计算机视觉课程设计范文

导语：如何才能写好一篇计算机视觉课程设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

设计教育要有一个时代意识，当前的艺术设计教育面临着一个全新的时代挑战。美国著名人类学家玛格丽特?米德将文化分为三种类型：一是“前喻文化”，即晚辈向长辈学习的时代;二是“共喻文化”，晚辈和长辈互相学习，共同成长;三是“后喻文化”，是长辈反过来向晚辈学习。[1]“信息时代”是美国麻省理工学院教授尼葛洛庞帝在《数字化生存》一书中提出的概念。[2]维基百科对信息时代的解释为“计算机时代或者数字时代。它是指在现时代，个人都有能力去自由传递信息，以及实时获取信息的这种特征......传统工业经济转变为以信息管理为主的知识经济，亦即信息化社会。”在信息时代，学习渠道更为多样，获取信息更加便利，知识更新的速度加快，教与学的需求和关系已经发生了微妙的变化。学习工具及环境发生了变化，授课对象发生了变化，在教学上“共喻文化”与“后喻文化”的情境更为突显，因此教学观念与方法也需要相应的做出革新。

一、当前计算机辅助设计教学存在的问题

计算机技术普及以来，很多高校艺术设计专业的计算机辅助设计课，被列为视觉传达专业开设的低年级基础技能课。为之后的设计专业课程做技术铺垫。通过教学活动中的观察和对教师学生访谈得知高校的计算机辅助艺术设计课普遍存在以下问题：

1.如何适应信息化环境

在信息资源不充足的情况下，课堂作为主要知识和信息来源，计算机辅助设计课内容较为偏重软件技能的传授。信息化的学习环境中，课外学习资源从某种程度上冲淡了课堂教学的技能知识部分的价值。因此为了避免教学资源浪费和低价值重复性教学劳动，课堂教学的侧重要有所转变。

2.如何应对知识碎片化

苏加特分析，在今后的大数据时代，只有三种最基本的东西对于学生是必须的：一是阅读、二是搜索、三是判断。现今的信息化技术条件让学生的学习资源成倍扩展，面对大量的公开课与视频教程，以及种种其他课外学习资源，学生们需要加强判断力和自身知识系统建构及管理能力。

3.如何应对知识更新

就视觉传达专业的计算机辅助课内容来讲，核心的知识点是相对稳定的，但随着软件技术的快速发展，知识是持续更新的，甚至要面对更多新开发的软件产品，课堂教学内容如何不滞后也是一个重要问题。

除了以上的问题之外，高校里还普遍存在课业负担重;知识的有效性和关联性弱;知识的转化率低等一系列的普遍问题。在高校视觉传达专业课程体系里，传统的计算机辅助设计课的定位就是解决学生的软件技能问题，为之后的标示设计、插画设计、界面设计等创意性较强的专业课做准备。课程功能比较单一，虽然课程会结合案例进行教学，但学生依然会感到枯燥，很多专业教师也不愿意上这类课。

二、计算机辅助设计课程改革的教学理念

数字化信息环境为大学生提供了更好的学习条件，可以让学生视野更加开阔，选择更加丰富。高校尤其是研究型大学中，视觉传达设计专业是一个应用性比较强的专业，计算机辅助设计应用技能是必须的。但是计算机辅助设计课如果只解决技能的问题，尤其在信息时代，其课堂的价值其实很低。所以课程改革的要求是能够传授有效技能的同时鼓励学生自主学习能力的提升及创新性思维。在知识层面，充分利用课外学习资源，课程的设计和实施要发挥课堂教学的优势和特点，避免重复性劳动。课程的教学改革期望达到3个效果：1、引导学生独立思考，培养原创意识， 锻炼解决问题的能力。2、引导学生根据自身需求，建构与管理自身的知识系统，成就学生的个性化学习效果。3、在课题实施和创作的过程中提高技能应用的水平，并能持续更新技能。要达到以上3个学习效果，计算机辅助设计课的改革提出了以下3个基本思路：

