未来智库 > 云计算论文 > 【浅谈基于CDIO的云计算专业导论改革】
    据工信部预计,云计算类人才缺口达百万,被称为下一座金矿的云计算和大数据,无论是用户数量、智能终端和服务销量,还是由此产生的收入均处于快速发展阶段。电子科技大学成都学院云计算科学与技术系是国内第一个开设软件工程专业云计算和大数据方向的本科院校,其目的是为对应上述产业需求的高质量人才培养方向,通过领先的人才培养模式,联合前沿企业办学方式,为学生提供广阔的就业前景和创业机会。创办云计算本科教育面临许多挑战,首先学生培养方案需要使学生的实际水平匹配云计算和大数据技术的需求,其次云计算大数据专业方向课程体系相对较新,学生对课程的学习和就业前景认识还有一个逐渐清晰与深入的过程。很多学生对此还很陌生,入校以后不知道今后自己的发展方向,造成对学习盲目且缺乏主动性,因此需要制定导论性的内容提升学生对专业的认知程度,促使学生明确学习目标。针对云计算本科专业学生4 年期间学什么、怎么学、今后就业方向有哪些等问题开展导向性教学改革势在必行。
       1 基于CDIO云计算专业导论教学改革
       CDIO 是以产品、过程和系统的构思、设计、实施、运行全生命周期为背景,让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习和获得工程能力,包括个人专业知识、终身学习能力、交流和团队工作能力。
       在这项改革里,我们将以CDIO 为指导思想,重新对云计算系学生在大学4 年将要学习的课程进行梳理改革,本项改革将为学生提供以下4 项详细的专业导向:
       (1)云计算和大数据技术的现状和发展前景;
       (2)大学4 年要学习的课程,课程之间的承接关系,课程的知识节点,需要的工作技能,完成该课程以后将要获得的实践能力;
       (3)培养手段、流程;
       (4)今后的就业岗位选择。
       2 教学内容
       云计算系的软件工程专业是年轻的专业,面临资源缺乏的困难,但从另一角度看,新专业负担和桎梏较少,有利于进行教学思想和方法的改革和创新。课题组计划利用学校的综合优势以及国腾云计算研究中心产学研一体融合所提供的条件,以创新的思维进行人才培养和专业建设。改革从以下几方面进行:
       1)分析市场需求,对所需的人才角色进行分类。
       我们在分析社会对云计算大数据人才需求的基础上,提出以依托云计算、大数据平台培养云计算应用工程师、云计算软件设计师,云计算系统运维工程师、大数据应用工程师等角色。这几类角色将是学生通过4 年学习之后可以达到的目标。我们制定了每种角色的基本需求,分为知识需求、项目需求和技能需求3 部分。
       2)能力培养目标矩阵。
       CDIO 以工程化的角度确定了人才培养标准,这些标准以一种明晰的方式刻画出合格的工程师所应该具备的能力。在课程教学改革的过程中,首先要制定CDIO 能力培养目标矩阵,以便清晰地给出课程学习目标,明确课程服从了CDIO 中的哪些标准,培养了学生CDIO 中哪些相关能力。这样做一方面可以使得教学设计者能够从微观的层面来综合考量专业培养目标的合理性,另一方面也使得学生的能力评估有了可靠依据。针对学生的角色基本需求把能力制定为3 种,分别是基础能力、专业分级能力和不同方向( 大数据 云计算) 具备能力。我们以系统运维工程师角色为例进行讨论。
       3)建立课程群体系。
       知识需求由基本知识模块及需要进一步提高和深入的知识模块构成,这些模块化的知识构成了课程群的核心。把课程分类设置为课程群,以现代教育思想和理论为指导,围绕云计算软件工程师培养目标要求,参考能力培养图将云计算专业培养方案中具有逻辑联系的若干课程整合构建形成有机的课程体系。
       如程序设计类课程的一体化课程群由3 种类别的课程组成,分别是前驱课程、当前课程以及后续课程。其中,前驱课程为计算机基础和程序设计基础,当前课程为数据结构和Java 程序设计、Java Web 开发,后续课程为软件工程和基于CloudFoundry 的云应用程序系统开发。有了前驱课程的学习,学生就掌握了学习Java 程序设计和Java Web 开发的基础与能力。当学生学习数据结构的时候,同时也会选修Java Web 课程,两类课程相互作用就可以培养学生开发复杂程序的能力。在进行主动式项目驱动学习时,需要学生自学数据库原理、计算机网络和软件工程的相关知识,这种课程群设置将与Java 相关的课程合成一个紧密关联的有机整体,通过课程间知识点的关联,学生对当前课程的学习会加深对前驱课程的理解,同时也为后续课程的学习打下基础,可见Java 和Java Web 课程的学习是联系前驱课程和后续课程的重要纽带。这种一体化的课程群设置整合了学科的知识,在一体化的教学中充分培养学生各方面的能力,同时使得学生对学科知识有一个完整认识。
