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工程型本科人才培养方案及其优化
2014-09-17 10:01  

 

---基于CDIO-CMM的理念

胡志刚,任胜兵,陈志刚,费洪晓

稿件来源】《高等工程教育研究》 2010年第6

作者简介】胡志刚,中南大学软件学院副院长、教授、博士生导师;任胜兵,中南大学软件学院教学科研中心主任、副教授;陈志刚,中南大学软件学院院长、教授、博士生导师;费洪晓,中南大学软件学院教学科研中心副主任、副教授。

【资助项目】2008 年国家教育部人才培养模式创新实验区立项项目; 2009 年湖南省普通高等学校教学改革研究重点项目“软件工程专业本科生CDIO工程能力培养及评估改进体系研究与实践”

 

摘要】本文以本科生CDIO工程能力需求及能力形成为依据,构建了基于CDIO-CMM的工程型本科人才培养方案优化改进的基本理论框架。在分析CDIO-CMM模型结构和CDIO-CMM能力成熟度等级的基础上,详细讨论了基于CDIO-CMM的人才培养方案的基本内涵,包括培养目标、培养要求和课程设置,提出了基于CDIO-CMM的培养方案优化的PASA方法,详细论述了方法的基本任务和要求。通过软件工程本科人才培养实践表明,基于CDIO-CMM的人才培养方案优化有助于本科生CDIO工程能力的形成,能消除人才培养方案制定的盲目性,可有效提高培养方案的实施效果。

关键词】美国考察;通信工程;工程教育;比较研究

 

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,但此模式缺乏系统的能力评估和改进体系,难以为学生开发潜力、不断改进、提高工程能力提供指导。为此,中南大学软件学院依照CDIO工程教育理念,借鉴软件能力成熟度模型(Capability Maturity ModelCMM)的基本思想,构建了CDIO-CMM能力成熟度模型CDIO工程能力划分为初始级、基础级、专业级和应用研究级四个能力成熟度等级,以反映学生在CDIO工程教育中不同发展阶段的不同特征和学习内容需求。在此基础上不断实践,形成了一套循序渐进地培养学生CDIO工程能力的人才培养方案制定和评估优化体系。

一、CDIO工程能力成熟度模型CDIO-CMM

1.CDIO-CMM结构。

CDIO工程能力的培养应该遵循一个有序的能力增长过程。通过以学生为主体的培养机构全组织循序渐进的CDIO学习过程,采用严格的工程能力培养和管理方法,坚持不懈地付诸实践,才能达到学生CDIO工程能力的不断提高。

尽管CDIO工程教育模式以1条愿景、4项能力要求层面、12条教学理念判定标准和5条指引的方式对CDIO工程人才培养提出了明确要求,但对如何渐进地培养和系统地评估学生的CDIO工程能力尚未给出进一步的描述,学生CDIO工程能力增长过程是未定义的。为此,CDIO-CMM引入能力成熟度的概念,通过能力成熟度等级特征反映学生CDIO工程能力实际或需要改进的方向,使学生CDIO工程能力通过有序的增长不断成熟(如图1所示)

CDIO-CMM内部结构如图2所示。在CDIO-CMM中,除初始级外,其余每一个等级都规定了若干关键课程域。在专业的学习过程中,基本是以课程为单元展开学习,因此教学课程学习是最基本的CDIO学习过程实践活动。关键课程域包括一系列关键课程教学实践活动,按教学活动类型加以组织,其实施将影响CDIO工程能力的形成。当一个关键课程域的所有关键课程教学实践都按要求得到实施时,即可实现该关键课程域指示应达到的CDIO学习目标,即通过关键课程教学实践和关键课程域的实施,循环迭代增量式地培养学生的CDIO工程能力。