1.将技能的学习和训练融入创意项目实践过程中

作为一个设计专业的学生，一个创意的实现的过程往往是他们的乐趣所在和有效学习动力之一。将创意创作课题导入，贯穿计算机辅助设计课程可以避免学习过程中技能和创意的割裂，更能让学生在遇到实际问题，分析和解决问题的过程中体会学习的乐趣。由此看来计算机辅助设计课的主要形式可以转型为项目组织结合技术指导、信息整合与问题讨论，在做中学，在学中做。网络和书籍等课外学习资源可以作为课前的铺垫和课后的补充。

2.组织、引导与管理，重新定位教师的角色

教师角色的定位不应该只局限于知识的传授者，而是兼备教学活动的组织、引导与管理的职能。在笔者看来现在的大学生对于从网络获取知识有着较强的适应性，且对软件学习领悟的更快。在这样的前提下计算机辅助设计课的课堂教学可以导入相应难度的项目课题，教师是课题的组织者，策划与设计整个课程的课题及实施路径。教师在具备一定的知识积累和经验的前提下，推荐优质的教学资源，引导学生主动发现问题，独立思考，解决问题。教师作为教学活动的管理者，设置课堂教学活动规则，维护课堂秩序，调动学习气氛。依据当前学生的学习条件，自学可以设置为一个学生学习的环节与课堂教学结合起来。课堂的形式不再是一言堂，而是能够平等地讨论，一起面对难点、重点和知识更新的问题，以期达到教学相长的效果。这样一方面可以激发学生学习自主性，避免单一视野的局限性;另一方面实体课堂的时间可以更多地放在互动和探讨问题上，让学生在课题的实施过程中将知识内化。

3.分阶段地实施课程改革

改革的教学理念要落实，需要因课制宜。课程改革需要考虑整个学科发展的需要和课程本身的定位及目标，分阶段地落实与推进。计算机辅助设计课是视觉传达专业的一门基础课程，学科发展的趋势需要本课程突破单一技能学习的局限性，古话讲“授人一鱼，不如授人以渔”，掌握了学习方法、提高了知识更新和信息整理的能力，课程的作用力将扩展到整个职业生涯。课程改革的初级阶段，教师对于软件的具体的功能讲解及演示案例实际操作是必要的。在课程改革后续阶段，教师要给学生更多的主动权，以翻转课堂的形式引导其学习自主性，推进其学习的探究性及合作性。这样教师就可以把更多精力投入在课题的设计与教学活动的组织、引导和管理等工作上。分阶段地实施课程改革，可以让学生潜移默化地适应新的教学理念。

三、计算机辅助艺术设计课的教学改革实践

1.创作课题的设计及课外学习资源的分享

以本年度计算机辅助设计Photo Shop课为例，结合设计专业学生的特点，教师在课前设计了一个艺术课题――超现实主义视觉与寓言，作为创作的任务在教学的第一堂课上，分享了课题相关的设计网站、教程网站和图书作为课下学习资源，并鼓励学生扩展知识。艺术创作课题的设定融入了人文思考，既有主题性又有扩展性，要求通过计算机辅助设计进行创作，运用软件技术实现创意，在创作过程中将思想、美学、创意与技术融合起来，从而实现技术在图像文化上的介入。我们训练的不仅是技术，更是通过技术在美学和创意上的实现及思想的表达。创作课题――超现实主义视觉与寓言选题主要有以下几个依据：

1.1超现实主义是一种艺术表达的主张和风格，寓言是一种文学体裁。超现实主义视觉艺术和寓言在创作主张上有着共通性，即通过表象的提炼与重构来追求和传达内在的真实。本课题有一定的想象发挥空间，可以引发学生的人文思考，寓言可以联系当代的社会现象和自己的生活感悟进行联想和想象，可以有新解。这样在某种程度上也保障了学生创作的原创性。

1.2抽象的文字语言或概念转换为具象视觉语言是贯穿设计师整个设计生涯的一种必备的能力。因此课题的设定不论从技术层面还是从创意能力及表达能力层面的训练对学生的影响都是深远的。

