【CUIT网络工程导论】第1讲-工程教育及CDIO简介.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,网络工程学院,张仕斌老师,E-,Mail:,cuitzsb,2011年,2,月2,2,日,工程导论,2026/3/7 周六,1,本课程内容简介,第,01,讲：工程教育和,CDIO,简介,1,学时,第,02,讲：,信息对抗技术专业简介及人才培养方案,2,学时,第,03,讲：,信息对抗与网络安全概论,3,学时,第,04,讲：,讨论课（主题：信息对抗与专业，团队与个人）,2,学时,第,05,讲：,工程学概论（提出一个工程项目，要求如何做？三周后讨论）,3,学时,第,06,讲：,工程师的素质,3,学时,第,07讲：,工程项目解决方案,4,学时,第,08,讲：,工程项目管理（包括时间管理）,4,学时,第,09,讲：,技术创新与知识产权,2,学时,第,10,讲：,课程回顾与反馈，小组课堂辩论赛,4,学时,第,11,讲：,课程答辩,4,学时,2026/3/7 周六,2,第,1,讲 工程教育和,CDIO,简介,2026/3/7 周六,3,为何兴起工程教育？,2026/3/7 周六,4,经济全球化和产业升级对人才的需求,世界是扁平的,:,经济、产业、资源、市场、产品的流动,各国面临产业转型和升级的挑战与机遇,发达国家,：向产业链最高端转移（创业、创新）,新兴工业国家,（中国）：向中、高端转移（,ODM,）,发展中国家,：向工业化低、中端转移（劳动密集）,国际人才市场的需求发生变化,国际化,：符合跨国公司的用人标准,-,国际标准,质量,：创业型工程师,+,创新型工程师,vs,技术型工程师,数量,：大量工程师转向服务型产业,2026/3/7 周六,5,产业对人才的数量需求,产业升级对国内工程人才的需求,5,年内外企（,28,万家,3%,）在中国需要优秀毕业生的,60%,；只,40,为民族企业所用（,850,万家,97%,）,未来,10,年跨国公司在中国需要国际型管理人才,75000,，目前只有,3000,5000,，多数来自海外,IBM,大连公司计划,2007,年发展到,20000,人，至今只有,2100,人；按目前工作量缺编,500,人,全球性工程师和技师缺口,美国硅谷,50%,外国血统工程师,5,年西欧国家短缺工程师,250,万,-,日本缺少,50,万数字技术工程师,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,50%,的需求,比利时缺,40,ICT,人才,-,瑞典,1998,一个工程师位置,1.9,人申请，,2008,年减到,1.2,人申请,-,韩国、台湾,90%,高中毕业生读本科，极缺技术员和技师、技工,2026/3/7 周六,6,产业对人才的质量需求,工程师所应具有的能力和素质,美国波音公司提供,较好掌握工程科学基础知识（数学、物理、生物，化学）,较好了解设计和制造流程,具有复合学科和系统的观点,基本了解工程实际知识（经济学、商务、历史、环境、顾客及社会需求）,较好的沟通能力（写作、口头交流、图形、理解别人）,高道德水准,批判性、创新的思维能力，既能独立思考，又能博采众家之长,具有自信和能力去适应多变快变的环境,具有终身学习的愿望和求知欲,深刻了解团队工作的重要性及具备能力,2026/3/7 周六,7,21,世纪工程师的能力素质,无所不知,迅速发现所需信息并判断其价值与转化为知识的能力,无所不能,熟练掌握工程基础知识和工具迅速进入所需解决问题,在任何地方与任何人共事,具有沟通和团队合作能力、了解全局和局部环境条件以和他人有效工作,想象力及变理想为现实,具有企业家精神、想象力和管理能力，准确扑捉市场,需求、开发新的解决方案、一竿子插到底；企业家型工程师，而不是单纯技术型工程师,多数工程师创新，而不是少数精英创新,2026/3/7 周六,8,工程教育与产业需求的差距和问题,欧美发达国家工科生源严重不足,工程教育与产业需求脱节,中国工程教育的特殊性,-,工科生源丰富、优秀，工程教育规模最大,-,极度扩招带来的资源不足和快速成长的痛苦,-,传统的教育理念（,Education vs.“,教育”,),-,办学机制、培养目标、课程体系、师资、教学内容和方法、评,估体系和机制与产业需求严重脱节,-,国际化程度低,-,严重的质量问题反映在人才市场和产业发展上,2026/3/7 周六,9,国内外获得工程学士学位数量对比,2026/3/7 周六,10,工程教育的走势,个人能力、团队能力、产品,-,流程,-,系统的建造能力,学科知识,1950s,前,:,实践,1960s:,科学与实践,1980s:,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,2026/3/7 周六,11,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 country 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 Institute 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,8,13,13,巴西,11,25,20,墨西哥,2,拉美,南美,3,15,10,中国,25,30,20,菲律宾,10,15,25,印度,20,25,35,马来西亚,亚洲,10,20,10,俄国,15,30,50,波兰,20,40,50,捷克,30,50,50,匈牙利,中欧和东欧,通才,金融,/,会计,工程师,国家,地区,通才,通才,2026/3/7 周六,12,各国工程师达到国际标准比例,出处：,Michael E.Porter,，“,THE COMPETITIVENESS INDEX:WHERE AMERICA STANDS”,，,Council on competitiveness,2026/3/7 周六,13,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,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、团队能力、产品,-,流程,-,系统的建造能力,2026/3/7 周六,14,工科教育发展战略之一：做中学,做中学：杜威提出的学习方法论,杜威,(John Dewey),：现代美国教育家,基于项目的学习：工程教育的教学方法论,CDIO,：”基于项目的学习“的一种模式,2026/3/7 周六,15,三个核心问题,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、能力和态度,(Knowledge,Skill,Attitude),？