（CUIT网络工程导论）第1讲-工程教育和CDIO简介.ppt

1、【CUIT网络工程导论】第1讲-工程教育和CDIO简介本课程内容简介本课程内容简介 第第01讲：工程教育和讲：工程教育和CDIO简介简介 1学时学时第第02讲：讲：信息对抗技术专业简介及人才培养方案信息对抗技术专业简介及人才培养方案 2学时学时第第03讲：讲：信息对抗与网络安全概论信息对抗与网络安全概论 3学时学时第第04讲：讲：讨论课（主题：信息对抗与专业，团队与个人）讨论课（主题：信息对抗与专业，团队与个人）2学时学时第第05讲：讲：工程学概论（提出一个工程项目，要求如何做？三周后讨工程学概论（提出一个工程项目，要求如何做？三周后讨论）论）3学时学时第第06讲：讲：工程师的素质工程师的素质

2、 3学时学时第第07讲：讲：工程项目解决方案工程项目解决方案 4学时学时第第08讲：讲：工程项目管理（包括时间管理）工程项目管理（包括时间管理）4学时学时第第09讲：讲：技术创新与知识产权技术创新与知识产权 2学时学时第第10讲：讲：课程回顾与反馈，小组课堂辩论赛课程回顾与反馈，小组课堂辩论赛 4学时学时第第11讲：讲：课程答辩课程答辩 4学时学时 产业升级对国内工程人才的需求产业升级对国内工程人才的需求5 5年内外企（年内外企（2828万家万家,3%,3%）在中国需要优秀毕业生的）在中国需要优秀毕业生的60%60%；只；只4040为为民族企业所用（民族企业所用（850850万家万家,97%,

3、97%）未来未来1010年跨国公司在中国需要国际型管理人才年跨国公司在中国需要国际型管理人才7500075000，目前只有目前只有3000300050005000，多数来自海外多数来自海外IBMIBM大连公司计划大连公司计划20072007年发展到年发展到2000020000人，至今只有人，至今只有21002100人；按目前人；按目前工作量缺编工作量缺编500500人人全球性工程师和技师缺口全球性工程师和技师缺口美国硅谷美国硅谷50%50%外国血统工程师外国血统工程师5 5年西欧国家短缺工程师年西欧国家短缺工程师250250万万-日本缺少日本缺少5050万数字技术工程师万数字技术工程师,猎头公

4、司用高额签约奖金争夺猎头公司用高额签约奖金争夺德国培养工程师只满足西门子公司德国培养工程师只满足西门子公司50%50%的需求的需求比利时缺比利时缺4040ICTICT人才人才-瑞典瑞典 19981998一个工程师位置一个工程师位置1.91.9人申请，人申请，20082008年减到年减到1.21.2人申请人申请-韩国、台湾韩国、台湾90%90%高中毕业生读本科，极缺技术员和技师、技工高中毕业生读本科，极缺技术员和技师、技工21世纪工程师的能力素质世纪工程师的能力素质 国内外获得工程学士学位数量对比国内外获得工程学士学位数量对比 工程教育的走势工程教育的走势个人能力、团队能个人能力、团队能力、产品

5、力、产品-流程流程-系系统的建造能力统的建造能力学科知识学科知识1950s前前:实践实践1960s:科学与实践科学与实践1980s:科学科学2000:CDIO工程师同时需要这两维，工程教育必须能提供这两维工程师同时需要这两维，工程教育必须能提供这两维适合聘用的人才占申请者百分比适合聘用的人才占申请者百分比1.Suitability rates empirically based on 83 interviews with human-resources(HR)professionals working in countries shown.2.Mexico is the only countr

6、y where interview results were adjusted to 20%(form 42%)for engineers and to 25%(from 35%)for finance/accounting employees-since interview base was thinner and risk of misunderstandings high.Source:Interviews with HR managers,HR agencies,and heads of global-resourcing centers;McKinsey Global Institu