2中,每个关键课程域应该包含四种教学活动类型:制定课程教学规范、明确课程教学条件、实施课程教学和评估教学结果。“制定教学规范类实践活动”一般描述教学课程的教学规范和策略,如依据CDIO工程教育的理念和CDIO教学目标,制定课程教学大纲规范。“明确教学条件类实践活动”主要确定课程教学所必需的先决条件,包括明确CDIO教学基础设施、先修课程等。“实施课程教学类实践活动”主要描述课程教学的内容、形式和方法等,如依据教学大纲制定教学日历、按教学日历实施教学、记录学生学习情况等。“评估教学结果类实践活动”主要描述确保教学活动按照已建立的规范进行,随时检查实施过程的状态和有效性,进行适当的测量、分析和评议,如随堂听课、教学档案审查、学生评议等。描述教学课程实践时,对其所在课程域目标实现和规范化实施有重要影响的CDIO教学基础设施和实践活动,一般强调做什么,而不强调如何做。

2.CDIO-CMM能力等级。

CDIO大纲是对CDIO工程能力要求的具体描述。CDIO-CMM不仅将能力、知识体系和素质培养有机结合起来,而且通过能力成熟度等级划分,更注重CDIO工程能力迭代增量式的形成。依据CDIO-CMM,初始级是大学新生均必须具备的,其CDIO工程能力是不可预测的;在基础级,学生基本适应了基于项目的CDIO学习过程,能够在教师的指导下依据课程需要进行基于小规模项目的CDIO学习,由初始级过渡到基础级需要2年左右的学习时间;在专业级,学生已经熟悉了基于项目的CDIO学习过程,能够独立自主地选修专业课程进行学习,这一级大概需要1年左右的时间;处于应用研究级的学生能够依据项目需要自发地学习新的理论知识,更新优化个人的知识体系,提高自己的CDIO工程实践能力。表1给出了CDIO教学大纲与CDIO-CMM能力等级之间的关系。由表1可以看出,在基础级注重大纲前三项CDIO工程能力的培养,专业级注重大纲中/在企业和社会环境下设计、实施、运行系统0CDIO工程能力的培养,而应用研究级则强调各种能力的综合培养,其相关性如图3所示。由图3还可以看出,大纲第四项能力的培养是建立在前三项能力培养的基础上,且通过关键课程域和关键教学实践活动,以迭代增量的方式培养学生的CDI工程能力。

 

 

二、基于CDIO-CMM的人才培养方案内涵

1.人才培养目标。

工程教育的目的是将学生培养成具备较好的工程能力和深厚技术基础知识,并满足产业需要的工程师。CDIO工程教育改革有三个总体目标,即:更深地掌握技术基础知识;领导新产品、过程和系统的建造与运行;理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响。前两个目标反映CDIO工程教育既强调技术基础知识的学习,又同时改进个人、人际交往能力以及产品、过程和系统的构建能力。第三个目标表明CDIO工程教育同时兼顾研究和技术发展两个方面。

为了解决工程教育中技术基础知识和能力、以及研究和技术发展之间的紧张关系,CDIO工程教育模式依据工程链相关环节面向学生知识、能力和素质的要求,以工程设计为导向,以项目训练为载体,通过“做中学”的方式,培养拥有良好团队协作精神、系统分析及实际动手能力,适应现代化工程团队、新产品和新系统开发需求,有社会意识和企业家敏锐性的高级工程技术人才。

基于CDIO-CMM制定人才培养方案的培养目标,必须切实体现CDIO工程教育理念,使学生CDIO工程能力由初始级循序渐进地过渡到应用研究级。由此,基于CDIO-CMM制定的人才培养方案,其培养目标是渐进地培养具有一定的人文道德素质,有良好团队协作精神,学科理论基础知识扎实,能综合运用专业知识分析和解决实际工程项目问题,具有产业实践经验,适应现代化工程团队、新产品和新系统开发需求,能依据项目需要自发学习并优化自身的理论知识体系,有社会意识和企业家敏锐性的高级工程技术人才。显然,这一培养目标要求通过“基于项目的教育和学习”及“做中学”的方法循序渐进地实现。

