CDIO在地方性高校通信工程專業(yè)教學(xué)改革中應(yīng)用

李玲香梁小芝

(湖南科技學(xué)院 計(jì)算機(jī)與通信工程系，湖南 永州 425100）

0 引 言

以信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的高科技迅猛發(fā)展，既推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的發(fā)展，也引起了高等教育的巨大變革。通信工程作為理工科院校的一個(gè)熱門專業(yè)，旨在培養(yǎng)具備通信技術(shù)、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)等方面的知識，能在通信領(lǐng)域中從事研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營及在國民經(jīng)濟(jì)各部門和國防工業(yè)中從事開發(fā)、應(yīng)用通信技術(shù)與設(shè)備的高級工程技術(shù)人才以滿足社會(huì)對通信工程技術(shù)人才的需求。據(jù)有關(guān)人才市場交流中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，最近幾年IT行業(yè)通信工程人才需求量一直呈上升趨勢，但是相當(dāng)一部分大學(xué)畢業(yè)生就業(yè)困難，主要原因有兩個(gè)方面：一方面企業(yè)對工科院校培養(yǎng)出來的通信工程人才不甚滿意；而另一方面現(xiàn)在大學(xué)生的就業(yè)形勢非常嚴(yán)峻。如何解決這一矛盾，地方性院校應(yīng)根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，加大人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的力度，這樣才能提高學(xué)生就業(yè)率，促使學(xué)院可持續(xù)發(fā)展。CDIO[1]的工程教育模式是否適合通信工程人才培養(yǎng)，下面將進(jìn)行介紹與嘗試。

1.DIO的教育理念介紹

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會(huì)近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了 CDIO工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的國際合作組織。

CDIO 代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[1]。

CDIO 的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測評的12條標(biāo)準(zhǔn)[2]。瑞典國家高教署(Swedish National Agency for Higher Education) 2005年采用這12條標(biāo)準(zhǔn)對本國100個(gè)工程學(xué)位計(jì)劃進(jìn)行評估，結(jié)果表明，新標(biāo)準(zhǔn)比原標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)面更寬，更利于提高質(zhì)量，尤為重要的是新標(biāo)準(zhǔn)為工程教育的系統(tǒng)化發(fā)展提供了基礎(chǔ)。迄今為止，已有幾十所世界著名大學(xué)加入了 CDIO組織，其機(jī)械系和航空航天系全面采用 CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱，取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)歡迎。

3.立基于CDIO的科學(xué)課程體系

應(yīng)用型高校的“知識傳授與能力培養(yǎng)”統(tǒng)合在一體化的教育過程之中，需要改變原來理論知識傳授＋實(shí)踐鍛煉（實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)）的分割化、條塊化的培養(yǎng)過程。而 CDIO的工程教育模式顯然符合當(dāng)前高等教育改革的趨勢。CDIO教育理念適合不同的工科專業(yè)工程能力培養(yǎng)，CDIO工程教育模式的三級項(xiàng)目分解路徑[2]：

①一級項(xiàng)目：通過向企業(yè)調(diào)研，制定專業(yè)知識與能力的基本架構(gòu)；

②二級項(xiàng)目：課程群的支撐，規(guī)劃課程體系；

③三級項(xiàng)目：每門教學(xué)科目中的知識（點(diǎn)）的選擇，多方聯(lián)合設(shè)計(jì)教學(xué)大綱與課程計(jì)劃，建設(shè)課程。

本課程體系根據(jù)上述 CDIO的三級項(xiàng)目分解路徑，以培養(yǎng)個(gè)人能力（包括自學(xué)能力和創(chuàng)新能力）、協(xié)同工作能力和系統(tǒng)調(diào)控能力為主要目標(biāo)，以科學(xué)的課程（內(nèi)容）設(shè)置作為能力培養(yǎng)的載體，以科學(xué)的課程安排（進(jìn)度）促進(jìn)能力培養(yǎng)，建立科學(xué)的課程體系。目的是加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，提高學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐的能力，并通過課堂、實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐基地的有效設(shè)置保證培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)“零距離”，提高畢業(yè)學(xué)生就業(yè)率。同時(shí)符合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的定位和本專業(yè)特色。新的課程體系和培養(yǎng)模式如圖 1所示。