7、te analysis如果贵公司需要100人，在100个具有适当学位的申请者中你们能聘用到多少称职的人聘用到多少称职的人81313巴西巴西112520墨西哥墨西哥2拉美南美31510中国中国253020菲律宾菲律宾101525印度印度202535马来西亚马来西亚亚洲102010俄国俄国153050波兰波兰204050捷克捷克305050匈牙利匈牙利中欧和东欧通才通才金融金融/会计会计工程师工程师国家国家地区地区通才通才通才通才各国工程师达到国际标准比例各国工程师达到国际标准比例出处：Michael E.Porter，“THE COMPETITIVENESS INDEX:WHERE AMERIC

8、A STANDS”，Council on competitiveness产学合作-办学机制，国际化-办学战略目标做中学-教学方法论，培养五种能力和综合素质三者互相支撑，互相融合，有机集成，缺一不可工程教育改革战略框架工程教育改革战略框架国际化产学合作符合国际标准的人才培养目标做中学个人能力、团队能个人能力、团队能力、产品力、产品-流程流程-系系统的建造能力统的建造能力工科教育发展战略之一：做中学工科教育发展战略之一：做中学n 做中学：杜威提出的学习方法论n杜威(John Dewey)：现代美国教育家n 基于项目的学习：工程教育的教学方法论n CDIO：”基于项目的学习“的一种模式 当代社会需要

9、培养什么样的工科毕业生？当代社会需要培养什么样的工科毕业生？工科毕业生应掌握怎样的知识、工科毕业生应掌握怎样的知识、能力和态度能力和态度(Knowledge,(Knowledge,Skill,Attitude)Skill,Attitude)？其水平应达到什么样的程度？其水平应达到什么样的程度？换句话说，工程教育所希望得到的教学效果换句话说，工程教育所希望得到的教学效果(Learning(Learning Outcome)Outcome)是什么？是什么？现代工程师必备哪些能力？现代工程师必备哪些能力？工程师必须具备广泛的个人能力、人际沟通能力以及工程师必须具备广泛的个人能力、人际沟通能力以及产品

10、、过程及系统的构建能力，这些能力保证学生在实际的社产品、过程及系统的构建能力，这些能力保证学生在实际的社会和企业会和企业背景环境背景环境(Context)下的团队工作中发挥重要作用。下的团队工作中发挥重要作用。CDIOCDIO工程教育模式（工程教育模式（InitiativeInitiative）为我们提供了一种）为我们提供了一种新的教育方法，有助于解决工程教育普遍存在的问题，并可满新的教育方法，有助于解决工程教育普遍存在的问题，并可满足学生和社会的需求。足学生和社会的需求。其特点是：其特点是：第一次全面描述了现代工程师所需的知识第一次全面描述了现代工程师所需的知识、能力及态度的完整内容，即我们

11、希望获得的教学效果。、能力及态度的完整内容，即我们希望获得的教学效果。CDIO CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从从20002000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得研究获得Knut and Alice WallenbergKnut and Alice Wallenberg基金会近基金会近20002000万美元巨额资万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了助，经过四年的探索研究，创立了 CDIO CDIO 工程教育理念，并成立了工程教育理念

12、，并成立了以以 CDIOCDIO命名的国际合作组织。命名的国际合作组织。CDIO CDIO代表构思（代表构思（C Conceiveonceive）、设计（）、设计（D Designesign）、实现）、实现（I Implementmplement）和运作（）和运作（O Operateperate）,它以产品研发到产品运行的生它以产品研发到产品运行的生命周期为载体命周期为载体 ,让学生以主动的、让学生以主动的、实践的、实践的、课程之间有机联系的课程之间有机联系的方式学习工程。方式学习工程。CDIOCDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、工程基础知识、个人

13、个人能力、能力、人际团队能力和工程系统能力人际团队能力和工程系统能力四个层面四个层面,大纲要求以综合的大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。CDIO CDIO 的理念不仅继承和发展了欧美的理念不仅继承和发展了欧美2020多年来工程教育改革的多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的施以及检验测评的1212条标准条标准。瑞典国家高教署瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher(Swedis

