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基于CDIO理念的《网络工程》课程设计教学改革与实践
作者：单家凌
来源：《软件导刊》2012年第11期
摘 要：CDIO已成为近年来指导高等院校教学改革的先进教育理念。针对目前课程设计教学中普遍存在的问题，通过引入CDIO理念，探索出应用型本科《网络工程》课程设计教学改革的新模式。结果表明，该教学模式效果较好，对于培养大学生的职业素养与创新能力具有重要的理论指导价值和现实意义。
关键词：网络工程；CDIO；课程设计
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：16727800（2012）011015603
作者简介：单家凌（1979-），男，硕士，广东白云学院计算机系讲师，研究方向为网络工程、网络安全。 0 引言
为了应对经济全球化形势下产业发展对创新工程人才的大量需求，以美国麻省理工学院（MIT）为首的世界几十所大学展开了CDIO工程教育模式改革。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2 000万美元巨额资助，经过4年的探索研究，创立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的国际合作组织。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、 实践的、 课程之间有机联系的方式学习。
1 传统《网络工程》课程设计不足 1.1 课堂理论教学存在的问题
《网络工程》课程设计理论教学是整个教学环节的辅助阶段，讲课的地点一般放在实验室，其手段采用多媒体方式，其目的是教会学生完成课程设计所必备的理论知识，对整个的课程设计起指导作用。但是以往教师在课堂讲授时，教学的内容跟不上时代的步伐，一些新的理论、新的技术与方法在网络工程领域得以应用，却在课堂教学的内容中没能体现出来。课堂理论的教学相对比较枯燥难懂，很多课堂的教学内容很少与实际的工程应用相联系，学生学习的兴趣不高，学的东西难于致用。课程设计的效果达不到目的。 1.2 实践教学环节存在的问题
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目前网络工程本科毕业生存在的主要问题在于实践能力不强，需要企业进行岗前培训才能胜任工作。实践过程是课程设计的主体，但是在以往的课程设计实践环节中，老师设计的实验缺少实际工程性的内容，教学内容很少与实际的工程应用相联系，达不到社会对网络工程人才的岗位需求。甚至有些教师只是把所学过的实验让学生重做一遍，既激发不了学生主动学习的意愿，也达不到好的教学效果。忽略了对学生创新能力和工程实践能力的培养。在教学中，《网络工程》课程设计的实验有时需要多台设备连成网络的形式，需要体现学生之间共同协作的能力，但在实验中，由于一些自主性差的学生往往只在旁边观看，没有进行实际的操作，导致动手能力欠缺。针对上述问题，文章将CDIO教学理念引入到《网络工程》课程设计中，进行了认真的研究、探索与实践，取得了很好的效果，对于培养大学生的学习主动性、实际动手能力、创新能力以及团队协作精神具有重要的意义。 2 基于CDIO课程设计改革探索
根据CDIO教学模式的理念，结合广东白云学院学生的实际情况，对计算机科学与技术专业的《网络工程》课程设计进行了探索与实践。课程设计的流程如图1所示。 2.1 课程设计人才培养目标的设计
课程设计以实践教学为主要方式，是对《网络工程》课程教学理论与实验的延伸和补充，是对理论知识的综合应用，其目的是发挥学生的主动性，加深学生对该课程所学内容的进一步理解与巩固，提高学生分析实际问题、解决问题的能力，并培养学生的综合设计能力、创新意识。针对应用型人才，应该首先将教学重点放在培养学生适应岗位需要的实践能力上面。要保证影响学生就业的关键性的实践能力的培养，使学生不需要接受企业岗前培训就可以直接工作，从而增强学生在就业市场上的竞争力。通过引入企业实际工程项目，使学生具备如下能力：①了解网络工程的现状和未来发展趋势，具有继续深造和从事本网络工程项目开发和设计的知识结构；②懂得工程项目中有关管理、工程经济、合同法等知识；③掌握网络工程中基本形态、典型技术、核心概念和网络工程项目整个生命周期中各阶段的工作流程。 2.2 教学方法设计