1.3 Photoshop是一个强大的图像后期处理软件，学生对应本课题的创作，能够充分挖掘这个软件的功能，在提升应用技能的基础上也发挥了学生的创造力。

2.设置课堂的规则及学习路径，营造学习情境

围绕艺术课题，计算机辅助设计photoshop的课堂活动主要分为几个环节：

2.1课题相关作品案例分析

由教师带头示范超现实主义风格视觉作品案例的分析，后续每次课学生以组为单位，轮流进行收集案例的分享，要求内容不能重复。这就需要学生课下做资料搜集和分析的工作，每个人的信息来源不同，观看的角度和观点不同，这个环节的设置从某种程度上打破了每个人视野的局限性。

2.2软件的功能讲解及实例训练

这个环节在初学设计软件阶段是避不开的，教师引导性地讲解软件的主要功能，并鼓励学生结合课下学习资源进行知识扩展和补充，并在课堂上分享，课堂的实例训练让学生通过临摹学习技术和艺术结合的技巧，以备在自己的创作中有所发挥。

2.3重点难点总结及答疑

每一次课的结尾，教师都会以提问的方式将课堂上的重点、难点进行回顾和总结，并针对个别同学的提问进行答疑。

课堂围绕课题及技术、美学和创意的关系进行学习和各项能力训练，每一个环节之间相互联系。课堂营造了一个主动探索，独立思考，互动分享的学习情境，在技能掌握和训练的过程中，激发学生的创造力。

3.作品汇报及相互点评

从第二次课开始，我们每次课都要用Photoshop针对课题创作一幅作品。在教师的引导下，同学之间可以相互观摩及点评，充分调动课上的交流互动气氛。在课程的最后一次课，将让同学们结合图文并茂的课件，就自己的创作和学习所得进行一次综合的汇报，把自己的学习过程及知识结构整体梳理一遍。课件包含以下内容：（1）自己最得意的作品及作品的创意、制作过程;（2）关于创意、美学、科技三者关系的认识;（3）自己在这门课里所学到的东西。对于学生来说，最终的汇报是展示自我的一个舞台，很多人尽其所能地表现自己的个性、不同的思路和观点，在这个过程中，学生的信息整理的能力及口头表达的能力也得到了锻炼。

教师在课程改革的过程中了解到一些情况，比如学生觉得课程导入课题的方式能够促使他们主动思考和创作，但是感觉课程的节奏稍快，课时量有点少。摄影课如果能够排到这门课的前面，能够更大程度上保障创作素材的原创性。这些问题为我们课程改革进一步工作提供了依据，让我们意识到课时的设置与各门课程的排序可以更加优化，以后计算机辅助设计课程有可能转换为包含软件技能学习环节的专业设计课。

篇2

图像处理、图像分析、机器视觉和计算机视觉是彼此紧密关联的学科，其特点均具有很强的理论性和实践性。如果在教学中不重视实践教学或实践教学手段不力，都不利于学生创新能力和动手能力的培养。高校教师应重视理论教学的同时，更要重视实践教学，关键是要找到强有力的教学方式和教学手段，找到恰当的图像处理软件。Matlab科学计算软件具有丰富的图像处理工具箱[1-2]，目前被广泛1应用于图像处理的教学中。但是，机器视觉课程具有很强的理论和实践性，一些功能齐全的机器视觉软件，如Halcon和Open CV等软件的出现，为提高这些课程的实践教学效果提供了新的手段。本文将探讨如何应用Halcon软件改进实验教学方式和手段，并结合实例说明Halcon在机器视觉等课程教学中的应用。