2.人才培养要求。

CDIO工程教育大纲从技术知识、个人、团队交流和系统制造四个层面明确提出了工程人才培养要求,是CDIO工程教育针对学生知识、能力和素质要求的具体体现。CDIO大纲从技术知识上要求学生要掌握并深入理解工程技术知识原理和技术推理,包括基础科学知识、核心工程基础知识和高级工程基础知识,体现工程以科学作为基础的理念。在个人能力层面上,CDIO大纲强调个人职业技能和职业道德,包括工程推理和解决问题、实验中探寻知识、系统思维、个人技能和态度以及职业技能和道德。CDIO大纲对团队交流的培养要求包括团队精神、交流和外语。针对系统制造,CDIO大纲要求在企业和社会发展环境下,构思、设计、实施和运行系统,包括外部和社会环境、企业及商业环境、构思与工程系统、设计、实施和运行系统。基于CDIO-CMM制定人才培养方案的培养要求时,应该依据CDIO工程教育大纲和CDIO-CMM能力等级之间的关系,结合专业特点和培养机构实际情况,系统地制定专业培养的知识、能力和素质要求。为了能够适应现代工程团队的工作环境,依据CDIO-CMM,大学毕业的工程师必须首先掌握相应的技术知识与推理基础,必须同时注重个人职业技能和团队协作沟通的人际技能的培养,然后再了解如何在企业和社会背景下构思、设计、实施和运行系统,以达到服务社会和企业的目的。

3.课程设置计划。

CDIO工程教育模式认为,所有改进工程教育的方法都必须解决两个问题:一是当工科学生毕业时,他们学到的全部知识、能力和态度应该有哪些?掌握的水平如何?其次是如何更好地保证学生学习到这些知识和能力。显然,基于CDIO-CMM的人才培养目标和人才培养要求明确回答了第一个问题。针对第二个问题,CDIO认为一体化课程计划是解决问题的关键。

一体化课程计划是一个由相互支持的专业课程和明确集成个人、人际交往能力以及产品、过程和系统的建造能力为一体的方案所设计出的课程计划。CDIO给出了一体化课程计划设计过程的模型,如图4所示。由图4可以看出,一体化课程计划设计的主要内容包括课程计划结构、次序和对应关系。CDIO课程计划结构要求将课程内容和相关的学习效果融入教学单元或课程中,促使课程之间产生知识性的联系。次序是学生学习进程的顺序,在已完善的学科中,知识内容的次序很容易确定;但对能力方面的学习效果,CDIO认为很难明确合适的次序,能力必须通过专业中的多门课程来培养。图4中虚线表明课程计划设计是具有几个反馈环的反复过程。课程设计的持续改进和完善依据学生的学习评估结果来确定,并随后期的学习效果和机构方面的变化而调整。对应关系则将预期学习效果落实到专业课与学习过程中。一体化课程计划的设计过程就是要获得一个满足学习目的和教学计划目标的课程计划,然而,CDIO并未提出明确的课程计划结构来循序渐进地实现CDIO学习目的和教学计划目标。

基于CDIO-CMM的一体化课程计划设计以能力成熟度等级为线索,形成层次化、模块化、系列化的课程结构,通过课程相互间的有机结合,构成了一个以能力成熟度为依据的课程体系。依据CDIO-CMM,在课程设置中,以课程系列作为关键课程域,一方面可避免各课程知识之间不必要的重复,便于按照项目生命周期的要求来组织教、学和做;另一方面也体现了知识与能力之间的关联。对于课程系列,按教育结构对专业的高层设计来归类。在工科专业中,经常使用四类课程的设计方法,即公共课程类、大类课程类、专业课程类和实践环节类。基于CDIO-CMM的一体化课程计划结构如表2所示。

