計算機視覺課程設計范文

導語：如何才能寫好一篇計算機視覺課程設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

設計教育要有一個時代意識，當前的藝術設計教育面臨著一個全新的時代挑戰。美國著名人類學家瑪格麗特?米德將文化分為三種類型：一是“前喻文化”，即晚輩向長輩學習的時代;二是“共喻文化”，晚輩和長輩互相學習，共同成長;三是“后喻文化”，是長輩反過來向晚輩學習。[1]“信息時代”是美國麻省理工學院教授尼葛洛龐帝在《數字化生存》一書中提出的概念。[2]維基百科對信息時代的解釋為“計算機時代或者數字時代。它是指在現時代，個人都有能力去自由傳遞信息，以及實時獲取信息的這種特征......傳統工業經濟轉變為以信息管理為主的知識經濟，亦即信息化社會。”在信息時代，學習渠道更為多樣，獲取信息更加便利，知識更新的速度加快，教與學的需求和關系已經發生了微妙的變化。學習工具及環境發生了變化，授課對象發生了變化，在教學上“共喻文化”與“后喻文化”的情境更為突顯，因此教學觀念與方法也需要相應的做出革新。

一、當前計算機輔助設計教學存在的問題

計算機技術普及以來，很多高校藝術設計專業的計算機輔助設計課，被列為視覺傳達專業開設的低年級基礎技能課。為之后的設計專業課程做技術鋪墊。通過教學活動中的觀察和對教師學生訪談得知高校的計算機輔助藝術設計課普遍存在以下問題：

1.如何適應信息化環境

在信息資源不充足的情況下，課堂作為主要知識和信息來源，計算機輔助設計課內容較為偏重軟件技能的傳授。信息化的學習環境中，課外學習資源從某種程度上沖淡了課堂教學的技能知識部分的價值。因此為了避免教學資源浪費和低價值重復性教學勞動，課堂教學的側重要有所轉變。

2.如何應對知識碎片化

蘇加特分析，在今后的大數據時代，只有三種最基本的東西對于學生是必須的：一是閱讀、二是搜索、三是判斷。現今的信息化技術條件讓學生的學習資源成倍擴展，面對大量的公開課與視頻教程，以及種種其他課外學習資源，學生們需要加強判斷力和自身知識系統建構及管理能力。

3.如何應對知識更新

就視覺傳達專業的計算機輔助課內容來講，核心的知識點是相對穩定的，但隨著軟件技術的快速發展，知識是持續更新的，甚至要面對更多新開發的軟件產品，課堂教學內容如何不滯后也是一個重要問題。

除了以上的問題之外，高校里還普遍存在課業負擔重;知識的有效性和關聯性弱;知識的轉化率低等一系列的普遍問題。在高校視覺傳達專業課程體系里，傳統的計算機輔助設計課的定位就是解決學生的軟件技能問題，為之后的標示設計、插畫設計、界面設計等創意性較強的專業課做準備。課程功能比較單一，雖然課程會結合案例進行教學，但學生依然會感到枯燥，很多專業教師也不愿意上這類課。

二、計算機輔助設計課程改革的教學理念

數字化信息環境為大學生提供了更好的學習條件，可以讓學生視野更加開闊，選擇更加豐富。高校尤其是研究型大學中，視覺傳達設計專業是一個應用性比較強的專業，計算機輔助設計應用技能是必須的。但是計算機輔助設計課如果只解決技能的問題，尤其在信息時代，其課堂的價值其實很低。所以課程改革的要求是能夠傳授有效技能的同時鼓勵學生自主學習能力的提升及創新性思維。在知識層面，充分利用課外學習資源，課程的設計和實施要發揮課堂教學的優勢和特點，避免重復性勞動。課程的教學改革期望達到3個效果：1、引導學生獨立思考，培養原創意識， 鍛煉解決問題的能力。2、引導學生根據自身需求，建構與管理自身的知識系統，成就學生的個性化學習效果。3、在課題實施和創作的過程中提高技能應用的水平，并能持續更新技能。要達到以上3個學習效果，計算機輔助設計課的改革提出了以下3個基本思路：