14、h National Agency for Higher Educa 2tion)Educa 2tion)20052005年采用这年采用这1212条标准对本国条标准对本国100100个工程学位计划进个工程学位计划进行评估，行评估，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量，尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础。尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础。迄今为止，已有几十所世界著名大学加入了迄今为止，已有几十所世界著名大学加入了CDIOCDIO组织，其机械组织，其机械系和航空航天系全面采用系和航空航天系全面采用C

15、DIOCDIO工程教育理念和教学大纲工程教育理念和教学大纲，取得了良，取得了良好效果，按好效果，按CDIOCDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。模式培养的学生深受社会与企业欢迎。n 目标：目标：以以CDIOCDIO教学大纲（教学大纲（syllabussyllabus）为目标的基本框架。）为目标的基本框架。n 理念：理念：以产品、过程和系统的以产品、过程和系统的CDIOCDIO全生命周期作为工程教育的背全生命周期作为工程教育的背景环境。即，目标的选取、教育过程、教育方法、评估标准都要景环境。即，目标的选取、教育过程、教育方法、评估标准都要以产品、过程、系统的生命周期作为参照基础，知识、能力、

16、态以产品、过程、系统的生命周期作为参照基础，知识、能力、态度的选取和评估标准均以此为判定标准度的选取和评估标准均以此为判定标准n 1 1个愿景（个愿景（visionvision）n 1 1个大纲个大纲 (Syllabus)(Syllabus)对学生对学生4 4个层面的能力要求个层面的能力要求n 1212条标准条标准 (12 Standards)(12 Standards)对是否实践对是否实践CDIOCDIO教学理念的判定教学理念的判定标准标准 掌握更扎实的技术基础知识（知识）掌握更扎实的技术基础知识（知识）领导新产品、过程和系统的建造与运行（能力）领导新产品、过程和系统的建造与运行（能力）理解

17、研究和技术发展对社会的重要性和战略影响（态度）理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响（态度）复杂的工程系统（复杂的工程系统（level 1:level 1:技术）技术）有成熟思维的个体（有成熟思维的个体（level 2:level 2:个人）个人）基于工程环境的现代团队（基于工程环境的现代团队（level 3:level 3:团队交流）团队交流）构思设计实施运行（构思设计实施运行（level 4:CDIOlevel 4:CDIO）1.1.技术知识和推理能力技术知识和推理能力 (technical(technical Knowledge and reasoning)Knowledge and

18、 reasoning)1.1 相关科学学知识1.2 核心工程基础知识1.3 高级工程基础知识2.2.个人职业能力和态度个人职业能力和态度 (personal&(personal&professional skills&attitude)professional skills&attitude)2.1 2.1 工程推理和解决问题的能工程推理和解决问题的能力力2.1.1发现问题和表述问题2.1.2 建模2.1.3 估计与定性分析2.1.4 带有不确定性的分析2.1.5 解决方法和建议2.2 2.2 实验和发现知识实验和发现知识2.2.1 建立假设2.2.2 查询印刷资料和电子文献2.2.3 实验性

19、的探索2.2.4 假设检验与答辩2.3 2.3 系统思维系统思维2.3.1 全方位思维2.3.2 系统的显现和交互作用2.3.3 确定主次与重点2.3.4 解决问题时的妥协、判断和平衡2.4 2.4 个人能力和态度个人能力和态度2.4.1 主动性与愿意承担风险2.4.2 执着与变通2.4.3 创造性思维2.4.4 批判性思维2.4.5 了解个人的知识、能力和态度2.4.6 求知欲和终身学习2.4.7 时间和资源的管理2.5 2.5 职业技能和态度职业技能和态度2.5.1 职业道德、正直、责任感并勇于负责2.5.2 职业行为2.5.3 主动规划个人职业2.5.4 与世界工程发展保持同步 3.3.