1 机器视觉硬件系统概述

机器视觉系统[3]是基于机器视觉技术为机器或自动化生产线建立的一套视觉系统，图1为实验用机器视觉系统，包含摄像机、照明光源、镜头、图像采集卡和计算机组成。

2 Halcon概述

Halcon 软件是德国MVtec公司开发的一套完善的标准的机器视觉算法包[4]，是得到广泛应用的机器视觉集成开发环境，提供了1100多种具备突出性能控制器的库，如图像的运算、图像的几何与数学变换、滤波、色彩分析、Blob分析、形态学计算分析、3D校正等。Halcon软件保障与硬件无关，支持大多数图像采集卡及带有Directshow和IEEE 1394驱动的采集设备。

Halcon软件包含一个功能强大的交互式软件接口HDevelop，提供一个通用的浏览界面，访问不同的图像采集设备，支持Windows、Linux和Solaris运行环境，为用户搭建了快速有效的图像处理程序开发平台。它甚至可以从图像采集设备中实时捕捉图像。HDevelop拥有很多数据和图像检查的图形工具。它的图形用户界面支持多种显子语言。HDevelop具备语法检查，语法凸现，函数参数的合适取值，后续操作和替代算子建议，程序调试，完整的在线帮助等功能。Halcon软件还可以导出以C++、C#、C、Visual Basic或者VB.NET程序，以嵌入到其他程序中。

3 实验教学应用实例

在机器视觉等课程的理论教学中，我们的教学目的是让学生掌握相关的理论知识，在机器视觉等课程的实验教学阶段，我们更要培养学生的算法编程能力和实践应用能力。利用Halcon软件的高度交互式编程环境HDevelop，能编译和测试视觉处理算法，可以方便查看处理结果。再者，Halcon软件自带许多图像处理与机器视觉的相关案例，涵盖了图像处理与机器视觉基础知识的大部分内容[4]。我们在教授学生理论知识的同时，结合案例的讲解，使学生在掌握理论的同时熟悉实践过程，进而培养学生的编程实现能力。因此选择Halcon软件作为教学软件，成为培养学生图像处理和视觉处理算法编程能力和实践能力的又一重要手段。由于篇幅限制，这里仅以利用Blob分析算法实现车牌识别的实例来说明 Halcon软件在机器视觉与数字图像处理等课程教学中的应用。

Blob分析算法实现车牌定位识别程序如下：

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算子读入要识别的车牌图像，命名为Image，如图2所示；通过fill_interlace算子修改在采集图像过程中造成的两个半幅图像拼接的问题。接着，用threshold算子对图像进行阈值分割处理，分割出含有车牌的图像区域，灰度阈值范围为0～90；接着用connection算子将选择出来的区域进行相联，形成相连区域ConnectedRegions，如图3所示。处理后的图像除了车牌区域使我们的感兴趣区域外，其他的都为干扰区域，于是用算子select_shape通过限定width和height将车牌区域选择出来，如图4所示。车牌区域共有7个，从左至右排序后，利用现有Industrial_0～9A～Z字符库对车牌7个部分进行识别，用到算子do_ocr_multi_class_mlp。识别之后，利用for循环将结果用浅黄色字体显示在窗口中，实验结果如图5所示。

从上面的车牌识别实例可以看出，HDevelop交互编程环境中的函数概念清楚，用法明了，应用简单。由于每一个HDevelop算子的各个参数都可以在编程过程中及时调整和编辑，这样我们在实验过程中对程序进行单步调试，讲解重要算子的选择、调试和参数编辑，让同学们看到算法运行的每一个步骤，这样同学们就能很快掌握相关知识点。Halcon具备可实时查看图像属性的交互对话框，来查看程序中的参数设置，灰度直方图，特征值柱状图，放大镜和特征检测等。随着学生对HDevelop编写算法的掌握，后续的教学部分可以从HDevelop导出算法代码并集成到应用程序中，例如生成用户界面等，这样同学们就可以开发机器视觉程序，添加用户界面，集成调试生成可执行的应用程序。