1.將技能的學習和訓練融入創意項目實踐過程中

作為一個設計專業的學生，一個創意的實現的過程往往是他們的樂趣所在和有效學習動力之一。將創意創作課題導入，貫穿計算機輔助設計課程可以避免學習過程中技能和創意的割裂，更能讓學生在遇到實際問題，分析和解決問題的過程中體會學習的樂趣。由此看來計算機輔助設計課的主要形式可以轉型為項目組織結合技術指導、信息整合與問題討論，在做中學，在學中做。網絡和書籍等課外學習資源可以作為課前的鋪墊和課后的補充。

2.組織、引導與管理，重新定位教師的角色

教師角色的定位不應該只局限于知識的傳授者，而是兼備教學活動的組織、引導與管理的職能。在筆者看來現在的大學生對于從網絡獲取知識有著較強的適應性，且對軟件學習領悟的更快。在這樣的前提下計算機輔助設計課的課堂教學可以導入相應難度的項目課題，教師是課題的組織者，策劃與設計整個課程的課題及實施路徑。教師在具備一定的知識積累和經驗的前提下，推薦優質的教學資源，引導學生主動發現問題，獨立思考，解決問題。教師作為教學活動的管理者，設置課堂教學活動規則，維護課堂秩序，調動學習氣氛。依據當前學生的學習條件，自學可以設置為一個學生學習的環節與課堂教學結合起來。課堂的形式不再是一言堂，而是能夠平等地討論，一起面對難點、重點和知識更新的問題，以期達到教學相長的效果。這樣一方面可以激發學生學習自主性，避免單一視野的局限性;另一方面實體課堂的時間可以更多地放在互動和探討問題上，讓學生在課題的實施過程中將知識內化。

3.分階段地實施課程改革

改革的教學理念要落實，需要因課制宜。課程改革需要考慮整個學科發展的需要和課程本身的定位及目標，分階段地落實與推進。計算機輔助設計課是視覺傳達專業的一門基礎課程，學科發展的趨勢需要本課程突破單一技能學習的局限性，古話講“授人一魚，不如授人以漁”，掌握了學習方法、提高了知識更新和信息整理的能力，課程的作用力將擴展到整個職業生涯。課程改革的初級階段，教師對于軟件的具體的功能講解及演示案例實際操作是必要的。在課程改革后續階段，教師要給學生更多的主動權，以翻轉課堂的形式引導其學習自主性，推進其學習的探究性及合作性。這樣教師就可以把更多精力投入在課題的設計與教學活動的組織、引導和管理等工作上。分階段地實施課程改革，可以讓學生潛移默化地適應新的教學理念。

三、計算機輔助藝術設計課的教學改革實踐

1.創作課題的設計及課外學習資源的分享

以本年度計算機輔助設計Photo Shop課為例，結合設計專業學生的特點，教師在課前設計了一個藝術課題――超現實主義視覺與寓言，作為創作的任務在教學的第一堂課上，分享了課題相關的設計網站、教程網站和圖書作為課下學習資源，并鼓勵學生擴展知識。藝術創作課題的設定融入了人文思考，既有主題性又有擴展性，要求通過計算機輔助設計進行創作，運用軟件技術實現創意，在創作過程中將思想、美學、創意與技術融合起來，從而實現技術在圖像文化上的介入。我們訓練的不僅是技術，更是通過技術在美學和創意上的實現及思想的表達。創作課題――超現實主義視覺與寓言選題主要有以下幾個依據：

1.1超現實主義是一種藝術表達的主張和風格，寓言是一種文學體裁。超現實主義視覺藝術和寓言在創作主張上有著共通性，即通過表象的提煉與重構來追求和傳達內在的真實。本課題有一定的想象發揮空間，可以引發學生的人文思考，寓言可以聯系當代的社會現象和自己的生活感悟進行聯想和想象，可以有新解。這樣在某種程度上也保障了學生創作的原創性。

1.2抽象的文字語言或概念轉換為具象視覺語言是貫穿設計師整個設計生涯的一種必備的能力。因此課題的設定不論從技術層面還是從創意能力及表達能力層面的訓練對學生的影響都是深遠的。