对表2的每个课程系列,需要确定该系列对应的CDIO学习目标,并依据CDIO-CMM内部结构描述的四种教学活动类型分别对系列中每门课程加以描述,以规范每门课程的教学活动,保证课程系列对应的CDIO学习目标能够实现。由于CDIO-CMM强调针对能力成熟度等级迭代增量式地培养学生的CDIO工程能力,使得基于CDIO-CMM的一体化课程计划能够循序渐进地实现CDIO学习目的和教学计划目标。图5给出了基于CDIO-CMM的一体化课程计划设计过程(图中虚线表示课程计划设计的优化改进)

由图5可知,基于CDIO-CMM的一体化课程计划设计过程有两个主要的闭环:基于CDIO大纲所需的学习效果闭环和一体化课程计划闭环。两个闭环由CDIO-CMM相连,前一个闭环用于改进CDIO-CMM,后一个闭环利用CDIO-CMM进行一体化课程计划设计。图5中,已有条件是指影响当前课程计划的所有因素的总和,包括学校制度、现有课程计划的结构、专业目的和学制、国家对人才培养的要求等。

评估课程计划基准的目的是要依据CDIO-CMM和现有课程计划对学生预期CDIO工程能力及对掌握程度的影响进行分析,同时与通过CDIO工程能力评估获得的实际数据和结果进行比较分析,明确已有课程计划的优缺点,了解在课程计划中需要强化或弱化的CDIO学习目标。通过课程计划基准的评估,也可以发现教学活动中未实践的CDIO学习目标。由此,课程计划基准评估的结果可为课程计划的设计提供重要信息。

在确定课程计划的学习目标后,课程计划的主要内容是依据CDIO-CMM规范描述设计课程系列和教学课程。课程系列的设计在围绕学科知识体系进行构建的同时,需要明确该课程系列教学实践活动应该达到的CDIO学习目标,并能通过项目交叉的方式建立学科之间的联系,促进系列课程学科内容的学习。依据CDIO-CMM各能力等级的要求,对基础级课程系列,应该强调工程学导论性课程和学科基础知识课程的设计,包括构成专业的一般或必要的核心内容,通过小型的工程项目,促使学生对工程领域产生兴趣,增强学习的主动性,同时应该着重学生技术知识和推理、个人能力、人际交往能力等方面的培养,为后续在企业和社会环境下构思、设计、实施和运行系统能力的培养奠定基础。对专业级课程系列,通过专业选修课和必修课及相应的设计-实现项目的学习,掌握本专业的高级工程基础知识,注重运用本专业的有关知识对产品、过程和系统进行设计、实施和运行。对应用研究级课程系列,将CDIO项目进一步扩大到商业发展等领域,通过实际的工程项目实践,学习跨专业的团队工作能力、创新创业能力,注重学生对不熟悉产品、过程和系统的构思能力的培养,使学生能够依据项目需要自发地学习新的理论知识,更新优化个人的知识体系,从而进一步强化学生对专业知识的掌握,培养学生作为未来现代化团队工程师的自信心。

依据CDIO-CMM内部结构描述规范,对系列课程的每门教学课程的设计,在整合课程知识内容的同时,更应强调教学课程对系列课程CDIO学习目标的实现和规范化实施。每个教学课程必须严格按四种教学活动类型规范化描述,以便正确判断相应系列课程的CDIO学习目标能否有效实现以及课程教学实践活动是否被有效地实施。在设计课程设置计划时,并非要求每个系列课程都应达到某些CDIO学习目标,如以提高学生身体健康素质为学习目标的体育课等,应该依据国家或地区的有关规定纳入到课程设置计划中。然而,依据CDIO-CMM,各能力等级对应课程域的CDIO学习目标必须在系列课程中体现。

三、基于CDIO-CMMCDIO工程能力评估

基于CDIO-CMM对培养方案进行改进,主要通过培养效果,即学生CDIO工程能力的成熟度,按成熟度等级标准来全面评估,找出培养方案内容及实施环节中存在的缺陷,以便改进。依据CDIO-CMMCDIO工程能力成熟度评估的基本框架如图6所示,图中矩形框描述的活动需要形成正式文档。

