基于CDIO理念的1:1工程實踐教學體系

摘要2008年以來，我校以廣東省重點教學實驗室現代通信重點教學實驗室為依托，對信息類專業工程實踐教學體系和教學內容進行了一定的探索，提出了基于CDIO理念的1:1的工程實踐教學體系，三年的實踐教學改革效果證明，學生實踐能力提高效果明顯，部分學生已申請專利。

關鍵詞 實踐教學 體系創新機制 重點教學實驗室

中圖分類號：G642文獻標志碼：A

1:1 Engineering Practice Education System Based on the CDIO Concept

SUN Guoxi， ZUO Jinglong， LIU Jinsheng

(Guangdong University of Petrochemical Technology， Maoming， Guangdong 525000)

AbstractSince 2008， based on Guangdong Province teaching lab modern communication teaching lab， our school reformed the engineering practice teaching of Telecoms Specialized and proposed 1:1 engineering practice teaching system based on CDIO concept， three years of practical teaching effectiveness proved ability to improve students' practical effect is obvious， some students have applied for patents.

Key wordspractical teaching system; innovative mechanisms; key teaching laboratory

0 引言

CDIO是近年來國外工程教學的重要成果，國內的改革應用也屢見不鮮，但是，理論和實踐的教學應用必須從實際出發，從現有的情況條件出發，而不能生搬硬套。有鑒于此，我們從2008年開始依托我校省級重點教學實驗室現代通信重點教學實驗室，對信息類專業實驗教學體系做了改革，將CDIO理念應用到具體實踐教學中去，并針對目前師資設備情況做了大膽的調整，效果甚好。

1 現代通信重點教學實驗室和電子信息工程專業情況簡介

現代通信與重點教學實驗室隸屬于廣東石油化工學院，現代通信技術重點實驗室自2000年成立以來，廣東省和學校先后投入了四百多萬元，分別建起了通信技術實驗室、通信原理實驗室、通信網絡實驗室、通信硬件實驗室、程控交換實習室。2004年3月，現代通信實驗室通過了廣東省教育廳組織的評估并確定為廣東省高等學校教學重點實驗室。實驗室場地面積468平方米，設備總資產420萬；面向計算機與電子信息學院七個專業28班共1100多名學生，開出實驗課程11門，實驗項目數達103個，實驗人時數約5萬/年。

實驗室情況總結：（1）重點投資，基礎設備較齊全；（2）實驗室承擔繁重工作任務，實驗設備使用率高，但由于實驗室建立時間早，工作任務繁重，實驗設備老化嚴重；（3）實驗設備先進，對學生的動手能力培養具有積極影響；（4）實驗室管理完善，為實驗設備及實驗環境提供保證；（5）實驗室大型設備為教師科研提供設備保證。

電子信息工程專業是我校第一批通過學士學位評估的本科專業，2000年開始招生，目前在校班級8個，平均每班40人。目前電子信息工程專業專職教師一共11人，其中高級2人，中級8人，碩士以上占100%，平均年齡33歲。

專業情況總結：（1）專業建立較早，辦學經驗較豐富；（2）專業教師較年輕，接受最新技術強；（3）專業教師層次較高，能夠適應工程項目訓練要求。

2 實驗室機制創新和實踐教學體系改革

任何教學改革必須基于現有的教學環境和條件，脫離于現實環境的改革最終會落在空處。為了保障CDIO教學理念的實驗效果，考慮現有條件和硬件支撐，我們選取了電子信息工程專業和現代通信重點實驗室作為創新機制和實踐教學改革的試驗點。原因有以下幾點：

（1）師資的投入。CDIO理念是一種工程項目式的教學理念，它強化了主動性和創造性，對師資的要求非常高。它的應用成功與否，師資至關重要。電子信息工程專業的教師年齡低，層次高，對工程項目訓練接觸早，容易成功。

（2）硬件的支撐。CDIO的標準5、6說明了“設計-實現”經驗和工作場所。硬件的支撐是CDIO能否運作的必要條件。現代通信實驗室的設備較齊全，在項目實施時利于平衡，同時也有利于項目的多樣性和可擴展性。

（3）專業的教學體系較成熟。CDIO準則2、3、4說明了課程設置要求，包括學習目標、集成化課程設置和工程導論。為了達到較好的實驗效果，一個體系較成熟的專業顯然比一個新專業更利于有效改革。

當然，前述設備的老化、陳舊以及教師的年輕化，也不可避免地成為我們這次實驗需要克服的地方。

實驗室機制創新和實踐教學體系改革是在整個CDIO教學改革實驗相輔相成不可或缺的兩個部分。我們首先談談實驗室機制的創新。要想實現工程化實驗教學的目的，現行實驗室機制中還存在很多不合適的現象：一是課程教學的獨占性。由于實驗臺的專用性，特定的課程實驗要安排在特定的實驗室。二是工作量的不均勻性。不同的實驗室由于所承擔的教學班級數不同必然導致不同實驗室的教學工作量存在很大差異。三是設備維護的難度加大。大量的專業設備造成實驗室管理人員無法自己維修實驗設備，造成設備的損壞率加大。