,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,(Learning Outcome),是什么？,2026/3/7 周六,16,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,背景环境,(Context),下的团队工作中发挥重要作用。,CDIO,工程教育模式（,Initiative,）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，并可满足学生和社会的需求。,其特点是：,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，即我们希望获得的教学效果。,2026/3/7 周六,17,CDIO,简介,CDIO,工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。,从,2000,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,Knut and Alice Wallenberg,基金会近,2000,万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了,CDIO,工程教育理念，并成立了以,CDIO,命名的国际合作组织。,CDIO,代表构思（,C,onceive,）、设计（,D,esign,）、实现（,I,mplement,）和运作（,O,perate,）,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。,CDIO,培养大纲将工程毕业生的能力分为,工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力,四个层面,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。,2026/3/7 周六,18,CDIO,的理念不仅继承和发展了欧美,20,多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了,具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的,12,条标准,。,瑞典国家高教署,(Swedish National Agency for Higher,Educa,2tion),2005,年采用这,12,条标准对本国,100,个工程学位计划进行评估，,结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量，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,CDIO,组织，其机械系和航空航天系全面采用,CDIO,工程教育理念和教学大纲,，取得了良好效果，按,CDIO,模式培养的学生深受社会与企业欢迎。,2026/3/7 周六,19,CDIO,工程教育改革的核心内容,CDIO,工程教育改革方法理念,目标,理念,实施,评估,输出,学科要求,工程要求,社会要求,CDIO,工程教育改革的具体内容（一）,目标：,以,CDIO,教学大纲（,syllabus,）为目标的基本框架。,理念：,以产品、过程和系统的,CDIO,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,2026/3/7 周六,20,1,个愿景（,vision,）,1,个大纲,(Syllabus),对学生,4,个层面的能力要求,12,条标准,(12 Standards),对是否实践,CDIO,教学理念的判定标准,改革从培养目标、课程计划、教与学、实践场所、教师能力提高、学生能力评估和改革质量评估等全方位进行,CDIO,工程教育改革的具体内容（二）,CDIO,工程教育改革的愿景,为学生提供一种强调工程基础、建立在真实世界的产品和系统的,构思设计实现运行,(,CDIO,),过程的环境基础上的工程教育，把学生培养成能够,:,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）,理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响（态度）,2026/3/7 周六,21,CDIO,工程教育改革的大纲（一）,复杂的工程系统（,level 1:,技术）,有成熟思维的个体（,level 2:,个人）,基于工程环境的现代团队（,level 3:,团队交流）,构思设计实施运行（,level 4:,CDIO,）,CDIO,大纲的,4,个层面,(4 levels):,1.,技术知识和推理,能力,(technical Knowledge and 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.,个人职业能力和态度,(personal&professional skills&attitude),2.1,工程推理和解决问题的能力,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,21.5,解决方法和建议,2.2,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,实验性的探索,2.2.4,假设检验与答辩,2.3,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,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,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,2026/3/7 周六,22,CDIO,工程教育改革的大纲（二）,3.,人际交往能力：团队工作和交流,（,Interpersonal skills:teamwork&communications,）,4.,企业和社会环境下的构思、设计、实施和运行系统,(CDIO in the enterprises and societal