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关键词：智能科学与技术；课程体系；培养管理

1背景

智能科学与技术是当前科学研究和工程实践的理论与技术发展的前沿领域，智能科学与技术专业是一个多学科交叉的跨应用领域专业Ⅲ。智能科学技术的发展将把整个信息科学技术推向“智能化”的高度，这正是当代科学技术发展的大趋势，对于这方面人才的需求也越来越迫切。智能科学与技术培养掌握坚实智能科学与技术基本理论和系统专门知识，具备作为工程师或领导者及公民的良好人文修养，具有从事科学研究、工程设计、教学工作或独立担负本专业技术工作能力，深入了解国内外智能科学与技术领域新技术和发展动向，能结合与本学科有关的实际问题进行创新研究或工程设计的高级专门人才。

高校应稳妥发展与完善智能科学与技术专业的本科生教育，夯实本科教育基础并积极创造条件，大力开展创新教学，努力培养学生的创新意识、创新精神和工程实践能力，使之成为具有系统技术基础理论、专业知识和基本技能，良好科研素质和较强创造能力的智能科学与技术工程师。

2教学计划与教学管理分析

智能科学与技术属于计算机类专业，其必修课程设计原则是使学生具备计算机科学与工程的基础理论知识，尤其是大类专业招生教学的院校，通识课程主要是数学、物理文化基础，强调扎实的自然科学基础。专业教学的特色体现在专业必修和专业选修课程，专业必修课一般分为数学基础和专业课程。计算机类专业数学基础课程一般包括线性代数、微积分、离散数学、微分方程、概率与统计、数值计算等；专业课程一般包括程序设计基础、高等程序设计、数据结构、操作系统、计算机组成与结构、数字电路与逻辑设计等。

2.1学分

本科培养计划的学分中，国内外大学学分总数趋势是逐步减少，追求少而精。国内院校一般在130～190学分之间，如北京大学为150学分，清华大学为1 70学分，东南大学与浙江大学均为160学分，还有16学时为1学分的，也有18学时为1学分的。

中国台湾的大学一般在130学分左右。台湾交通大学最低毕业学分为128学分，其中必修课程须达76学分（共同必修58学分+资工组核心须达分+（资工组副核心课程学分+另2组核心课程学分）），专业选修本系课程须达12学分，其他选修课程须达12学分，通识课程须达28学分（含外语课程必修8学分）。台湾“中央大学”为136学分，台湾“清华大学”为136学分，其中必修和必选学分126，其他与导师商量决定。

美国的大学各校差异较大。美国的学分计算有4学期制、两长一短制及两学期制，其中加州大学伯克利分校为120学分，麻省理工大学为90学分，加州大学洛杉矶分校为186学分，斯坦福大学为180学分。

2.2教学管理

在教学管理上，斯坦福大学给学生提供了非常宽松的自由发展空间。新生入校后不分专业、不分学院。除了医学院和法学院学生需要经过一定的选拔程序外，本科生可以在入学后的前一个学期适当时候随意选择专业，并且选择专业后允许更改，只要毕业时满足专业培养方案即可。

国内的浙江大学是较早实行按大类招生的学校之一，分为大类培养、专业培养和特殊培养3类，前两年不分专业，按学科分类集中培养。

台湾的大学专业也是按大类完成前期的基础课程，再分小专业完成各学程，包括基础课、核心课和进阶课。

教学分组是现在的主流课程架构，也是体现专业方向的主要形式，分组课程是体现专业特色的课程组。国内清华大学采用的是分组教学；台湾的大学基本上采用的是以教学方向分组的方式，台湾的大学教学分为课程与修业、学分学程。

2.3实验与实践教学

计算机类专业各大院校都强调课程实验与实验教学，而目前课程该如何进行教学？这不仅是实验问题，如何以工程教育专业论证为目标，怎样使教学目标达到毕业要求是关键。做中学是主流实验教学方式，尤其是美国的大学，大作业体现的是实验与理论教学的结合，是考查学生是否理解理论知识的重要途径。学生不仅能够学习扎实的数学和计算机专业知识，还进行大量的实践创新训练。麻省理工大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校、斯坦福大学都属于实践创新性教学模式。例如，斯坦福大学程序设计范式课程重点比较C、C++、Java的特点和难点，每1～2周有一次大作业，针对不同的任务，要求学生用不同的语言实现，使学生加深理解各类编程语言的应用场合；麻省理工大学的课程计划是必须先修12学分的实验课程，再修3门或4门核心课程，最后选择3门方向学科和1门关于该方向的实验课、2门专业拓展课。

