基于IPR-CDIO的计算机专业教学模式研究与探索

李红彪 高志蕊 王宝平 赵政 周欣欣

摘   要：我国各大高校对计算机专业学生的培养都存在重理论、轻实践的现象。以计算机专业为例，建立了基于IPR-CDIO的计算机专业教学人才培养模式，注重学生实践能力的训练，激发学生兴趣与自主学习、创新能力，提出了一系列与之相关的教学改革方案，并在东北电力大学教学实践中实施，从中取得了良好的教学结果。

关键词：CDIO;工程教育;人才教育

新时期，伴随着知识经济时代的来临和IT产业结构的不断升级，不管是在人工智能，还是在能源电力等其他行业，社会和国家对计算机相关专业的人才都有着极大的需求量，同时对计算机专业人才的要求也越来越苛刻。然而现实存在矛盾，社会和国家需要有设计开发经验、创新创造能力、实践能力的人才。刚毕业的大学生虽然拥有丰富的理论知识，但缺乏实际的开发能力，不能满足社会和国家以及企业的实际需求。这使得学校培养的人才与社会和国家所急需的人才出现了差异。产生这种现象的原因主要是目前高校在对学生的培养方面偏重对学科知识的传授，忽略了对学生在实践上、创新与创造能力方面的培养。因此，现在各大高校都面临着缩小培养人才与所需人才之间的差异、采用可行的培养模式的重要任务。

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，其工程教育模式以工程设计为导向、以工程能力培养为目标[1]。它是从以下两方面进行抽象表达的。（1）做中学（Learning by Doing，LBD）体现了学与做相结合，使课堂知识与生活活动联系在一起;（2）“基于项目的学习（Project Based Learning，PBL），以工程实践为载体，让学生以主动的、实践的、与课程相结合的方式学习工程[2]。近期，国内多所高校已经开展了对CDIO教学模式的应用，分别结合自身专业与课程的特点，进行了相应的探索。要想符合国家与社会人才需求的发展，要以小组团队学习的形式为主体，不断地提高学生的合作与沟通的能力，同时也要不断地提升学生自主学习、创新创造等多方面的能力。

本课题通过学习CDIO国际先进教育理念，结合高校学生教学现状，创造性地提出了IPR-CDIO的工程教育思路，其中IPR指兴趣（Interest）、毅力（Perseverance）和责任（Responsibility），IPR-CDIO就是将学生探索学习兴趣、解决问题毅力和社会责任感的培养，融入到项目研发的CDIO过程[3-4]中。为丰富和培养符合国家与社会的高素质计算机专业人才的方法和途径，本课题以东北电力大学计算机专业某班学生实际情况为实例，构建了基于IPR-CDIO的计算机专业教学模式。可以激发学生的学习兴趣，增强学生概念性学习，以培养学生主动学习能力、创新创造能力、实践动手能力为导向，开拓了新的计算机专业人才培养思路。探索一套适应社会发展需要的具有创新、创造能力的人才培养模式，对培养具有创新、创造能力的高素质专业人才具有重要的理论意义和现实价值。

本文是通过建立IPR-CDIO的课程体系，培养学生学习兴趣和自主学习能力;运用IPR-CDIO的培养模式，增强学生的实践创新创造能力、独立思考、解决、分析问题的能力、相互合作沟通的能力及动手能力;鼓励多种教学方式，对学生提供能展现他们创造创新能力方式与场所;增强师资力量提高工程能力，使学生可以在实践中提高自己的实践、工程与研发能力。本课题从以下4个方面建立基于IPR-CDIO的计算机专业教学模式。

1    建立IPR-CDIO的课程体系培养综合能力

基于IPR-CDIO的计算机专业课程体系是以一级项目为主导，二级项目为支持，三级项目以核心课程为基础，将其核心课程与专业课程有机地结合在一起，提高学生的团队交流合作、专业知识学习、项目实践动手、创新创意创业等能力。基于IPR-CDIO计算机专业课程体系如图1所示，其中一级项目能体现相关专业知识的综合性与专业能力要求的项目，从专业课程入门—产生对本专业的学习兴趣—对专业基本技能的训练—对学生进行专业核心能力的培养—高校学生达到创新创造应用专业知识的能力;二级项目包含课程群和某一方面专业能力要求的项目，一般为某一阶段或某一方向上的综合知识学习和能力，一般以4～6個二级项目为载体最合适;三级项目为单一课程级和基本技能的项目。后两个项目为一级项目提供了知识及能力支撑，为其实现一级项目的培养过程。

