淺談基于CDIO的云計算專(zhuān)業(yè)導論改革論文
據工信部預計，云計算類(lèi)人才缺口達百萬(wàn)，被稱(chēng)為“下一座金礦”的云計算和大數據，無(wú)論是用戶(hù)數量、智能終端和服務(wù)銷(xiāo)量，還是由此產(chǎn)生的收入均處于快速發(fā)展階段。電子科技大學(xué)成都學(xué)院云計算科學(xué)與技術(shù)系是國內第一個(gè)開(kāi)設軟件工程專(zhuān)業(yè)云計算和大數據方向的本科院校，其目的是為對應上述產(chǎn)業(yè)需求的高質(zhì)量人才培養方向，通過(guò)領(lǐng)先的人才培養模式，聯(lián)合前沿企業(yè)辦學(xué)方式，為學(xué)生提供廣闊的就業(yè)前景和創(chuàng )業(yè)機會(huì )。創(chuàng )辦云計算本科教育面臨許多挑戰，首先學(xué)生培養方案需要使學(xué)生的實(shí)際水平匹配云計算和大數據技術(shù)的需求，其次云計算大數據專(zhuān)業(yè)方向課程體系相對較新，學(xué)生對課程的學(xué)習和就業(yè)前景認識還有一個(gè)逐漸清晰與深入的過(guò)程。很多學(xué)生對此還很陌生，入校以后不知道今后自己的發(fā)展方向，造成對學(xué)習盲目且缺乏主動(dòng)性，因此需要制定導論性的內容提升學(xué)生對專(zhuān)業(yè)的認知程度，促使學(xué)生明確學(xué)習目標。針對云計算本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生4 年期間學(xué)什么、怎么學(xué)、今后就業(yè)方向有哪些等問(wèn)題開(kāi)展導向性教學(xué)改革勢在必行。
1 基于CDIO云計算專(zhuān)業(yè)導論教學(xué)改革
CDIO 是以產(chǎn)品、過(guò)程和系統的構思、設計、實(shí)施、運行全生命周期為背景，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間具有有機聯(lián)系的方式學(xué)習和獲得工程能力，包括個(gè)人專(zhuān)業(yè)知識、終身學(xué)習能力、交流和團隊工作能力。
在這項改革里，我們將以CDIO 為指導思想，重新對云計算系學(xué)生在大學(xué)4 年將要學(xué)習的課程進(jìn)行梳理改革，本項改革將為學(xué)生提供以下4 項詳細的專(zhuān)業(yè)導向：
(1)云計算和大數據技術(shù)的現狀和發(fā)展前景;
(2)大學(xué)4 年要學(xué)習的課程，課程之間的承接關(guān)系，課程的知識節點(diǎn)，需要的工作技能，完成該課程以后將要獲得的實(shí)踐能力;
(3)培養手段、流程;
(4)今后的就業(yè)崗位選擇。
2 教學(xué)內容
云計算系的軟件工程專(zhuān)業(yè)是年輕的專(zhuān)業(yè)，面臨資源缺乏的困難，但從另一角度看，新專(zhuān)業(yè)負擔和桎梏較少，有利于進(jìn)行教學(xué)思想和方法的改革和創(chuàng )新。課題組計劃利用學(xué)校的綜合優(yōu)勢以及國騰云計算研究中心產(chǎn)學(xué)研一體融合所提供的條件，以創(chuàng )新的思維進(jìn)行人才培養和專(zhuān)業(yè)建設。改革從以下幾方面進(jìn)行：
1)分析市場(chǎng)需求，對所需的人才角色進(jìn)行分類(lèi)。
我們在分析社會(huì )對云計算大數據人才需求的基礎上，提出以依托云計算、大數據平臺培養云計算應用工程師、云計算軟件設計師，云計算系統運維工程師、大數據應用工程師等角色。這幾類(lèi)角色將是學(xué)生通過(guò)4 年學(xué)習之后可以達到的目標。我們制定了每種角色的基本需求，分為知識需求、項目需求和技能需求3 部分。
2)能力培養目標矩陣。
CDIO 以工程化的角度確定了人才培養標準，這些標準以一種明晰的方式刻畫(huà)出合格的工程師所應該具備的能力。在課程教學(xué)改革的過(guò)程中，首先要制定CDIO 能力培養目標矩陣，以便清晰地給出課程學(xué)習目標，明確課程服從了CDIO 中的哪些標準，培養了學(xué)生CDIO 中哪些相關(guān)能力。這樣做一方面可以使得教學(xué)設計者能夠從微觀(guān)的層面來(lái)綜合考量專(zhuān)業(yè)培養目標的合理性，另一方面也使得學(xué)生的能力評估有了可靠依據。針對學(xué)生的角色基本需求把能力制定為3 種，分別是基礎能力、專(zhuān)業(yè)分級能力和不同方向( 大數據 云計算) 具備能力。我們以系統運維工程師角色為例進(jìn)行討論。