把企业实际的工程项目引入课程设计的教学中来，根据工程项目的整个生命周期制定基于CDIO理念的教学大纲，在师生课程设计教与学过程中贯彻该大纲，在教学过程中采用以下方法。
（1）工程项目法。课程设计突出网络工程特点。从我校学生的定位来说，我们将网络工程专业的培养目标定位在“工程型”人才，按网络工程前段、中段和后段三个阶段设置实践内容，每个阶段都有相应的支撑核心能力培养。通过具体的网络工程项目（包括产品、生产流程和系统），从项目的构思、设计到项目的实现和运行的生命周期为整体，让学生主动地参与理论到实践的转化过程中来。
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（2）真实环境法。按照真实性学习理论，以来源于企业的项目为中心组织项目课程，能最大限度地发挥项目课程的功能。学校与企业比较起来，在培养学生实践能力方面存在着不足。很多教师已经意识到，学生在学校里三年都学不会的技能，很可能在企业不到三个月就学会了。主要原因是企业里有真实的工作项目、真实的工作环境以及真实的工作压力，这都是学校无法复制的。于是我们把源于企业的真实的工程项目引入课程设计的内容，教师参照企业内组织结构情况，挑选一到两个学生做项目经理，负责整个项目的生命周期，分工，协调等工作都由该项目经理完成。每个学生的实践过程像在真实企业的员工一样，使学生将来能“零距离”上岗。
（3）量体裁衣法。教师要了解学生的实际情况，尊重学生的学习兴趣，选择合适的岗位和项目，对于不同学生群体不同的专业定位，其关键的实践能力也不同。为了防止兴趣过散情况的发生，教师可以根据工程项目情况划分几个项目小组，由学生根据自己的兴趣爱好、专业特长挑选相应的项目组。实际的过程就像企业员工根据自己的专业特长、兴趣爱好应聘实际的工作岗位一样。如果专业定位于培养网络工程师，那么组建网络的能力就是这个专业的关键实践能力；如果专业定位于培养网络管理人员，那么使用网络操作系统进行网络管理的能力就是这个专业的关键实践能力。 2.3 教学内容设计
《网络工程》课程设计的教学内容要以就业为导向，在实践过程中应进行广泛深入的社会调查，参照如图2所示的CDIO能力结构。
明确用人单位对本专业人才有哪些岗位能力方面的要求，其中哪些是核心能力，哪些是一般能力，要围绕核心能力并根据CDIO理念制定《网络工程》课程设计的教学大纲。教学大纲中要体现怎样通过具体的网络工程项目（包括产品、生产流程和系统），从项目的构思、设计到项目的实现和运行的生命周期为整体，让学生主动地参与理论到实践的转化过程中来。在《网络工程》课程设计教学中，教师要深刻理解CDIO的理念，既注重抽象理论知识的“教”和“学”，又强调了教学过程中“做”的重要意义；设计怎样的课程考核体系既增强了学生的动手能力，又培养了学生的创新意识、项目设计的能力和团队协作的精神。CDIO的 12 项标准都是围绕如何实现 CDIO 大纲目标的，进行 CDIO改革，将带来从理念到课程到教学到评估的整体改革。标准 5 是“培养设计经验”， 要求课程计划中包含两个或两个以上的培养设计经验的内容，包括一个基本水平和一个高级水平；在《网络工程》课程设计时我们采用二、三级项目教学体系，在实践活动中学生有机会参与产品、过程和系统的构思、设计、实施和运行；标准 8 是“主动学习”， 主动学习是学生直接参与到思考问题解决问题的活动中，不提倡被动的知识传授，我们采用“角色”培养法，让学生充当实际的企业员工，让学生运用知识去操作、应用、分析和评测。这些标准在培养大学生创新能力方面有很大的作用。所以在设计基于CDIO理念的《网络工程》课程设计教学内容时，我们基于以下几点考虑。
（1）实践项目具有一定新颖性。教师在设计《网络工程》课程设计的项目时，应该随着技术的发展而变化，项目的选取内容要注意更新，不能一成不变，要使用网络工程行业当前的