新的課程體系具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

第一個(gè)特點(diǎn)：新的課程體系側(cè)重于通信工程與電子工程，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，涉及通信工程專業(yè)多個(gè)研究方向，如信號及信息處理方面的研究、通信系統(tǒng)仿真方面的研究、通信電子電路或微機(jī)接口方面的研究、通信方面的軟件開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議研究等。加強(qiáng)了電路、電子系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，增設(shè)電子電路EDA（Electronic Design Automatic，電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)等課程，突出當(dāng)前電子技術(shù)新器件和新技術(shù)的應(yīng)用。

第二個(gè)特點(diǎn)：課程設(shè)置符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)和專業(yè)特色，在專業(yè)方向上形成自己的鮮明特色，同時(shí)畢業(yè)生能符合IT人才市場的需求要求。

第三個(gè)特點(diǎn)：核心課程保證了必需的專業(yè)理論，使學(xué)生獲得可持續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，由終結(jié)教育演變?yōu)榻K身教育。在終身學(xué)習(xí)過程中造就新一代勞動(dòng)者。

圖1.信工程專業(yè)核心課程培養(yǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

4.學(xué)方法和教學(xué)手段改革

以社會(huì)需求為目標(biāo)、以應(yīng)用能力的培養(yǎng)為主線設(shè)計(jì)通信技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案。要以學(xué)科發(fā)展為依托，以課程體系和教學(xué)改革為核心，以能力培養(yǎng)為主線，教學(xué)與科研結(jié)合，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

4.1.教學(xué)過程中重視計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)等教學(xué)手段

重視EDA軟件、DSP （Digital Signal Processing，數(shù)字信號處理）、MATLAB通信系統(tǒng)的分析和仿真軟件等在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的輔助作用。同時(shí)把電路設(shè)計(jì)中 FPGA（Field－Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）的應(yīng)用和嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)引入到課程體系的改革中來。以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

4.2.發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生如何主動(dòng)學(xué)習(xí)

由以講授為主向以自學(xué)為主轉(zhuǎn)變，改革填鴨式的單向灌輸以及一支粉筆和一塊黑板的傳統(tǒng)教學(xué)模式，逐步采用啟發(fā)式教學(xué)方法，教師給定學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)進(jìn)度，安排自學(xué)，要求學(xué)生寫自學(xué)筆記、完成作業(yè)，在習(xí)題中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。采用專題講座、答疑輔導(dǎo)、課堂討論等教學(xué)形式培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力。培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是教學(xué)方法和教學(xué)手段改革的核心，自學(xué)能力是創(chuàng)造能力和其他各種能力的基礎(chǔ)。

5.驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革

5.1.驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)——影響通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素

在通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，要求通信技術(shù)人員必須具有良好的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此為了培養(yǎng)合格的通信專業(yè)學(xué)生，除了要講授最新的理論知識外，還要通過大量的專業(yè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解、驗(yàn)證理論知識，了解其應(yīng)用。例如對“信號與系統(tǒng)”的教學(xué)，不能僅談理論，必須搭配相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證基礎(chǔ)理論，同時(shí)引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

綜觀通信工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)發(fā)展趨勢，存在三大矛盾：電子信息技術(shù)的快速發(fā)展與電子實(shí)踐教學(xué)落后

的矛盾；創(chuàng)新實(shí)踐能力的高要求與傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)落后的矛盾；教學(xué)多元化要求與實(shí)踐教學(xué)資源不足的矛盾。理論教學(xué)是對知識的傳授，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對學(xué)生進(jìn)行技術(shù)的傳授，而實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)就是對學(xué)生能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力和第一職業(yè)能力。

5.2.驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革——建立有鮮明特色的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)體系

通信工程專業(yè)要不斷完善實(shí)踐教學(xué)體系，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，大量開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，把工程化教育和學(xué)生實(shí)踐能力、應(yīng)用能力的培養(yǎng)落到實(shí)處。

5.2.1.新教育觀念

構(gòu)建“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)專業(yè)、重實(shí)踐、多目標(biāo)”人才培養(yǎng)體系和科學(xué)合理的實(shí)踐能力體系[3]，從整體上策劃每個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在知識、能力、素質(zhì)三方面構(gòu)建集課內(nèi)、外教學(xué)，理論和實(shí)踐教學(xué)為一體的教學(xué)培養(yǎng)模式，突出創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