为了实施CDIO工程能力成熟度评估,需要成立CDIO工程能力成熟度评估组,设立组长1人,副组长1人,组员5~9人,必要时还可设秘书1人。评估组成员应该具备的条件是:精通CDIO-CMM;熟悉CDIO工程教育模式;了解专业对学生的知识、能力和素质要求;善于分析和发现问题;公平、公正、任劳任怨。

建立评估组后,从CDIO能力评估的角度出发,完成对被评估学生的取样和问卷调查,学生的取样应具有代表性,问卷调查的内容和涉及的问题应能够反映学生CDIO工程能力。在进行响应分析时,评估组对问卷调查结果进行统计分析,并结合课程学习、企业实训的反馈结果,确定与CDIO-CMM关键过程域相关的下一步调查区域和工作重点。现场访问将深入学生基于项目的CDIO学习过程环境中,根据响应分析的结果,了解与CDIO-CMM相关的关键课程教学实践活动实施的实际情况,考察关键课程域的实施是否满足模型的规定,记录CDIO-CMM的关键课程教学实践活动与所考察的实践存在的差异。在现场考察结束时,评估组应提交一个调查清单,明确指出学生CDIO项目学习过程的强项和弱项。最后,对关键课程域目标满足情况进行分析,绘制一个关键课程域剖面图,并撰写学生CDIO工程能力成熟度分析报告。

四、基于CDIO-CMM的培养方案优化过程

培养方案的改进需要教育界、产业界和评估组织的合作,确认工程型本科人才应该具备的知识、技能和素质,提出培养方案改进的内容和措施,以此完善培养方案的培养目标及要求。同时,在课程设置方面,必须突出课程设置的关联性,避免不必要的内容重复,使学生能够掌握各课程知识间的联系,以解决综合问题,而且还应该注重学生CDIO工程能力的形成培养,既要重视产业实践和工程训练,又要避免课程设置过细过窄。基于CDIO-CMM的培养方案优化过程用IDEF0图描述如图7所示。

由图7可知,基于CDIO-CMM培养方案的优化主要针对的是学生CDIO工程能力的缺陷,由准备(Prepare)、评估(Assess)、总结(Summa-ry)和调整(Adjust)四个环节构成,简称为PASA方法。

在准备环节,依据CDIO工程能力评估发现的工程能力缺陷问题和CDIO-CMM规范,确定培养方案优化的评估范围,建立评估组织,确立评估内容,制定评估计划,并形成培养方案的评估规程。评估范围主要明确培养方案评估优化需要的人力、物力和财力范围,例如评估需要哪些软硬件基础设施,包括组织结构的配合和方针政策的支持,需要多少费用和多少时间。评估组织的建立与CDIO工程能力评估组类似。评估内容应该依据培养方案的具体内涵和CDIO-CMM规范确定评估指标,同时还应明确评估期间机构应该提交的文档和评估组的成果,即明确评估的输入和输出。评估计划应该明确每一天应该完成的任务,责任人是谁,工作成果是什么。评估规程以正式文档的形式确定评估目标、范围、组织、内容和计划,并由评估双方认可。

在评估环节,主要依据准备环节确定的评估规程,对照CDIO-CMM规范,参考已有条件,找出引起学生CDIO工程能力缺陷的培养方案存在的缺陷。首先,培养方案实施机构汇报培养方案的有关内容及执行情况,阐述培养方案制定的原则和指导思想,解释如何通过实施培养方案渐进地培养学生的CDIO工程能力以及存在的问题,培养方案的特色是什么,等等。然后,评估组织调阅培养方案的有关文档,必要时还可以调阅培养方案执行情况的有关文档,依据CDIO-CMM,分析培养方案存在的问题。针对培养方案存在的问题,进一步通过学生访谈、教师座谈和对培养方案实施的实地考察等方式,进一步明确培养方案和学生CDIO工程能力缺陷之间的联系,通过综合分析找出引起能力缺陷的培养方案缺陷。