context),3.1,团队工作,3.1.1,组建有效的团队,3.1.2,团队工作运行,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,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,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,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,企业与商业环境,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,4.3,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,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,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,4.5.5,测试，证实、验证和认证,4.5.6,实施过程的管理,4.6,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,2026/3/7 周六,23,CDIO,改革的,12,条标准（一）,背景环境,以,CDIO,为工程教育的背景,学习效果,经利益相关者认定的,CDIO,教学大纲,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,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,设计,-,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。,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,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,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,2026/3/7 周六,24,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,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,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,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,CDIO,改革的,12,条标准（二）,2026/3/7 周六,25,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,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、实现和运行,(C-D-I-O),中的某个环节或全部过程。所以，以,CDIO,为背景环境是设置目标和实现目标途径最自然的方式,工程师需要具备哪些知识、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,CDIO,？首先要回答两个中心问题：,构思,设计,实现,运行,目标,概念设计,初步设计,施工设计,元件制造,系统整合、测试,全生命支持,演化,-,商业战略,-,技术战略,-,客户需求,-,目标,-,竞争,-,项目计划,-,商业计划,-,需求,-,功能,-,概念,-,技术,-,构建,-,平台计划,-,市场定位,-,法规,-,供应商,-,承诺,-,需求定位,-,模型开发,-,系统分析,-,系统解构,-,界面要求,-,元件设计,-,需求确认,-,失效和预案分析,-,确认设计,-,硬件制造,-,软件编程,-,资源,-,元件测试,-,元件改进,-,系统整合,-,系统测试,-,改进,-,取得认证,-,投产,-,交货,-,销售和铺货,-,运行,-,物流,-,客户服务,-,维护与维修,-,回收,-,升级,-,系统改进,-,产品家族扩张,-,退休,2026/3/7 周六,26,CDIO,改革要在专业层面上才能真正体现它的精髓（知识、能力和素质的一体化培养）,CDIO,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,CDIO,的全部，如：,基于问题的学习（,problem based learning,）,基于项目的学习（,project based learning,）,主动学习方法（,active learning,）,CDIO,不是：,典型案例组织教学（或解剖麻雀）,CDIO,同一些已有的概念有联系，但具有不同的内涵，如：,产学合作或产学研合作,“做中学”,2026/3/7 周六,27,教材,工程导论,讲义（见,PPT,）,2026/3/7 周六,28,教学参考书目,1,中国,CDIO,网站：,,/,2,国际,CDIO,网站：,,www.cdio.org,/,3,教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会：,www.sec-CIO,时代网：,,/,8,中国安全网：,,/,9,互联安全网：,周六,29,12,张仕斌等编著网络安全技术,M,北京：清华大学出版社，,2004.8,13,张仕斌等编著网络安全基础,M,北京：人民邮电出版社，,2009.12,14,张仕斌等编著网络安全实用技术,M,北京：人民邮电出版社，,2010.12,15,北京大学计算机系统信息安全研究室：,infosec.cs.-/namp,2026/3/7 周六,30,20,绿盟科技网站：,21,RAID,网站：,www.raid-symposium.org,22,SHPHOS,网站：,周六,31,32,防火墙介绍和评论网站：,,33,Symantec,公司网站：,34,McAFee,网站：,35,Check Point,公司网站：,36,PGP,网站：,37,ISS,公司网站：,38,IETF,工作组网站：,www.ieft.org,39,绿色软件站：,40,黒鹰安全网：,network_security_zone/2007/0820/460866.shtml,43,国家计算机病毒应急处理中心：,www.antivirus-,2026/3/7 周六,32,祝：,同学们在新的学期里，学习进步！,2026/3/7 周六,33,