       3 教学方式设计
       我们计划将能力培养目标融入到课程中,构建知识能力矩阵。
       1)教学模式创新:采用教学工厂模式,企业化定制教程。
       教学工厂是将真实的企业环境引入教学环境之中并相互融合,实施以项目课题为指导的实践性和操作性现场教学模式。其核心是在校、企、人才培养三者间找到共同的利益点,主动与区域社会经济发展相适应,使三本院校毕业生尽快适应实际工作岗位的需要。将一门课程当作项目来教授,项目课程的负责人均为双师型,开发课程体现市场性、先进性和实用性。教学工厂模式的课程教学不是固定范式,因此专业教师在做好市场调研、职业分析的基础上,结合行业实际开发项目化教材,以适应与时俱进的经济与技术环境。
       2)教育理念的创新:贯彻教、学、做、评一体化教学理念。
       以教师讲授为主、学生训练为辅,先理论后实践的传统课程教学模式往往学生学习兴趣不高,学习效果不佳。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,必然导致学习组织形式的变化。因此必须改革考核评价体系,进一步深化教学做评一体化教学模式。
       3)人才培养创新:分析人才需求,对人才分角色分层次教学改革。
       云计算系的软件工程课程设置以2 个大的开源项目即云计算-OpenStack 和大数据-Hadoop 平台展开。所有的课程都围绕这2 个方向进行定位。这样一来可以更加明确学习方向和就业方向。在平台的基础上根据学生的爱好来划分模块。
       4 课程的CDIO全过程
       在整个设计过程中,学生以团队内协作、团队间协作加竞争的方式进行自主探究式学习和工作,教师仅起指导作用,促使学生完成一次构思设计实施改进和展示的全过程。第一阶段为C(构思)阶段,教师提出用户需求,引导学生思考分析(把项目分解为具体任务),然后团队对所选择的项目进行总体构思,主要是确定每组的成员及项目内容和具体任务; 第二阶段为D(设计)阶段,在各项目组确定项目内容和方向的基础上,通过查阅大量参考文献和组内讨论,确定基本方案,然后在班级中让每组成员就自己选定的项目进行阐述和讨论,内容主要包括每组选定项目的基本思路、设备的基本性能、拓扑设计、实验方法,然后根据自己已有的理论知识进行评估和辩论,最后形成评价意见,选择最佳的设计方案;第三阶段为I(实施)阶段,团队中的学生必须掌握云计算软件工程导论大纲规定的基本知识技能,先教师演示,然后学生操作;第四阶段为项目分析修改和展示阶段,在展示过程中,根据具体实践结果,各组学生自己确定原来构思中的缺陷,进一步修改后再设计、执行和运作其项目,然后全班学生再进行一次交流,同学和老师再一次进行评价,然后部分学生将进行重新设计和执行其项目,即进一步强调O过程。
       案例设计:
       (1)C 阶段为什么使用云计算以及云计算对于互联网的设计会带来怎么样的变化。
       (2)D 阶段案例: 设计一个网站来提供http、MySQL 和ftp 这3 个服务。
       (3)I+O 实施+ 过程。Http 提供动态页面显示、MySQL 提供后台数据记录与查询服务、Ftp 提供简单的文件上传与共享服务。大家平时上网的网站基本都具备这3 个功能。
       5 结语
       此改革目前在大一学生中开展,虽然是第一次开设该专业导论课程,但通过调研和抽样调查,学生对该课程的满意度较高。此次课题研究全体教师一起参加,提高了集体凝聚力。遇到问题查询资料和其他系的负责人相互交流,增加了方法知识的优化。通过对企业调研,了解企业需求,把企业需求引入课堂教学讲解,使教学目标更明确,同时也发现了一些在今后教学科研中需
       要解决的问题。
       (1)第一次开展该类专业导论性课程,没有可借鉴的对象,全体教师都在摸索中前进;
       (2)教师和学生接受和适应CDIO 的教学模式还需要一定时间;
       (3)由于是对专业培养方案的解读导向性课程,其最终能力培养的结果较难定性定量,考评体系的形成有一定的难度;
       (4)课程开设的时间安排不能确定,还需要根据学生的课堂反应再做调整;
       (5)整个课程开展还有不可预见性,需要根据实际情况再做调整。
       我们还将有后续的支持:①每门课的第一堂课在上课时会配合培养方案以及专业导论课程,强调和明确该门课程让学生掌握的知识技能、主要的知识节点以及和前后课程之间的关系;②配合导论课的后续工作在每个学期都引导学生参加校企合作项目;③组织云应用大赛,引导学生参加包括国腾创投基金在内的各种科技项目申报,锻炼学生的CDIO 工程设计能力;④每学期组织的专家讲座,用多种方式使学生逐渐明确自己的行业选择和职业定位。
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