1.3 Photoshop是一個強大的圖像后期處理軟件，學生對應本課題的創作，能夠充分挖掘這個軟件的功能，在提升應用技能的基礎上也發揮了學生的創造力。

2.設置課堂的規則及學習路徑，營造學習情境

圍繞藝術課題，計算機輔助設計photoshop的課堂活動主要分為幾個環節：

2.1課題相關作品案例分析

由教師帶頭示范超現實主義風格視覺作品案例的分析，后續每次課學生以組為單位，輪流進行收集案例的分享，要求內容不能重復。這就需要學生課下做資料搜集和分析的工作，每個人的信息來源不同，觀看的角度和觀點不同，這個環節的設置從某種程度上打破了每個人視野的局限性。

2.2軟件的功能講解及實例訓練

這個環節在初學設計軟件階段是避不開的，教師引導性地講解軟件的主要功能，并鼓勵學生結合課下學習資源進行知識擴展和補充，并在課堂上分享，課堂的實例訓練讓學生通過臨摹學習技術和藝術結合的技巧，以備在自己的創作中有所發揮。

2.3重點難點總結及答疑

每一次課的結尾，教師都會以提問的方式將課堂上的重點、難點進行回顧和總結，并針對個別同學的提問進行答疑。

課堂圍繞課題及技術、美學和創意的關系進行學習和各項能力訓練，每一個環節之間相互聯系。課堂營造了一個主動探索，獨立思考，互動分享的學習情境，在技能掌握和訓練的過程中，激發學生的創造力。

3.作品匯報及相互點評

從第二次課開始，我們每次課都要用Photoshop針對課題創作一幅作品。在教師的引導下，同學之間可以相互觀摩及點評，充分調動課上的交流互動氣氛。在課程的最后一次課，將讓同學們結合圖文并茂的課件，就自己的創作和學習所得進行一次綜合的匯報，把自己的學習過程及知識結構整體梳理一遍。課件包含以下內容：（1）自己最得意的作品及作品的創意、制作過程;（2）關于創意、美學、科技三者關系的認識;（3）自己在這門課里所學到的東西。對于學生來說，最終的匯報是展示自我的一個舞臺，很多人盡其所能地表現自己的個性、不同的思路和觀點，在這個過程中，學生的信息整理的能力及口頭表達的能力也得到了鍛煉。

教師在課程改革的過程中了解到一些情況，比如學生覺得課程導入課題的方式能夠促使他們主動思考和創作，但是感覺課程的節奏稍快，課時量有點少。攝影課如果能夠排到這門課的前面，能夠更大程度上保障創作素材的原創性。這些問題為我們課程改革進一步工作提供了依據，讓我們意識到課時的設置與各門課程的排序可以更加優化，以后計算機輔助設計課程有可能轉換為包含軟件技能學習環節的專業設計課。

篇2

圖像處理、圖像分析、機器視覺和計算機視覺是彼此緊密關聯的學科，其特點均具有很強的理論性和實踐性。如果在教學中不重視實踐教學或實踐教學手段不力，都不利于學生創新能力和動手能力的培養。高校教師應重視理論教學的同時，更要重視實踐教學，關鍵是要找到強有力的教學方式和教學手段，找到恰當的圖像處理軟件。Matlab科學計算軟件具有豐富的圖像處理工具箱[1-2]，目前被廣泛1應用于圖像處理的教學中。但是，機器視覺課程具有很強的理論和實踐性，一些功能齊全的機器視覺軟件，如Halcon和Open CV等軟件的出現，為提高這些課程的實踐教學效果提供了新的手段。本文將探討如何應用Halcon軟件改進實驗教學方式和手段，并結合實例說明Halcon在機器視覺等課程教學中的應用。

1 機器視覺硬件系統概述

機器視覺系統[3]是基于機器視覺技術為機器或自動化生產線建立的一套視覺系統，圖1為實驗用機器視覺系統，包含攝像機、照明光源、鏡頭、圖像采集卡和計算機組成。

2 Halcon概述

Halcon 軟件是德國MVtec公司開發的一套完善的標準的機器視覺算法包[4]，是得到廣泛應用的機器視覺集成開發環境，提供了1100多種具備突出性能控制器的庫，如圖像的運算、圖像的幾何與數學變換、濾波、色彩分析、Blob分析、形態學計算分析、3D校正等。Halcon軟件保障與硬件無關，支持大多數圖像采集卡及帶有Directshow和IEEE 1394驅動的采集設備。