20、人际交往能力：团队工作和交流人际交往能力：团队工作和交流（Interpersonal skills:teamwork Interpersonal skills:teamwork&communications&communications）4.4.企业和社会环境下的构思、设计、实施和企业和社会环境下的构思、设计、实施和运行系统运行系统 (CDIO in the enterprises(CDIO in the enterprises and societal context)and societal context)3.1 3.1 团队工作团队工作3.1.1 组建有效的团队3.1.2 团队工作运行

21、3.1.3 团队成长和演变3.1.4 领导能力3.1.5 形成技术团队3.2 3.2 交流交流3.2.1 交流的策略3.2.2 交流的结构3.2.3 书面的交流3.2.4 电子和多媒体交流3.2.5 图表交流3.2.6 口头表达和人际交流3.3 3.3 使用外语的交流使用外语的交流3.3.1 英语3.3.2 其他区域工业国的语言3.3.3 其他语言4.1 4.1 外部和社会背景环境外部和社会背景环境4.1.1 工程师的角色和责任4.1.2 工程对社会的影响4.1.3 社会对工程的规范4.1.4 历史和文化背景环境4.1.5 当代课题和价值观4.1.6 发展全球观4.2 4.2 企业与商业环境企

22、业与商业环境4.2.1 重识不同的企业文化4.2.2 企业战略，目标和规划4.2.3 技术创业4.2.4 成功地在一个组织中工作4.34.3系统的构思与工程化系统的构思与工程化4.3.1 设立系统目标和要求4.3.2 定义功能、概念和结构4.3.3 系统建模和确保目标实现4.3.4 开发项目的管理4.4 4.4 设计设计4.4.1 设计过程4.4.2 设计过程的分段与方法4.4.3 知识在设计中的利用4.4.4 单学科设计4.4.5 多学科设计4.4.6 多目标设计（DFX）4.5 4.5 实施实施4.5.1 设计实施过程4.5.2 硬件制造过程4.5.3 软件实现过程4.5.4 硬，软件集成

23、4.5.5 测试，证实、验证和认证4.5.6 实施过程的管理4.6 4.6 运行运行4.6.1 运行的设计和优化4.6.2 培训与操作4.6.3 支持系统的生命周期4.6.4 系统改进和演变4.6.5 弃置与（产品或系统）生命终结问题4.6.6 运行管理n背景环境背景环境 以CDIO为工程教育的背景n学习效果学习效果 经利益相关者认定的CDIO教学大纲n一体化课程计划一体化课程计划 相互支撑的学科体系、知识和能力培养一体化n工程导论工程导论 引导学生对工程的兴趣，并为工程能力培养打下基础n设计设计-实现的经验实现的经验 理解CDIO的结构与顺序、适应工程实践、理论知识和职业兴趣联系起来。n工程

24、实践场所工程实践场所 一体化CDIO学习的基本资源，学生为中心、社会学习n一体化学习经验一体化学习经验 同时学习技术基础知识和工程能力的经验n主动学习主动学习-操作、运用、分析和判断概念，如合作和小组讨论、演示、辩论、概念提问、学习反馈，模仿工程实践进行如设计实现项目、仿真、个案研究等经验学习n学习考核学习考核 考核机制对学习有直接的导向作用，多元（知识+能力）考核项目达到多元的培养目标n专业评估专业评估 对改革计划实施自身的评估，确定实施的效果和达至预期目标的效率，促进持续改进n提高教师的工程实践能力提高教师的工程实践能力 现有教师大多缺少工程实践背景，他们需要提高工程能力n提高教师的教学能

25、力提高教师的教学能力 CDIO要求达到工程知识和CDIO能力双重效果，教与学的方法都需要改变要知道工程师需要具备什么样的知识、能力和态度，就要看现代工程师都在做些什么工作n 现代工程师总是在领导或具体从事产品、过程或系统的现代工程师总是在领导或具体从事产品、过程或系统的构思、设计、实现构思、设计、实现和运行和运行(C-D-I-O)(C-D-I-O)中的某个环节或全部过程。所以，以中的某个环节或全部过程。所以，以CDIOCDIO为背景环境是为背景环境是设置目标和实现目标途径最自然的方式设置目标和实现目标途径最自然的方式n 工程师需要具备哪些知识、能力和态度？工程师需要具备哪些知识、能力和态度？n