5.2.2.驗(yàn)課程體系整合與優(yōu)化 以課群為單位建立課組基于CDIO教育理念，可以將單一課程實(shí)驗(yàn)整合為按課群劃分為不同門類的專業(yè)實(shí)驗(yàn)(含多門課程的綜合課程設(shè)計(jì))，增加了實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系整體優(yōu)化，從而使重組的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系成為相對獨(dú)立的教學(xué)體系，有獨(dú)立的教材、獨(dú)立的學(xué)分、獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教師，鼓勵(lì)學(xué)生提出更優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)解決方案有利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)分析解決問題的能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、主動(dòng)研究的探索精神。整合后減少了必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有利于貫徹因材施教的原則，有利于創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)、鼓勵(lì)個(gè)性發(fā)展，有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)實(shí)踐型人才的目標(biāo)。同時(shí)加強(qiáng)專業(yè)主干實(shí)驗(yàn)課實(shí)踐創(chuàng)新教育功能，分層次分步驟開設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，擴(kuò)展學(xué)生思維空間，增強(qiáng)創(chuàng)新能力。

5.2.3.施基于CDIO工程模式的科研項(xiàng)目為載體的實(shí)踐教學(xué)模式

抓住學(xué)生實(shí)踐能力結(jié)構(gòu)的中心地位和“解決問題”的能力培養(yǎng)。選拔部分優(yōu)秀并有余力的學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和教師科研工作，既提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立研究的能力，又解決了教師精力不足等問題。

5.2.4.青年教師專業(yè)實(shí)踐技能訓(xùn)練與學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合

為提高青年教師的專業(yè)知識、專業(yè)技能，促進(jìn)青年教師實(shí)踐能力提高及專業(yè)化發(fā)展，也為學(xué)院、學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的保證。結(jié)合大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”，ACM程序設(shè)計(jì)各種設(shè)計(jì)大賽，每名教師可帶1～3名學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐項(xiàng)目訓(xùn)練，項(xiàng)目完成形式可以為軟件、硬件、軟硬件相結(jié)合的方式，并組織成果競賽來促進(jìn)積極性。

5.2.5.施開放性多元化實(shí)踐教學(xué)模式[5]

① 組織學(xué)生積極參加各類競賽，在選題、申報(bào)、實(shí)現(xiàn)、總結(jié)等環(huán)節(jié)上適度引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。

② 建立固定的校外專業(yè)實(shí)習(xí)、培訓(xùn)基地，為學(xué)生提供實(shí)踐鍛煉的平臺，挖掘?qū)W校與市場的“零距離特征”。湖南科技學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程系已與北京渥瑞達(dá)科技發(fā)展有限公司、北京奧爾斯電子科技有限公司，上海捷普科技有限工公司、廣州達(dá)內(nèi)、湖南永州電信分公司建立校企合作實(shí)習(xí)（實(shí)訓(xùn)）基礎(chǔ)。這不僅為師生提供了實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)，而且為培養(yǎng)通信工程專業(yè)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提供了良好學(xué)習(xí)條件。

③ 建立寬口徑的實(shí)驗(yàn)平臺，加大開放實(shí)驗(yàn)室力度，實(shí)現(xiàn)在時(shí)間、空間上的全方位開放，培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能和利用所學(xué)知識進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的能力。

6. 論

本文對通信工程專業(yè)學(xué)生通信系統(tǒng)工程能力培養(yǎng)模式進(jìn)行了探討，提出在通信工程專業(yè)采用CDIO 教育理念課程體系設(shè)置改革和方案設(shè)計(jì)，建立科學(xué)的課程體系。把傳統(tǒng)的理論知識傳授＋實(shí)踐鍛煉（實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)）的分割化、條塊化的培養(yǎng)模式逐步向“知識傳授與能力培養(yǎng)”統(tǒng)合在一體化的教育模式轉(zhuǎn)換，確立新的教育理念。新的課程體系設(shè)置和計(jì)劃過程中，重視課程內(nèi)容改革和教學(xué)過程的優(yōu)化，在改革中突出能力，特別是對于應(yīng)用型工科學(xué)生，培養(yǎng)其系統(tǒng)工程能力技能是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，而創(chuàng)新能力是使學(xué)生獲得可持續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，由終結(jié)教育演變?yōu)榻K身教育。同時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，只有教學(xué)與科研相結(jié)合，才能建立一套科學(xué)的教學(xué)管理制度，這是地方性院校辦學(xué)質(zhì)量的重要途徑之一。

[1]王碩旺等.CDIO:美國麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式——基于對CDIO課程大綱的解讀[J].高等工程教育研究,2009, 28(4):116-119.

[2]http://www.chinacdio.cn/

[3]顧佩華等.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究,2008, (1):12-20.[4]趙韓強(qiáng)等.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系的探索與實(shí)踐[J].理工高教研究,2008,27（2）：68-70.