Halcon軟件包含一個功能強大的交互式軟件接口HDevelop，提供一個通用的瀏覽界面，訪問不同的圖像采集設備，支持Windows、Linux和Solaris運行環境，為用戶搭建了快速有效的圖像處理程序開發平臺。它甚至可以從圖像采集設備中實時捕捉圖像。HDevelop擁有很多數據和圖像檢查的圖形工具。它的圖形用戶界面支持多種顯子語言。HDevelop具備語法檢查，語法凸現，函數參數的合適取值，后續操作和替代算子建議，程序調試，完整的在線幫助等功能。Halcon軟件還可以導出以C++、C#、C、Visual Basic或者VB.NET程序，以嵌入到其他程序中。

3 實驗教學應用實例

在機器視覺等課程的理論教學中，我們的教學目的是讓學生掌握相關的理論知識，在機器視覺等課程的實驗教學階段，我們更要培養學生的算法編程能力和實踐應用能力。利用Halcon軟件的高度交互式編程環境HDevelop，能編譯和測試視覺處理算法，可以方便查看處理結果。再者，Halcon軟件自帶許多圖像處理與機器視覺的相關案例，涵蓋了圖像處理與機器視覺基礎知識的大部分內容[4]。我們在教授學生理論知識的同時，結合案例的講解，使學生在掌握理論的同時熟悉實踐過程，進而培養學生的編程實現能力。因此選擇Halcon軟件作為教學軟件，成為培養學生圖像處理和視覺處理算法編程能力和實踐能力的又一重要手段。由于篇幅限制，這里僅以利用Blob分析算法實現車牌識別的實例來說明 Halcon軟件在機器視覺與數字圖像處理等課程教學中的應用。

Blob分析算法實現車牌定位識別程序如下：

read_image（Image，'lisence'）

fill_interlace（Image，ImageFilled，'odd'）

threshold（ImageFilled，Region，0，90）

connection（Region，ConnectedRegions）

select_shape（ConnectedRegions， SelectedRegions，'width'，'and'，30，70）

select_shape （SelectedRegions，Letters， 'height'，'and'，60，110）

sort_region（Letters，SortRegions，'upper_left'，'true'，'column'）

read_ocr_class_mlp（'Industrial_0-9A-Z.omc'，OCRHandle）

do_ocr_multi_class_mlp（SortRegions，ImageFilled，OCRHandle，Class，Confidence）

area_center（SortRegions，Area，Row， Column）

disp_message（3600，['The result is：']， 'window'，200，150，'yellow'，'false'）

for Index：=0 to 6 by 1

disp_message（3600，Class[Index]， 'window'，200，300+20*Index，'yellow'， 'false'）endfor

上面程序中，利用read_image算子讀入要識別的車牌圖像，命名為Image，如圖2所示；通過fill_interlace算子修改在采集圖像過程中造成的兩個半幅圖像拼接的問題。接著，用threshold算子對圖像進行閾值分割處理，分割出含有車牌的圖像區域，灰度閾值范圍為0～90；接著用connection算子將選擇出來的區域進行相聯，形成相連區域ConnectedRegions，如圖3所示。處理后的圖像除了車牌區域使我們的感興趣區域外，其他的都為干擾區域，于是用算子select_shape通過限定width和height將車牌區域選擇出來，如圖4所示。車牌區域共有7個，從左至右排序后，利用現有Industrial_0～9A～Z字符庫對車牌7個部分進行識別，用到算子do_ocr_multi_class_mlp。識別之后，利用for循環將結果用淺黃色字體顯示在窗口中，實驗結果如圖5所示。

從上面的車牌識別實例可以看出，HDevelop交互編程環境中的函數概念清楚，用法明了，應用簡單。由于每一個HDevelop算子的各個參數都可以在編程過程中及時調整和編輯，這樣我們在實驗過程中對程序進行單步調試，講解重要算子的選擇、調試和參數編輯，讓同學們看到算法運行的每一個步驟，這樣同學們就能很快掌握相關知識點。Halcon具備可實時查看圖像屬性的交互對話框，來查看程序中的參數設置，灰度直方圖，特征值柱狀圖，放大鏡和特征檢測等。隨著學生對HDevelop編寫算法的掌握，后續的教學部分可以從HDevelop導出算法代碼并集成到應用程序中，例如生成用戶界面等，這樣同學們就可以開發機器視覺程序，添加用戶界面，集成調試生成可執行的應用程序。

