

[5] 陈桂香. 高校、政府、企业联动耦合的创新创业型人才培养机制形成分析——基于三螺旋理论视角[J]. 大学教育科学, 2015(1)： 42-47.

[6] 布鲁纳. 布鲁纳教育文化观[M]. 宋文里, 黄小鹏, 译. 北京： 首都师范大学出版社, 2011： 70-79.

（编辑：孙怡铭）

1672-5913(2017)03-0037-06

G642

2016年空军工程大学教育教学理论研究课题（JY20160305）。

李小青，女，讲师，研究方向为数据分析与挖掘，rebecca17056@163.com。