3)建立課程群體系。
知識需求由基本知識模塊及需要進(jìn)一步提高和深入的知識模塊構成，這些模塊化的知識構成了課程群的核心。把課程分類(lèi)設置為課程群，以現代教育思想和理論為指導，圍繞云計算軟件工程師培養目標要求，參考能力培養圖將云計算專(zhuān)業(yè)培養方案中具有邏輯聯(lián)系的若干課程整合構建形成有機的課程體系。
如程序設計類(lèi)課程的一體化課程群由3 種類(lèi)別的課程組成，分別是前驅課程、當前課程以及后續課程。其中，前驅課程為計算機基礎和程序設計基礎，當前課程為數據結構和Java 程序設計、Java Web 開(kāi)發(fā)，后續課程為軟件工程和基于CloudFoundry 的云應用程序系統開(kāi)發(fā)。有了前驅課程的學(xué)習，學(xué)生就掌握了學(xué)習Java 程序設計和Java Web 開(kāi)發(fā)的基礎與能力。當學(xué)生學(xué)習數據結構的時(shí)候，同時(shí)也會(huì )選修Java Web 課程，兩類(lèi)課程相互作用就可以培養學(xué)生開(kāi)發(fā)復雜程序的能力。在進(jìn)行主動(dòng)式項目驅動(dòng)學(xué)習時(shí)，需要學(xué)生自學(xué)數據庫原理、計算機網(wǎng)絡(luò )和軟件工程的相關(guān)知識，這種課程群設置將與Java 相關(guān)的課程合成一個(gè)緊密關(guān)聯(lián)的有機整體，通過(guò)課程間知識點(diǎn)的關(guān)聯(lián)，學(xué)生對當前課程的學(xué)習會(huì )加深對前驅課程的理解，同時(shí)也為后續課程的學(xué)習打下基礎，可見(jiàn)Java 和Java Web 課程的學(xué)習是聯(lián)系前驅課程和后續課程的重要紐帶。這種一體化的課程群設置整合了學(xué)科的知識，在一體化的教學(xué)中充分培養學(xué)生各方面的能力，同時(shí)使得學(xué)生對學(xué)科知識有一個(gè)完整認識。
3 教學(xué)方式設計
我們計劃將能力培養目標融入到課程中，構建知識能力矩陣。
1)教學(xué)模式創(chuàng )新：采用“教學(xué)工廠(chǎng)”模式，企業(yè)化定制教程。
“教學(xué)工廠(chǎng)”是將真實(shí)的企業(yè)環(huán)境引入教學(xué)環(huán)境之中并相互融合，實(shí)施以項目課題為指導的實(shí)踐性和操作性現場(chǎng)教學(xué)模式。其核心是在校、企、人才培養三者間找到共同的利益點(diǎn)，主動(dòng)與區域社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展相適應，使三本院校畢業(yè)生盡快適應實(shí)際工作崗位的需要。將一門(mén)課程當作項目來(lái)教授，項目課程的負責人均為“雙師型”，開(kāi)發(fā)課程體現市場(chǎng)性、先進(jìn)性和實(shí)用性�！敖虒W(xué)工廠(chǎng)”模式的課程教學(xué)不是固定范式，因此專(zhuān)業(yè)教師在做好市場(chǎng)調研、職業(yè)分析的基礎上，結合行業(yè)實(shí)際開(kāi)發(fā)項目化教材，以適應與時(shí)俱進(jìn)的經(jīng)濟與技術(shù)環(huán)境。
2)教育理念的創(chuàng )新：貫徹“教、學(xué)、做、評”一體化教學(xué)理念。
以教師講授為主、學(xué)生訓練為輔，先理論后實(shí)踐的傳統課程教學(xué)模式往往學(xué)生學(xué)習興趣不高，學(xué)習效果不佳。CDIO 教育模式采取以項目為中心、學(xué)生為主體的“做中學(xué)”教學(xué)模式，必然導致學(xué)習組織形式的變化。因此必須改革考核評價(jià)體系，進(jìn)一步深化“教學(xué)做評”一體化教學(xué)模式。
3)人才培養創(chuàng )新：分析人才需求，對人才分角色分層次教學(xué)改革。
云計算系的軟件工程課程設置以2 個(gè)大的開(kāi)源項目即云計算-OpenStack 和大數據-Hadoop 平臺展開(kāi)。所有的課程都圍繞這2 個(gè)方向進(jìn)行定位。這樣一來(lái)可以更加明確學(xué)習方向和就業(yè)方向。在平臺的基礎上根據學(xué)生的愛(ài)好來(lái)劃分模塊。