篇3

關鍵詞：智能科學與技術；課程體系；培養管理

1背景

智能科學與技術是當前科學研究和工程實踐的理論與技術發展的前沿領域，智能科學與技術專業是一個多學科交叉的跨應用領域專業Ⅲ。智能科學技術的發展將把整個信息科學技術推向“智能化”的高度，這正是當代科學技術發展的大趨勢，對于這方面人才的需求也越來越迫切。智能科學與技術培養掌握堅實智能科學與技術基本理論和系統專門知識，具備作為工程師或領導者及公民的良好人文修養，具有從事科學研究、工程設計、教學工作或獨立擔負本專業技術工作能力，深入了解國內外智能科學與技術領域新技術和發展動向，能結合與本學科有關的實際問題進行創新研究或工程設計的高級專門人才。

高校應穩妥發展與完善智能科學與技術專業的本科生教育，夯實本科教育基礎并積極創造條件，大力開展創新教學，努力培養學生的創新意識、創新精神和工程實踐能力，使之成為具有系統技術基礎理論、專業知識和基本技能，良好科研素質和較強創造能力的智能科學與技術工程師。

2教學計劃與教學管理分析

智能科學與技術屬于計算機類專業，其必修課程設計原則是使學生具備計算機科學與工程的基礎理論知識，尤其是大類專業招生教學的院校，通識課程主要是數學、物理文化基礎，強調扎實的自然科學基礎。專業教學的特色體現在專業必修和專業選修課程，專業必修課一般分為數學基礎和專業課程。計算機類專業數學基礎課程一般包括線性代數、微積分、離散數學、微分方程、概率與統計、數值計算等；專業課程一般包括程序設計基礎、高等程序設計、數據結構、操作系統、計算機組成與結構、數字電路與邏輯設計等。

2.1學分

本科培養計劃的學分中，國內外大學學分總數趨勢是逐步減少，追求少而精。國內院校一般在130～190學分之間，如北京大學為150學分，清華大學為1 70學分，東南大學與浙江大學均為160學分，還有16學時為1學分的，也有18學時為1學分的。

中國臺灣的大學一般在130學分左右。臺灣交通大學最低畢業學分為128學分，其中必修課程須達76學分（共同必修58學分+資工組核心須達分+（資工組副核心課程學分+另2組核心課程學分）），專業選修本系課程須達12學分，其他選修課程須達12學分，通識課程須達28學分（含外語課程必修8學分）。臺灣“中央大學”為136學分，臺灣“清華大學”為136學分，其中必修和必選學分126，其他與導師商量決定。

美國的大學各校差異較大。美國的學分計算有4學期制、兩長一短制及兩學期制，其中加州大學伯克利分校為120學分，麻省理工大學為90學分，加州大學洛杉磯分校為186學分，斯坦福大學為180學分。

2.2教學管理

在教學管理上，斯坦福大學給學生提供了非常寬松的自由發展空間。新生入校后不分專業、不分學院。除了醫學院和法學院學生需要經過一定的選拔程序外，本科生可以在入學后的前一個學期適當時候隨意選擇專業，并且選擇專業后允許更改，只要畢業時滿足專業培養方案即可。

國內的浙江大學是較早實行按大類招生的學校之一，分為大類培養、專業培養和特殊培養3類，前兩年不分專業，按學科分類集中培養。

臺灣的大學專業也是按大類完成前期的基礎課程，再分小專業完成各學程，包括基礎課、核心課和進階課。

教學分組是現在的主流課程架構，也是體現專業方向的主要形式，分組課程是體現專業特色的課程組。國內清華大學采用的是分組教學；臺灣的大學基本上采用的是以教學方向分組的方式，臺灣的大學教學分為課程與修業、學分學程。