3智能科学与技术课程体系分析

智能科学与技术课程体系在智能基础理论研究的基础上，需要安排基础性、通用性、关键性的智能技术研究，主要包括感知技术和信息融合技术；自然语言处理与理解技术；知识处理（认识）技术，包括知识提炼、知识分类、知识表示技术等；机器学习技术，特别是统计与规则相结合的学习技术；决策技术，即知识演绎技术特别是不确定推理技术等；策略执行技术，即控制与调节技术；智能机器人技术，特别是面向专门领域的智能机器人技术；智能机器人之间的合作技术；基于自然语言理解的智能人机交互与合作技术；智能信息网络技术。

国内最早创办智能科学与技术专业的学校包括北京大学，西安电子科技大学是第2批开始培养智能专业学生的院校。北京大学的本科教学计划中，专业必修课程（2分）包括：①专业数学/理论基础（15学分）：算法分析与设计、集合论与图论、概率统计A、代数结构与组合数学、数理逻辑；②硬件与系统基础（分）：数字逻辑设计、微机原理和信号与系统；③智能基础（5学分）：脑与认知科学与人工智能基础。专业限选课程（15学分）包括信息论基础、计算方法B、数字逻辑设计实验、微机实验、数据结构与算法实习、机器感知和智能处理实验、智能多媒体信息系统实验。选修组合课程（29～32学分）：学生按照自己的兴趣，参考智能的2个专业方向推荐专业课组合，自行选择，至少选修20学分的智能专业课程。公共核心+专业方向+新技术及其他：①公共核心课程（分）：智能科学技术导论、模式识别基础、生物信息处理、智能信息处理；②专业方向课程（11～15学分）：机器感知与智能机器人方向、智能信息处理与机器学习方向、新技术及其他。

西安电子科技大学智能专业主要课程包括电路分析理论、信号与系统、数字信号处理、数字电路及逻辑设计、模拟电子技术基础、微机原理与系统设计、数据结构、软件工程、人工智能概论、算法设计与分析、最优化理论与方法、机器学习、计算智能导论、模式识别、图像理解与计算机视觉、智能传感技术、移动通信与智能技术、智能控制导论、智能数据挖掘、网络信息检索、智能系统平台专业实验等课程及30多门选修课程。

建议各学校可以根据学院教学特色与实际需求，设计专业核心课程。北京大学偏重“信息处理”，湖南大学偏重“智能系统”，但需要强调的一个前提就是智能科学与技术专业属于大计算机类，更需要大EECS专业的基础。编程、电路、数学、数据结构、计算机系统这五大核心基础就是大EECS；其次是专业，计算机以系统结构、操作系统、网络、编译、数据库五大经典专业核心课为主，湖南大学的智能科学与技术专业强调系统，因此信号与系统、操作系统、嵌入式系统、人工智能是最基本的专业核心课，然后再分不同的分支。湖南大学智能科学与技术专业核心课程包括人工智能概论、机器学习、计算智能导论、模式识别、智能控制导论、智能数据挖掘、机器人学等；研究学位课程包括模式识别、人工智能等，主要体现为智能科学与技术基础（人工智能概论、机器学习、计算智能导论、模式识别）、核心（智能控制导论、智能数据挖掘）和应用（机器人学）。

4结语

（1）在课程计划实施过程中，教师需要遵循课程的时序图，即描述课程的进阶关系，从本科直到研究生，同时还可以实行一定的修课限制，如台湾交通大学计算机概论与程式设计和面向对象程式设计两科皆不及格者不得修数据结构与算法概论，若数据结构不及格不能修算法设计课程等。

（2）程序设计类课程用上机程序能力考试来设置合格条件，如台湾交通大学基础程式设计及格条件为通过“程式能力鉴定”，湖南大学则以CCF―CSP软件能力测试作为程序设计课程通过的考核标准。

