CDIO模式下Linux操作系统课程改革的方向研究

　中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）06-71-02
　　0 引言
　　为了适应社会经济发展对高等工程教育的迫切要求，教育部提出了“卓越工程师教育培养计划”，吸引了众多高校参与、探索并培养卓越工程师。这些高校通过借鉴已取得了显著成效的国际CDIO工程教育模式[1]，并根据自身实际情况和实践经验，形成了多样化的CDIO（如汕头大学的EIP-CDIO）探索和实践[2-3]，取得了较好的成效。地方应用性本科院校通过引入CDIO工程教育，进行计算机专业建设和教学改革，对于完善应用型工程人才培养模式，具有重要的启发和借鉴意义。本文针对目前Linux操作系统课程教学存在的不足，在CDIO的教育理念和评价标准指导下，进行课程改革与实践探索。
　　1 CDIO的基本知识
　　CDIO是构思（Conceive）-设计（Design）-实施（Implement）-运行（Operate）的简称[1]，构思指的是系统性的构想和思考，包括确定客户的实际需求，考虑技术、企业战略和相关规定的整体过程；设计是把构想通过视觉的形式传达出来的活动过程，包括设计、图纸和描述产品、过程和系统实施的方法和计算等；实施是指从设计到产品的实现过程，包括软件编程、硬件制造、测试和验证等；运行是指产品制造完成之后的过程，包括对系统的维修、保护、改造等。
　　CDIO模式主张在系统和产品构思、设计、实施、运行的工程教育实践环境中培养工程师的基本能力，创造真实的工程教育情境，使学生理解职业工程师专业工作要求和所需的能力要求，通过改革课程体系、教学方法、教师的实践教学能力等内容，让学生以主动的、实践的、多学科间联系的方式，来掌握深厚的技术知识，理解技术发展对社会的重要性和战略影响，培养所需的知识、能力和态度。
　　CDIO教学大纲包括四个方面的内容：①技术知识和推理；②个人能力、职业能力和态度；③人际交往能力；④企业和社会环境下，系统的构思、设计、实施及运行。CDIO教学大纲不仅对学生培养所要求的知识、能力和态度做了详细的描述，体现了全面培养的特点，同时也体现了CDIO工程教育方法对工程师综合素质能力培养的要求。
　　CDIO采用12条标准来描述其教学大纲要求的教育目标，对实施CDIO工程教育模式的指引和评价系统，其具体内容包括：①以CDIO为环境背景；②CDIO教学目标；③一体化的课程设置；④工程概论；⑤设计-制作经验；⑥CDIO实践场所；⑦综合性学习经验；⑧主动学习；⑨教师CDIO能力的提升；⑩教师教学能力的 CDIO项目评估。
　　基于CDIO的人才培养一般按三个级别的项目[3]进行，一级项目围绕专业核心课程、知识及能力培养要求而设定；二级项目围绕一组核心课程的知识点和能力培养而设计；三级项目为单门课程而设计，旨在增强理解和培养相关能力。其中，一级项目为主线，二级项目为支撑，三级项目与核心课程为基础，将核心课程教育与对专业的整体认识统一起来，并结合项目训练对学生的自我知识更新的能力、人际和团体交流能力，以及对大系统的掌握、运行和调控能力进行整体培养。
　　2 基于CDIO的Linux操作系统课程改革与实践
　　Linux操作系统是一门内容多、范围广、应用性强的课程，开在大三上学期或下学期，学时为54学时。传统的教学模式主要是以教师课堂教学（28学时）为主，实践教学（26学时）只是为验证理论课的内容，考核方式亦以试卷成绩为主。这容易导致学生缺少对实验的主动思考，学习积极性不高，工程实践能力较弱。在 CDIO的教育理念和评价标准的指导下，我们对教学目标，教学内容，实践能力和考核方式等进行改革。
　　2.1 教学目标改革
　　“在实践应用能力培养与基础理论教学并重，突出工程化实践能力和职业素质培养”的教学理念指导下，结合CDIO教学大纲的四方面内容，我们修订Linux操作系统的教学目标为：“围绕Linux系统产业需求和应用技术，以学生为主导，以项目的全生命周期开发形式，掌握Linux平台项目的构思、设计、实现和运作，全方位培养学生的计算思维能力和工程化实践能力”。
　　2.2 教学内容改革
　　根据CDIO标准和Linux课程特点，我们通过减少理论教学，加大实践课时的思路对该课程进行改革，课时分配如表1所示。
　　2.3 实践教学改革
　　围绕工程化实践和创新精神培养这一目标，我们通过课内验证性实验，课内设计性实验，课内工程实训实验，课外科技创新型实验的有序衔接，构建了多层次、多形式的Linux实践教学体系[4]。
　　⑴ 课内验证性实验：在课程中配套的CDIO三级项目，以巩固和加深学生对于特定理论知识点的理解程度。
　　⑵ 课内综合性实验：强调知识模块的综合应用，循序渐进地强化学生的构思-设计-实施-操作能力。
　　⑶ 课内工程实训实验，裁减实际Linux项目，以团队化的形式实施CDIO二级项目，着重培养学生的综合性工程能力和团队协作能力。
　　⑷ 课外科技创新型实验：通过科技竞赛，参与教师横向项目等实际Linux课题，锻炼其工程实践能力和科技创新素质。
　CDIO教育模式采取以项目为中心、学生为主体的“做中学”教学模式，因此对于课内综合性实验和课内工程实训实验，我们通过小组的项目立项来调动学生学习兴趣和主动性；通过项目组织，让学生进行项目的分工、计划、协调、沟通，锻炼学生的组织能力、团队合作能力；通过项目执行，让学生进行主动学习，分工合作，来培养学生的分析问题、推理问题和解决问题的能力，进而锻炼其工程化实践能力；通过项目演示和汇报，回答提问，来锻炼学生的文档撰写能力，口头表达能力、应变能力。经过这样一个全生命周期项目，学生的职业素养和实践创新能力，都得到了较大的提高。
　　2.4 课程考核改革
　　课程考核以验证性实验、综合性实验、工程实训实验组成，分别占期末考试40%，20%，40%。验证性实验以教师现场检查并提交实验报告形式进行；综合性实验、工程实训实验项目则按照学生自评（20%）、组内互评（20%）、组间互评（20%）和教师评价（40%）的评价指标构成来来分别评价。其中教师评价和组间互评以项 目论文、答辩情况、小组合作分工以及项目演示结果为依据。组内互评和学生自评则按照每个学生在项目中的工作量工作完成情况、工作表现、团队合作情况来进行。
　　经过以上四个方面的改革，并在2011-2013届本科学生中实施，使学生的学习积极性得到了提高，系统思维能力和分析解决问题的能力得到提升，学生的项目开发经验更加丰富，这为未来工作和就业奠定了基础。
　　3 结束语
　　CDIO工程教育理念代表了高等教育的改革方向，如何在课程群和单门课程中设计合适的CDIO二级和CDIO三级项目，是课程改革的关键点。本文仅在Linux操作系统课程中进行了CDIO项目的初步探索，未来将结合地方高校的实际和行业需求，与Linux企业开展深度合作，探索校企共建Linux课程，这也是我们未来研究的方向。
　　参考文献：
　　[1] 李妍.基于CDIO的我国卓越工程师培养研究[D].中南大学硕士学位论文，2012.
　　[2] 孙浩军，孙梅，熊智.计算机专业基于课程群的EIP-CDIO项目设计[J].计算机教育，2010.11：101-105