2.3實驗與實踐教學

計算機類專業各大院校都強調課程實驗與實驗教學，而目前課程該如何進行教學？這不僅是實驗問題，如何以工程教育專業論證為目標，怎樣使教學目標達到畢業要求是關鍵。做中學是主流實驗教學方式，尤其是美國的大學，大作業體現的是實驗與理論教學的結合，是考查學生是否理解理論知識的重要途徑。學生不僅能夠學習扎實的數學和計算機專業知識，還進行大量的實踐創新訓練。麻省理工大學、加州大學伯克利分校、加州大學洛杉磯分校、斯坦福大學都屬于實踐創新性教學模式。例如，斯坦福大學程序設計范式課程重點比較C、C++、Java的特點和難點，每1～2周有一次大作業，針對不同的任務，要求學生用不同的語言實現，使學生加深理解各類編程語言的應用場合；麻省理工大學的課程計劃是必須先修12學分的實驗課程，再修3門或4門核心課程，最后選擇3門方向學科和1門關于該方向的實驗課、2門專業拓展課。

3智能科學與技術課程體系分析

智能科學與技術課程體系在智能基礎理論研究的基礎上，需要安排基礎性、通用性、關鍵性的智能技術研究，主要包括感知技術和信息融合技術；自然語言處理與理解技術；知識處理（認識）技術，包括知識提煉、知識分類、知識表示技術等；機器學習技術，特別是統計與規則相結合的學習技術；決策技術，即知識演繹技術特別是不確定推理技術等；策略執行技術，即控制與調節技術；智能機器人技術，特別是面向專門領域的智能機器人技術；智能機器人之間的合作技術；基于自然語言理解的智能人機交互與合作技術；智能信息網絡技術。

國內最早創辦智能科學與技術專業的學校包括北京大學，西安電子科技大學是第2批開始培養智能專業學生的院校。北京大學的本科教學計劃中，專業必修課程（2分）包括：①專業數學/理論基礎（15學分）：算法分析與設計、集合論與圖論、概率統計A、代數結構與組合數學、數理邏輯；②硬件與系統基礎（分）：數字邏輯設計、微機原理和信號與系統；③智能基礎（5學分）：腦與認知科學與人工智能基礎。專業限選課程（15學分）包括信息論基礎、計算方法B、數字邏輯設計實驗、微機實驗、數據結構與算法實習、機器感知和智能處理實驗、智能多媒體信息系統實驗。選修組合課程（29～32學分）：學生按照自己的興趣，參考智能的2個專業方向推薦專業課組合，自行選擇，至少選修20學分的智能專業課程。公共核心+專業方向+新技術及其他：①公共核心課程（分）：智能科學技術導論、模式識別基礎、生物信息處理、智能信息處理；②專業方向課程（11～15學分）：機器感知與智能機器人方向、智能信息處理與機器學習方向、新技術及其他。

西安電子科技大學智能專業主要課程包括電路分析理論、信號與系統、數字信號處理、數字電路及邏輯設計、模擬電子技術基礎、微機原理與系統設計、數據結構、軟件工程、人工智能概論、算法設計與分析、最優化理論與方法、機器學習、計算智能導論、模式識別、圖像理解與計算機視覺、智能傳感技術、移動通信與智能技術、智能控制導論、智能數據挖掘、網絡信息檢索、智能系統平臺專業實驗等課程及30多門選修課程。

建議各學校可以根據學院教學特色與實際需求，設計專業核心課程。北京大學偏重“信息處理”，湖南大學偏重“智能系統”，但需要強調的一個前提就是智能科學與技術專業屬于大計算機類，更需要大EECS專業的基礎。編程、電路、數學、數據結構、計算機系統這五大核心基礎就是大EECS；其次是專業，計算機以系統結構、操作系統、網絡、編譯、數據庫五大經典專業核心課為主，湖南大學的智能科學與技術專業強調系統，因此信號與系統、操作系統、嵌入式系統、人工智能是最基本的專業核心課，然后再分不同的分支。湖南大學智能科學與技術專業核心課程包括人工智能概論、機器學習、計算智能導論、模式識別、智能控制導論、智能數據挖掘、機器人學等；研究學位課程包括模式識別、人工智能等，主要體現為智能科學與技術基礎（人工智能概論、機器學習、計算智能導論、模式識別）、核心（智能控制導論、智能數據挖掘）和應用（機器人學）。

4結語

（1）在課程計劃實施過程中，教師需要遵循課程的時序圖，即描述課程的進階關系，從本科直到研究生，同時還可以實行一定的修課限制，如臺灣交通大學計算機概論與程式設計和面向對象程式設計兩科皆不及格者不得修數據結構與算法概論，若數據結構不及格不能修算法設計課程等。