2    运用IPR-CDIO的培养模式培养学习能力

为使IPR-CDIO的培养模式能在教学实践中得到体现，以深入式课堂教学（Inquiring-based Learning，IBL）和实践动手教学（Experimental Learning）为其支撑。其主要内容为：（1）使原来“老师占主导地位，使学生学到什么”的传统填鸭式教育模式，改变为“学生占主导地位，学会如何用怎么去用”的实践教学模式，引导学生学会主动学习和热爱学习。（2）在教学过程教师以提出问题的形式开展教学，逐步引导学生独立思考问题的能力，慢慢地增强学生主动学习意识，提高学生对问题分析和解决的能力，激发学生概念性学习的主动性。（3）改变传统“老师台上讲，学生台下听”的授课模式，部分课程采用实验先行的方法，在课堂上实行边讲边实验的方式，通过丰富的实践能力，让学生成为“主动者”，提升学生的动手实践能力。（4）以丰富的实践项目为主，企业实习为辅的方式，突出培养学生的创新创造能力、实践动手能力、自学学习能力、综合能力、交流沟通与表达能力、团队合作精神和对项目开发的适应与调控能力。

3    鼓励多种教学方式，建立长效机制

为有利调动学生的创新积极性，鼓励学科交叉，积极开展科技竞赛活动，根据大学生每个人的能力和素质差异，为对每个人的发展需要，多层次地设计、开展课外学术科技活动。建立长效的科技机制，调动在校学生与在职教师两方面的资源，可以让学生积极地参与到在职教师的科研团队中，并在校内评奖评、优等方面予以优先考虑;学校还可以建立科技科研专项基金，此专项基金是面向在校学生和教师的科技科研创新项目，对重点科研项目进行相应的资助;还可以在校内设立创新创业园，为有想法的学生团队提供场所与资金。同时制定一系列与之相关的管理条例对相关的管理人员进行管理，为确保科技科研项目能够向规范、高效、长期的方向开展下去。

4    提升师资力量增强工程研发能力

IPR-CDIO工程教育是以科技科研项目教学为导向，对高校教师要求是具有一定的实践项目研发经验与企业工作经验，这样才能使学生在实践中应用所学的专业知识，不再是只会理论不懂开发。现如今进行IPR-CDIO工程教育所遇到的最大问题是高校中的教师大多数是在毕业后直接进入岗位教学，没有在企业跟实践项目的研发工作经历，对于社会和国家所需的人才要求不清楚。对于这个问题，高校可以采用分期、分批的形式派遣教师到企业实习、实施产学研结合的方法解决;还可以将企业中有实践经验的工程技术人员聘请到高校。在跟进项目中不断地提升教师自身的实践、工程与研发能力，以保证IPR-CDIO工程教育的质量。

5    结语

东北电力大学教学实践结果表明，本文所提出的基于IPR-CDIO的计算机专业教学模式取得了良好教学效果，在培养东北电力大学的计算机专业人才方面引入CDIO工程教育模式，使东北电力大学的教师教学模式、学生学习模式与教学管理模式等多方面都有一定的改革和创新，培养出具有实际创新创意能力、团队合作与沟通能力、自我学习能力与极强的工程能力的计算机专业人才，使得高校培育出的专业人才与社会和国家所需的专業人才无缝对接。通过不断地探索与实践，将教学模式进行改变与改革，激发学生学习兴趣，培养其知识获取能力（自主学习能力）、知识分享能力（团队合作交流能力）、知识运用能力（解决与分析问题能力）、知识总结能力（技术创新创造能力）和知识传播能力（沟通交流能力），同时也加强了对其职业道德素质和社会责任意识的培养。在贯穿专业核心课程学习全程的IPR-CDIO项目工程的实施中，使学生在学会相关专业知识的基础上，亲身参与到实践项目或者科研项目设计、研究的全过程中，将学到的专业知识与实践项目相结合，使两者有一定的良性互动。

[参考文献]

[1]周欣欣，徐纯森，郭树强.基于IPR-CDIO的计算机卓越工程师人才培养模式研究[J].无线互联科技，2015（24）：106-108.

[2]董 晨，胡地荣.IPR-CDIO理念下的课程级项目设计[J].计算机教育，2011（8）：47-50.

[3]李继芳，奚李峰，董 晨.IPR-CDIO环境的计算机工程教育研究[J].计算机教育，2009（18）：45-48.

[4]邹运兰，李继芳，柴本成.基于IPR-CDIO理念的《计算机图形学》教学设计[J].中国信息技术教育，2014（11）：109-111.