（3）鼓励学生参与项目、竞赛等课外科技活动，如台湾“清华大学”的综合论文训练是由具有同等水平的项目训练成果或SRT（student research training）计划项目以及其他课外科技活动成果经认定后代替的。

（4）精炼的课程教学。核心课程应该精且必须加强课程实验，只有对方法和理论有正确的认识才能掌握这门课程，而动手完成实验才能真正融会贯通。麻省理工大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校的学生具备扎实的数学和计算机专业知识后，都需要进行大量的实践创新训练。

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关键词：CDIO工程教育理念；课程整体设计；项目教学

一、引言

我国正处于经济转型的关键时期，转变经济发展方式，刻不容缓，必须依靠科技和教育进步来推进，软件产业的发展有着举足轻重的影响。目前，除了示范性软件职业技术院校设有软件专业外，在全国1184所高职院校中8 0％以上的学校都开办了计算机专业，但是培养出能够适应企业需要的学生却很少。学生毕业后不能很快就业，需通过深化培训后才能就业。然而，前程无忧等国内专业的人才招聘网站的数据表明，IT职位需求量最大，接近总量的30％，这又表明IT人才供不应求。一方面是软件外包业飞速发展，软件工程师需求量大，另一方面是学生实践能力的欠缺。高职院校的软件开发类课程如何组织高效的教学，培养出企业真正需要的人才，在就业中体现职业教育的优势，已成为亟待解决的问题。针对这些问题，根据CDIO工程教育理念，结合我院实际教学情况，我对软件类课程的教学内容和教学方法进行了深层次的研究和探索。下面将以Java程序设计课程为例详细阐述如何在CDIO理念指导下组织教学。

二、CDIO工程教育模式的创新启示

近年来，CDIO工程教育模式成为国际工程教育改革的最新成果，它是由美国麻省理工学院联合瑞典查尔姆斯技术大学、林克平大学以及皇家技术学院等4所高校，共同开发的一种全新工程教育理念和实施体系。 CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)。它以工程项目的整个生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习课程。该理念是“做中学”、“理实一体化”和“基于项目的教育和学习”的集中概括和抽象表达，其注重培养学生的工程能力，包括个人的工程科学和技术知识，学生的终生学习能力、团队交流能力和大系统调控等方面的能力。

CDIO工程教育模式对高职高专软件类应用型人才培养模式创新启示为：以市场需求为背景、以项目为主线、以学生为主体、以教师为引导的理论联系实践的课程架构、项目实践模式和课程评估标准。

三、课程整体设计

1、“教学做一体化”

课程内容上我们将软件企业中的实际工作作为教学的重要组成部分，将知识、理论和实践集成为教学计划的规定内容，通过“听中学/看中学/做中学”使学生的动手操作能力与文化理论学习能力同步发展。

2、“学习过程与工作过程一体化”

按照职业岗位的工作过程及要求组织教学内容，以职业活动为导向，以完成岗位工作任务为载体，以真实（或仿真）的工作场景开展教学活动，将学生的学习过程与企业职业岗位的工作过程紧密结合，实现学习任务与工作任务密切对接，体现教学过程的职业性。

3、“员工、师生身份一体化”

CDIO理念提倡学生自主学习，要求教师的主要职能由“教”转变为“导”。注重学生的主体地位，注重教师的主导地位，师生共同参与到一体化教学过程之中，一起探讨理论知识和解决实践中的各种疑难问题。这就要求教师既能动口、又能动手，既有理论知识、又有实际操作能力。教师应成为学生心目中的工程师的榜样。

四、多层次项目设计的教学模式

根据CDIO的构思、设计、实施、运行几个工程教育环节，并结合软件类专业课程的项目化特点，我们从中总结出了项目构思与设计、项目实战、客户反馈、项目汇报与总结4个教学环节，针对这四个环节设计的项目都是模拟企业真实项目而来的。