如上所述，實驗室機制的改革要側重于資源的再分配和工作的綜合性。為此，我們對現代通信重點實驗室的管理機制作了如下的改革嘗試：

（1）實驗室資源和場地的深化整合。合理調整實驗設備，將三大主課中信號與系統實驗設備調至通信軟件分室，將單片機實驗設備調至通信硬件分室。將程控實習室擴展為創新實驗室，原有程控交換機不動，添加示波器、毫伏表、信號源等實驗配套儀器設備，配備部分實驗桌椅。

（2）師資力量的調整分配。將實驗教學和管理人員統分為軟件和硬件兩大部分，這是從專業特點出發，根據實際工程項目而分類的。由實驗室主任負責日常簡單維護管理，其他人員重點放在為學生服務，充分發揮實驗設備的利用率上，為開放性實驗做保障。

（3）二層次分類開放。CDIO教學模式以工程實踐為導向，為了滿足這一要求，傳統的實驗室管理模式已經難于應付。簡單地“開放”并不能達到CDIO教學模式的要求。因此，我們對實驗室開放體系做了改革，將學生分為多類，一類學生作為普通學生享受實驗室設備的開放，可以利用實驗室的通用設備在預定時間內完成開放性實驗，另一類學生則享受創新實驗室設備和時間的全方位開放，同時對實驗內容可以根據項目做相應調整。達到“因材施教，重點培養”的目的。

表1學科基礎課、專業課課時分布表

表2專業課課時分布表

實驗教學體系的改革是CDIO改革的重要內容，在實驗室機制理順后，教學體系的改革至關重要。考慮到電子信息工程專業學生的具體情況，我們在實踐教學體系中做了如下的改革嘗試：

（1）提出并實現1：1理論+實踐的教學比例。電子信息工程專業是工程實踐性極強的一個專業，為了達到CDIO模式改革的目的，有必要在可能的情況下加大實踐環節，根據專業的教師幾次論證和可行性分析，提出了1：1理論和實踐的教學改革，并在2010年人才培養方案中具體實現。

（2）“認知-設計-創新”，建立新的遞進式實踐教學體系。根據電子信息工程專業學生學習和掌握工程實踐知識和動手解決工程問題能力的需要， 以循序漸進的方式建立新的“認識—訓練—創新”遞進式實踐教學體系，同時改革課程、實驗、實習、實訓等。工業認識實習（一年級），工程基本訓練（二、三年級），綜合項目及創新訓練（三、四年級），形成一個完成的工程實踐教學體系。

（3）分層培養，實施金字塔式的培養模式。考慮到學生的具體情況，結合前述實驗室的二層次分類開放機制的改革，對學生逐年進行分類，根據學生興趣引導學生進入相關的項目組，同時有意識有計劃地將學生分出層次，其中較為優秀的學生經過考核后進入創新實驗室工作。

3 成果

在CDIO改革探索的過程中，許多問題沒有現成的經驗可供借鑒。我們在學校的支持下立項研究，對實驗室改革和教學改革遇到的問題，有針對性地加以解決，避免了盲目性，也提高了資源利用率，取得了較好的效果。

（1）最突出的表現形式是學生畢業設計的工程成品率極大地上升。以往電子信息工程專業的畢業設計往往以論文形式為主。隨著改革的深入，從2008年以來，電子信息工程專業學生畢業設計的成品率有很大的提高，2010年畢業設計60%的學生完成了工程實踐作品，工程設計和軟件開發的比例也第一次超過85%。這個結果說明實踐教學的改革是成功的，而且惠及面是廣泛的，也是受到學生歡迎的。

（2）學生的創新成果不斷涌現。2009年全國電子設計大賽電子信息工程專業學生獲廣東省二等獎1項、三等獎1項。2008-2010年獲校級創新實驗項目8項，項目成果評價優秀3項。2010年學生申請實用新型專利5項。2008年在老師指導下完成“IC卡實驗室門禁系統”開發，2009年在老師指導下完成“畢業設計系統開發”，2010年在老師指導下完成“現代通信與電子技術實驗示范中心申請網站”。金字塔式的培養使得部分學生在工程實踐的鍛煉上得到了更大地強化，從而得到更多更有意義的開發成果。

4 結束語

基于CDIO理念的1:1的金字塔型工程實踐教學體系在電子信息工程專業的實踐教學改革效果證明該方案切實可行，學生實踐能力提高效果明顯，下一步將計劃在本學院的其它專業進行落實推廣，使更多學生受惠于該項目的實施，切實讓學生受益，培養滿足社會需求的人才。