（2）程序設計類課程用上機程序能力考試來設置合格條件，如臺灣交通大學基礎程式設計及格條件為通過“程式能力鑒定”，湖南大學則以CCF―CSP軟件能力測試作為程序設計課程通過的考核標準。

（3）鼓勵學生參與項目、競賽等課外科技活動，如臺灣“清華大學”的綜合論文訓練是由具有同等水平的項目訓練成果或SRT（student research training）計劃項目以及其他課外科技活動成果經認定后代替的。

（4）精煉的課程教學。核心課程應該精且必須加強課程實驗，只有對方法和理論有正確的認識才能掌握這門課程，而動手完成實驗才能真正融會貫通。麻省理工大學、加州大學伯克利分校、加州大學洛杉磯分校的學生具備扎實的數學和計算機專業知識后，都需要進行大量的實踐創新訓練。

篇4

關鍵詞：CDIO工程教育理念；課程整體設計；項目教學

一、引言

我國正處于經濟轉型的關鍵時期，轉變經濟發展方式，刻不容緩，必須依靠科技和教育進步來推進，軟件產業的發展有著舉足輕重的影響。目前，除了示范性軟件職業技術院校設有軟件專業外，在全國1184所高職院校中8 0％以上的學校都開辦了計算機專業，但是培養出能夠適應企業需要的學生卻很少。學生畢業后不能很快就業，需通過深化培訓后才能就業。然而，前程無憂等國內專業的人才招聘網站的數據表明，IT職位需求量最大，接近總量的30％，這又表明IT人才供不應求。一方面是軟件外包業飛速發展，軟件工程師需求量大，另一方面是學生實踐能力的欠缺。高職院校的軟件開發類課程如何組織高效的教學，培養出企業真正需要的人才，在就業中體現職業教育的優勢，已成為亟待解決的問題。針對這些問題，根據CDIO工程教育理念，結合我院實際教學情況，我對軟件類課程的教學內容和教學方法進行了深層次的研究和探索。下面將以Java程序設計課程為例詳細闡述如何在CDIO理念指導下組織教學。

二、CDIO工程教育模式的創新啟示

近年來，CDIO工程教育模式成為國際工程教育改革的最新成果，它是由美國麻省理工學院聯合瑞典查爾姆斯技術大學、林克平大學以及皇家技術學院等4所高校，共同開發的一種全新工程教育理念和實施體系。 CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)。它以工程項目的整個生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習課程。該理念是“做中學”、“理實一體化”和“基于項目的教育和學習”的集中概括和抽象表達，其注重培養學生的工程能力，包括個人的工程科學和技術知識，學生的終生學習能力、團隊交流能力和大系統調控等方面的能力。

CDIO工程教育模式對高職高專軟件類應用型人才培養模式創新啟示為：以市場需求為背景、以項目為主線、以學生為主體、以教師為引導的理論聯系實踐的課程架構、項目實踐模式和課程評估標準。

三、課程整體設計

1、“教學做一體化”

課程內容上我們將軟件企業中的實際工作作為教學的重要組成部分，將知識、理論和實踐集成為教學計劃的規定內容，通過“聽中學/看中學/做中學”使學生的動手操作能力與文化理論學習能力同步發展。

2、“學習過程與工作過程一體化”

按照職業崗位的工作過程及要求組織教學內容，以職業活動為導向，以完成崗位工作任務為載體，以真實（或仿真）的工作場景開展教學活動，將學生的學習過程與企業職業崗位的工作過程緊密結合，實現學習任務與工作任務密切對接，體現教學過程的職業性。

3、“員工、師生身份一體化”

CDIO理念提倡學生自主學習，要求教師的主要職能由“教”轉變為“導”。注重學生的主體地位，注重教師的主導地位，師生共同參與到一體化教學過程之中，一起探討理論知識和解決實踐中的各種疑難問題。這就要求教師既能動口、又能動手，既有理論知識、又有實際操作能力。教師應成為學生心目中的工程師的榜樣。

四、多層次項目設計的教學模式

根據CDIO的構思、設計、實施、運行幾個工程教育環節，并結合軟件類專業課程的項目化特點，我們從中總結出了項目構思與設計、項目實戰、客戶反饋、項目匯報與總結4個教學環節，針對這四個環節設計的項目都是模擬企業真實項目而來的。