4 課程的CDIO全過(guò)程
在整個(gè)設計過(guò)程中，學(xué)生以團隊內協(xié)作、團隊間協(xié)作加競爭的方式進(jìn)行自主探究式學(xué)習和工作，教師僅起指導作用，促使學(xué)生完成一次構思—設計—實(shí)施—改進(jìn)和展示的全過(guò)程。第一階段為“C”(構思)階段，教師提出用戶(hù)需求，引導學(xué)生思考分析(把項目分解為具體任務(wù))，然后團隊對所選擇的項目進(jìn)行總體構思，主要是確定每組的成員及項目?jì)热莺途唧w任務(wù); 第二階段為“D”(設計)階段，在各項目組確定項目?jì)热莺头较虻幕A上，通過(guò)查閱大量參考文獻和組內討論，確定基本方案，然后在班級中讓每組成員就自己選定的項目進(jìn)行闡述和討論，內容主要包括每組選定項目的基本思路、設備的基本性能、拓撲設計、實(shí)驗方法，然后根據自己已有的理論知識進(jìn)行評估和辯論，最后形成評價(jià)意見(jiàn)，選擇最佳的設計方案;第三階段為“I”(實(shí)施)階段，團隊中的學(xué)生必須掌握“云計算軟件工程導論”大綱規定的基本知識技能，先教師演示，然后學(xué)生操作;第四階段為項目分析修改和展示階段，在展示過(guò)程中，根據具體實(shí)踐結果，各組學(xué)生自己確定原來(lái)構思中的缺陷，進(jìn)一步修改后再設計、執行和運作其項目，然后全班學(xué)生再進(jìn)行一次交流，同學(xué)和老師再一次進(jìn)行評價(jià)，然后部分學(xué)生將進(jìn)行重新設計和執行其項目，即進(jìn)一步強調“O”過(guò)程。
案例設計：
(1)C 階段為什么使用云計算以及云計算對于互聯(lián)網(wǎng)的設計會(huì )帶來(lái)怎么樣的變化。
(2)D 階段案例： 設計一個(gè)網(wǎng)站來(lái)提供http、MySQL 和ftp 這3 個(gè)服務(wù)。
(3)I+O 實(shí)施+ 過(guò)程。Http 提供動(dòng)態(tài)頁(yè)面顯示、MySQL 提供后臺數據記錄與查詢(xún)服務(wù)、Ftp 提供簡(jiǎn)單的文件上傳與共享服務(wù)。大家平時(shí)上網(wǎng)的網(wǎng)站基本都具備這3 個(gè)功能。
5 結語(yǔ)
此改革目前在大一學(xué)生中開(kāi)展，雖然是第一次開(kāi)設該專(zhuān)業(yè)導論課程，但通過(guò)調研和抽樣調查，學(xué)生對該課程的滿(mǎn)意度較高。此次課題研究全體教師一起參加，提高了集體凝聚力。遇到問(wèn)題查詢(xún)資料和其他系的負責人相互交流，增加了方法知識的優(yōu)化。通過(guò)對企業(yè)調研，了解企業(yè)需求，把企業(yè)需求引入課堂教學(xué)講解，使教學(xué)目標更明確，同時(shí)也發(fā)現了一些在今后教學(xué)科研中需
要解決的問(wèn)題。
(1)第一次開(kāi)展該類(lèi)專(zhuān)業(yè)導論性課程，沒(méi)有可借鑒的對象，全體教師都在摸索中前進(jìn);
(2)教師和學(xué)生接受和適應CDIO 的教學(xué)模式還需要一定時(shí)間;
(3)由于是對專(zhuān)業(yè)培養方案的解讀導向性課程，其最終能力培養的結果較難定性定量，考評體系的形成有一定的難度;
(4)課程開(kāi)設的時(shí)間安排不能確定，還需要根據學(xué)生的課堂反應再做調整;
(5)整個(gè)課程開(kāi)展還有不可預見(jiàn)性，需要根據實(shí)際情況再做調整。
我們還將有后續的支持：①每門(mén)課的第一堂課在上課時(shí)會(huì )配合培養方案以及專(zhuān)業(yè)導論課程，強調和明確該門(mén)課程讓學(xué)生掌握的知識技能、主要的知識節點(diǎn)以及和前后課程之間的關(guān)系;②配合導論課的后續工作在每個(gè)學(xué)期都引導學(xué)生參加校企合作項目;③組織云應用大賽，引導學(xué)生參加包括國騰創(chuàng )投基金在內的各種科技項目申報，鍛煉學(xué)生的CDIO 工程設計能力;④每學(xué)期組織的專(zhuān)家講座，用多種方式使學(xué)生逐漸明確自己的行業(yè)選擇和職業(yè)定位。
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