在总结环节,对照CDIO-CMM规范,给出培养方案评估指标的各项得分,并依据培养方案缺陷,通过评估情况通报等形式与学生、教师和教学管理部门广泛交流与沟通,而且应该强调听取产业界工程师的有关意见,提出培养方案的改进建议。此外,评估组织还需撰写评估总结报告,明确本次评估采取的方式方法、评估的主要工作内容、评估取得的成果、评估完成情况及存在的问题,供培养方案实施机构在实施评估方案时参考。

在调整环节,依据培养方案改进建议,对照CDIO-CMM规范,对现行培养方案进行改进,以消除引起能力缺陷的培养方案缺陷。在培养方案的调整过程中,应该针对修改后的方案向学生、教师和教学管理人员进行广泛宣讲并组织讨论,理解培养方案的培养目标和培养要求,熟悉课程设置计划的各类教学实践活动规范,力求培养方案能够按规定顺利实施。

五、软件工程专业本科人才培养方案优化实践

1.基于CDIO工程能力评估的能力缺陷分析。

基于CDIO-CMM的培养方案优化建立在学生CDIO工程能力成熟度评估的基础上。依据CDIO工程能力评估体系,2006年中南大学软件学院针对二、三年级和毕业班学生进行了CDIO工程能力评估。学院非常重视此次培养方案的优化工作,把本次评估优化工作作为学院提高本科生培养质量的关键任务,为此学院对教职工和全体学生进行了动员和组织。而且,针对本次评估,各系、各部门和各班级均指定了工作认真负责的专家联络人。依据三个年级的评估结果,绘出各关键课程域得分的剖面图,如图8所示。

 

8中,各关键课程域对应的CDIO工程能力成熟度等级及应达到的主要CDIO学习目标如表3所示。从图8可以看出,所有年级均未达到相应的CDIO工程能力成熟度级别。其中,“人文素质”和“基础设计”两个关键课程域的得分均比较低,是所有年级的弱项;而“外语”、“数学”和“计算理论”三个关键课程域的得分均比较高,是所有年级的强项。此外,四年级的“工程实训”和“创新创业”两个关键课程域的得分较差。

依据图8和表3分析发现,在四个得分较差的关键课程域中,与CDIO教学大纲对应的学习目标4.1出现频率最高,表明该学习目标未实现的可能性最大,其次是学习目标4.2。综合其他关键课程域的得分情况,学习目标2.22.33.2也是最可能未实现的目标。依据表1和参考文献可知,软件学院软件工程专业本科生应该在以下几个方面加强学生CDIO工程能力培养:①外部和社会背景环境。具体是指需要使学生明确工程师的角色与责任;明确工程对社会的影响;接受社会对工程的规范;明确历史和文化背景环境、当代课题和价值观以及发展全球观。企业与商业环境。具体是指学生应该认识各种企业文化中成功的过程、文化和指标系统的差异;了解企业战略、目标和规划;认识技术创业;能成功地在一个组织中工作。实验和发现知识。具体是指学生能够建立假设;能选择查询印刷资料和电子文献;能进行实验性的探索;能进行假设检验与答辩。系统思维。具体是指学生能够进行全方位思维,能识别系统的显现和交互作用;能确定系统主次和重点。交流。具体是指学生应能够分析交流环境,选择交流策略;熟悉交流结构;掌握书面交流、电子及多媒体交流、图表交流、口头表达和人际交流。