1、項目構思與設計

為了減少理論講解，增加實踐課時，我們根據項目內容組織知識點，以理論夠用為原則遵循“回避難點、輕松入門、注重實踐”的教學理念。我們將Java教學組織分為三級模塊(見圖1)，一級模塊為任務驅動教學，二級模塊為項目載體實訓，三級模塊實戰歷練，保證學生達到學以致勝的目的。 下面具體說明教學設計機制。

將以Java技術實現的購物管理系統這一高度仿真企業實際工作的項目作為理論知識學習的項目載體。根據理論知識點和技能點將此項目分解為對應的子任務，要求學生學習完理論知識點和技能點后能夠獨立完成子任務（如圖2所示）。最終將所有子任務串聯實現整體項目，即稱之為以項目為載體的任務驅動式學習。

實戰歷練階段是Java課程整體實訓部分，用于檢驗整個教學效果和進行學生動手能力培養的關鍵階段。在項目載體完成以后，要求學生以5-6人一組為單位的開發小組進行拓展式項目實戰。教師此時作為客戶提出具體軟件需求，由學生擔任項目設計和實施者。實戰演練項目的評價是學生總體課程評價體系的重要組成部分。

2、項目實戰

這是在課程貫穿項目設計完成的基礎上開展項目設計制作的環節。學生開始進行分組和團隊合作。每組推選出一名小組長，作為確定項目經理。項目經理組織項目組成員進行需求分析、軟件設計、編碼、功能測試等工作，組員分工協作，也可獨立完成某一新知識型任務。為了避免學生在多個項目中重復擔任某一職責，要求每位學生在多個項目中從事不同的崗位。這樣既

能讓學生有機會扮演不同工作任務的角色，又能真實體現實際工作情境，對于培養學生協同工作能力大有好處。對于知識面較廣、難度較大的任務，可通過小組討論來解決，也可以咨詢教師，在教師團隊的指導下完成。在這個過程中，教師擔負著答疑和指導的任務，鼓勵學生們用不同方法完成任務，針對具體情況提出改進建議。通過這種方法，所有學生共同參與，協作完成，提高創作熱情，鍛煉交流與合作能力、學習和思考能力、解決問題和創造性思維能力。

3、客戶反饋

在項目進行到中期的時候，我們一般都安排反饋環節，讓每個工作小組介紹項目進展情況和問題解決情況。除項目組以外的同學和教師扮演客戶角色對項目進行評價。反饋之后，學生會看到自已作品的不足，自覺按照客戶需求對作品進行修改。這種客戶反饋是在培養學生客戶服務的意識，鍛煉學生工作的耐性，細致和考慮問題的全面性與多樣性。

五、教學效果

采用 CDIO 模式開展項目教學取得了明顯效果，主要體現為：

1、提高了教師動手能力

為了設計出符合CDIO教育理念的貼近企業工作需求的課程案例及教學項目載體，任課教師們通過深入企業一線實踐，參與實際項目開發等方式積累了豐富的項目開發經驗，提高了實踐操作技能和動手能力。

2、培養了學生的工（作）程能力

在重實踐性和探索性的教學理念下，以項目為主線組織教學內容將項目作為知識學習與技能訓練的載體引導學生進入實際的工作環境，切實解決實踐問題，初步掌握工程項目的一般設計流程，達到理解、消化、吸收的目的。學生團隊多次申報成功并圓滿完成省級大學生創新計劃項目，獲得評審專家的好評。

3、提高了學生的自學能力

CDIO 教育理念以工程項目為中心，學生在項目制作中不斷閱讀、查找、研究提供的學習資源，帶著問題尋找答案，提高了學習效率，鍛煉程序設計綜合能力和自主學習能力。在“全國軟件專業人才設計與創業大賽”Java高職組別中多次獲得省級與國家級大獎。

4、培養了學生的團隊交流能力

教學采取小組合作教學模式，在項目實現、運作之中，小組成員要進行項目總結交流，實現經驗分享，拓展所學知識從而提高團隊協作能力，增強了就業能力。■

參考文獻

［1］易著梁,黃偉.基于CDIO教育模式軟件技術專業項目教學實踐.計算機教育,2011(11):140-143