1、项目构思与设计

为了减少理论讲解，增加实践课时，我们根据项目内容组织知识点，以理论够用为原则遵循“回避难点、轻松入门、注重实践”的教学理念。我们将Java教学组织分为三级模块(见图1)，一级模块为任务驱动教学，二级模块为项目载体实训，三级模块实战历练，保证学生达到学以致胜的目的。 下面具体说明教学设计机制。

将以Java技术实现的购物管理系统这一高度仿真企业实际工作的项目作为理论知识学习的项目载体。根据理论知识点和技能点将此项目分解为对应的子任务，要求学生学习完理论知识点和技能点后能够独立完成子任务（如图2所示）。最终将所有子任务串联实现整体项目，即称之为以项目为载体的任务驱动式学习。

实战历练阶段是Java课程整体实训部分，用于检验整个教学效果和进行学生动手能力培养的关键阶段。在项目载体完成以后，要求学生以5-6人一组为单位的开发小组进行拓展式项目实战。教师此时作为客户提出具体软件需求，由学生担任项目设计和实施者。实战演练项目的评价是学生总体课程评价体系的重要组成部分。

2、项目实战

这是在课程贯穿项目设计完成的基础上开展项目设计制作的环节。学生开始进行分组和团队合作。每组推选出一名小组长，作为确定项目经理。项目经理组织项目组成员进行需求分析、软件设计、编码、功能测试等工作，组员分工协作，也可独立完成某一新知识型任务。为了避免学生在多个项目中重复担任某一职责，要求每位学生在多个项目中从事不同的岗位。这样既

能让学生有机会扮演不同工作任务的角色，又能真实体现实际工作情境，对于培养学生协同工作能力大有好处。对于知识面较广、难度较大的任务，可通过小组讨论来解决，也可以咨询教师，在教师团队的指导下完成。在这个过程中，教师担负着答疑和指导的任务，鼓励学生们用不同方法完成任务，针对具体情况提出改进建议。通过这种方法，所有学生共同参与，协作完成，提高创作热情，锻炼交流与合作能力、学习和思考能力、解决问题和创造性思维能力。

3、客户反馈

在项目进行到中期的时候，我们一般都安排反馈环节，让每个工作小组介绍项目进展情况和问题解决情况。除项目组以外的同学和教师扮演客户角色对项目进行评价。反馈之后，学生会看到自已作品的不足，自觉按照客户需求对作品进行修改。这种客户反馈是在培养学生客户服务的意识，锻炼学生工作的耐性，细致和考虑问题的全面性与多样性。

五、教学效果

采用 CDIO 模式开展项目教学取得了明显效果，主要体现为：

1、提高了教师动手能力

为了设计出符合CDIO教育理念的贴近企业工作需求的课程案例及教学项目载体，任课教师们通过深入企业一线实践，参与实际项目开发等方式积累了丰富的项目开发经验，提高了实践操作技能和动手能力。

2、培养了学生的工（作）程能力

在重实践性和探索性的教学理念下，以项目为主线组织教学内容将项目作为知识学习与技能训练的载体引导学生进入实际的工作环境，切实解决实践问题，初步掌握工程项目的一般设计流程，达到理解、消化、吸收的目的。学生团队多次申报成功并圆满完成省级大学生创新计划项目，获得评审专家的好评。

3、提高了学生的自学能力

CDIO 教育理念以工程项目为中心，学生在项目制作中不断阅读、查找、研究提供的学习资源，带着问题寻找答案，提高了学习效率，锻炼程序设计综合能力和自主学习能力。在“全国软件专业人才设计与创业大赛”Java高职组别中多次获得省级与国家级大奖。

4、培养了学生的团队交流能力

教学采取小组合作教学模式，在项目实现、运作之中，小组成员要进行项目总结交流，实现经验分享，拓展所学知识从而提高团队协作能力，增强了就业能力。■

参考文献

［1］易着梁,黄伟.基于CDIO教育模式软件技术专业项目教学实践.计算机教育,2011(11):140-143