2.基于PASA方法的培养方案缺陷评估。

针对CDIO工程能力评估发现的学生CDIO工程能力缺陷,学院于20069月份启动培养方案的优化工作,并用于制定07版培养方案。在培养方案的优化过程中,对PASA方法进行了初步尝试,聘请其他学科的兼职教师和产业界有关人士共同参与。针对学生能力缺陷,通过评估发现培养方案存在以下缺陷:工程导论课目标定位不准确。通过工程导论课教学大纲发现,教学内容仅仅是对专业培养方案的介绍和软件工程理论基本内容的概述,没有阐述作为软件工程师应该承担的任务和责任,缺乏外部和社会背景环境对软件工程重要性的介绍,难以激发学生对专业的兴趣。此外,工程导论课只有16学时,且缺乏实践环节。课程与企业联系不够紧密。在培养方案中,仅生产实习环节要求学生进入企业,且时间较短,难以较全面认识企业文化的成功过程和充分了解企业战略、目标和规划,未能适应在等级化企业组织中有效工作,对技术创业和创业融资难有较深的认识。课程中理论部分课时偏多,综合性和设计性实验项目偏少。在培养方案中,沿用传统的计算机科学与技术教学课程课时设置的原则,注重基本原理和基本技术等理论知识体系的完整性传授,实践课时偏少,而且大多是验证性实验,难以培养学生进行探索性实验的能力,不适合现代工程教育的要求。课程考核方式单一,大多数课程考核主要由最终考试成绩确定。在课程的教学大纲中,绝大多数课程对课程考核只包含两部分内容:平时成绩和最终考试成绩,而且最终考试成绩占总评成绩的70%。这种单一的考核方式不仅僵化了学生的思维能力和学习的主动性,使学生沦为考试机器,而且使学生的交流能力得不到充分的锻炼,难以适应将来现代工程团队工作。实践教学环节比较零散,缺乏紧密联系,实践教学大纲对教学目标缺乏明确要求。在培养方案中,实践环节仍沿用传统的计算机科学与技术实践教学环节的设置,实践教学内容仅仅是对理论教学中涉及的有关知识的验证,与企业对工程实践的要求有较大距离,要求学生主动学习的成分不突出,缺乏创新性的实践教学内容,不能对学生进行全方位的系统的工程思维训练。公共基础课专业实用性不强。在培养方案的公共基础课程设置中,不仅理论教学时数多,而且大纲对教学内容的处理未能有效结合专业实际,基本上是全校所有专业采用同一种教学大纲、同一种教学方法和同一种考核模式,对学生以后从事现代化工程活动帮助不大,未能有效地体现不同专业的教学目标。

3.基于PASA方法的培养方案改进建议。

评估专家依据对培养方案缺陷评估所发现的培养方案缺陷,分别与学生代表、教师代表和产业界工程师代表进行情况通报,听取代表的意见,以便进一步提出培养方案的改进建议,保证改进建议切实可行。通过情况通报和代表们的意见讨论,评估组认为培养方案的有些缺陷是学校制度或体制造成的,不可能全部通过修改培养方案来改进这些缺陷,需要与学校和相关课程的教师进行沟通,尽力构建一个有利于本院基于CDIO-CMM的工程型本科人才培养方案实施的生态。在本院职责和能力的范围内,针对培养方案缺陷,依据评估组讨论和分析,对培养方案提出以下改进意见:强化工程导论课的教学工作。鉴于每个教师都有自己的专长,建议工程导论课由不同的教师讲授课程内容的不同部分,或者将导论课设置为由不同课程组成的课程系列。而且建议增设与工程导论有关的实践课程,并加大导论课与企业的联系。明确实践教学环节的教学目标,加强实践教学环节与企业的联系,突出实践教学环节的关联性。实践教学环节应着力培养学生解决工程实际问题的能力。将课程系列化。通过课程系列化,不仅可以使学生明确课程之间的先后联系,了解课程所学知识的用途,而且可以使课程之间能更好地衔接,同时还可在课程系列里设计跨课程的综合性、设计性甚至是创新性实验项目。改革课程评估手段和方式。有些课程的考核试卷可以灵活处理,比如考核试卷分成几部分,一部分是客观知识题,采取闭卷考试,另一部分是能力题,可依据课程的需要提交有关文档,由学生演讲,可规定在一个时间段内完成。