26、 工程教育应如何使学生具备这些知识、能力和态度工程教育应如何使学生具备这些知识、能力和态度？为什么要采用为什么要采用CDIOCDIO？首先要回答两个中心问题：？首先要回答两个中心问题：构思构思 设计设计实现实现运行运行目标目标概念设计概念设计初步设计初步设计施工设计施工设计元件制造元件制造系统整合、测试系统整合、测试全生命支持全生命支持演化演化-商业战略商业战略-技术战略技术战略-客户需求客户需求-目标目标-竞争竞争-项目计划项目计划-商业计划商业计划-需求需求-功能功能-概念概念-技术技术-构建构建-平台计划平台计划 -市场定位市场定位-法规法规-供应商供应商-承诺承诺 -需求定位需求定位-

27、模型开发模型开发-系统分析系统分析-系统解构系统解构-界面要求界面要求-元件设计元件设计-需求确认需求确认-失效和预案分析失效和预案分析-确认设计确认设计 -硬件制造硬件制造-软件编程软件编程-资源资源-元件测试元件测试-元件改进元件改进-系统整合系统整合-系统测试系统测试-改进改进-取得认证取得认证-投产投产-交货交货-销售和铺货销售和铺货-运行运行-物流物流-客户服务客户服务-维护与维修维护与维修-回收回收-升级升级 -系统改进系统改进-产品家族扩张产品家族扩张-退休退休 n CDIOCDIO改革要在专业层面上才能真正体现它的精髓（知识、能力和素质的一改革要在专业层面上才能真正体现它的精髓

28、（知识、能力和素质的一体化培养）体化培养）n CDIOCDIO采用一系列已经为人所用的学习方法，但这些方法本身不代表采用一系列已经为人所用的学习方法，但这些方法本身不代表CDIOCDIO的全部，如：的全部，如：基于问题的学习（基于问题的学习（problem based learning）基于项目的学习（基于项目的学习（project based learning）主动学习方法（主动学习方法（active learning）n CDIOCDIO不是：不是：典型案例组织教学（或解剖麻雀）典型案例组织教学（或解剖麻雀）n CDIOCDIO同一些已有的概念有联系，但具有不同的内涵，如：同一些已有的概念

29、有联系，但具有不同的内涵，如：产学合作或产学研合作产学合作或产学研合作“做中学做中学”教材教材 工程导论工程导论讲义（见讲义（见PPTPPT）教学参考书目教学参考书目 1 1 中国中国CDIOCDIO网站：网站：http:/ 2 国际国际CDIOCDIO网站：网站：http:/www.cdio.org/http:/www.cdio.org/3 3 教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会：教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会：http:/www.sec- 4 中国信息安全博士网：中国信息安全博士网：http:/ 5 中国信息安全人才网：中国信息安全人才网：http:/www.cis-

30、6 中国中国ITIT实验室：实验室：http:/ CIO7 CIO时代网：时代网：http:/ 8 中国安全网：中国安全网：http:/ 9 互联安全网：互联安全网：http:/ 10 中国信息安全网中国信息安全网(中安网中安网)：http:/ 11 麦可思人力资源信息管理咨询公司网站：麦可思人力资源信息管理咨询公司网站：http:/12 12 张仕斌等编著网络安全技术张仕斌等编著网络安全技术MM北京：清华大学出版社，北京：清华大学出版社，2004.82004.81313张仕斌等编著网络安全基础张仕斌等编著网络安全基础MM北京：人民邮电出版社，北京：人民邮电出版社，2009.122009.12

31、14 14 张仕斌等编著网络安全实用技术张仕斌等编著网络安全实用技术MM北京：人民邮电出版北京：人民邮电出版社，社，2010.122010.121515北京大学计算机系统信息安全研究室：北京大学计算机系统信息安全研究室：http:/infosec.cs.http:/ http:/www.china- nmap 程序员联合开发网站程序员联合开发网站：http:/ http:/ PointCheck Point公司网站：公司网站：http:/http:/3636PGPPGP网站：网站：http:/http:/3737ISSISS公司网站：公司网站：http:/http:/3838IETFIETF工作组网站：工作组网站：http:/www.ieft.orghttp:/www.ieft.org3939绿色软件站：绿色软件站：http:/http:/4040黒鹰安全网：黒鹰安全网：http:/