4.基于PASA方法的培养方案调整。

软件学院十分重视评估专家提出的培养方案整改意见,并迅速部署培养方案的调整工作,最大限度地修改已有的培养方案,系统地制定07版培养方案。培养方案调整主要如下:调整工程导论课。除原有的软件工程导论课外,将“计算机系统基础”和“信息系统基础”也纳入工程导论课程的建设范畴,并将“软件实践技术I”作为工程导论课的实践环节。修改原软件工程导论课的课程教学内容,并由多个熟悉相关领域的教师讲授,而且导论的实践环节由企业工程师实施。工程导论课在第一学年完成,分两个学期进行,总课时为128学时加三周实践。形成基于CDIO-CMM13个课程系列。将原有的系列课程分解,依照CDIO-CMM13个关键课程域,形成13个以CDIO工程能力为主线、结构合理、功能互补、特色鲜明的课程系列,突出课程之间的关联,并指定相关课程系列建设的负责人,制定系列课程建设制度实施办法,包括教材建设计划。同时,要求每个课程系列至少开出跨课程的1个创新性实验项目和2个设计性实验项目。调整课程内容,进一步密切课程与企业的联系。削减或调整与软件产业实际需要不相适应的课程,例如删除大学物理、模拟电子技术、计算机文化基础等公共基础课程,增加大量与企业实践需要或前沿技术紧密结合的课程,如软件项目组织与管理、CMMISO9000、软件配置管理、软件质量管理与控制、SOA原理与技术、软件度量及应用、软件测试技术、软件服务外包等课程。形成基于CDIO能力评估的流水线式实践教学体系。其特点,一是针对不同层次学生,实践内容与目标各有侧重;二是实践内容环环相扣,用项目这条主线贯穿始终;三是通过考核评估手段及时发现培养中存在的问题,及时调整实践教学过程。同时,为了加强与企业的联系,每一个年级至少一次参与由企业组织的项目实训,并逐步将有关课程前移至前三学年完成,争取第四学年学生有时间全部参与企业的实际项目或教师的科研项目,与原培养方案只有五周生产实习接触企业的机会相比,不仅增加了接触企业实际的机会,而且大大提前了接触企业的时间,使学生有更充足的时间了解企业与商业环境。撰写新的课程教学大纲和实验大纲,改进实验指导书。对于企业参与的实训实践教学环节,主要由企业完成实践教学大纲的制定,经过学院和企业双方讨论最终确定。

此外,还对学院的有关规章制度进行了重新修订,以保障培养方案的顺利实施,主要包括:明确各个培养环节的质量目标;建立质量保证体系的组织机构;根据质量目标,建立和完善培养过程标准;定义质量评价的指标与考核方法;做好质量分析工作,等等。同时,要求专职教师积极参与企业培训,学院将努力创造进修和培训机会。

5.基于PASA方法的培养方案优化结果分析。

经过2年左右的调整和实施,20086月中旬,对软件工程专业二年级、三年级和毕业班的学生再次进行CDIO能力成熟度评估,其关键过程域得分剖面图如图9所示。从图9可以看出,二年级学生已达到基础级的要求,三年级基本达到专业级的要求,但“专业设计”过程域的实施不太理想,而毕业班在“创新创业”方面还有待加强。2008年评估的结果对培养方案的优化主要体现在08/09版培养方案中,预计2010年再次对软件工程本科学生进行一次CDIO工程能力评估。

 

 

六、结语

本文结合CDIO工程教育模式,从CDIO工程能力形成出发,提出了基于CDIO-CMM的工程型本科人才培养方案的优化改进的理论框架。实践表明本文提出的理论框架有助于本科生CDIO工程能力的形成和提高,能消除人才培养方案制定的盲目性,提高了培养方案实施的质量。在实施CDIO工程能力评估和基于CDIO-CMM的培养方案改进过程中,依赖于专家个人的能力、偏好及学术环境的因素比较多,容易造成误判,为此,需要在今后的研究过程中进一步明确专家选拔的有关条件,促使评估过程标准化、规范化并最终走向量化。此外,高校培养方案的修订由于学制问题一般4年一次,而CDIO工程能力的评估要求2年一次,由此学校宜给予政策倾斜,允许专业培养方案作适时的调整。

 

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