基于CDIO的通信工程專業教學改革和實踐

摘要：在分析應用型高校通信工程專業人才培養現狀的基礎上，結合通信工程專業CDIO工程教育改革，提出了基于CDIO教育理念的通信工程專業人才培養模式動態教學模型以及課程體系設置方案，并就專業培養方案、課程體系、教學方法改革、實踐環節、工程型師資隊伍建設進行了較為詳細的闡述。實踐表明，CDIO工程教育理念的引入強化了學生的工程應用能力、可持續發展能力及創新能力的培養，擴大了學生的知識面，提高了畢業生的就業競爭力。

關鍵詞：CDIO；培養模式；動態教學模型；課程體系；實踐能力

作者簡介：張粵（1966-），女，上海人，淮陰工學院計算機工程學院，副教授。（江蘇 淮安 223002）

基金項目：本文系淮陰工學院教學改革研究項目（項目編號：JYB200904）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0042-02

通信工程專業旨在培養學生具備通信技術、通信系統和通信網等方面的知識、能在通信領域從事產品開發、通信技術應用的高級工程技術人才，以滿足社會對通信工程技術人才的需求。雖然通信工程專業人才培養模式在不斷改革和發展，但還不能完全滿足當前市場對通信工程專業人才的需求。在教學和考核上往往重理論輕實踐，學生只是機械操作，不能提高學生的實踐動手能力以及推理能力，學生個性較強而與人溝通能力較差，缺乏團隊工作經驗，社會適應能力較差。當前的培養方案和課程體系不能適應通信技術迅速發展對學生知識體系、實踐能力和創新能力的要求，這些均造成了應用型院校所培養的通信工程人才不能滿足企業對應用型人才的需要，同時也造成了非常嚴峻的大學生就業形勢。鑒于此，應用型院校應根據社會經濟發展的需要創新通信工程專業人才培養模式，以提高學生的實踐能力和綜合素質，促進通信工程專業的可持續發展，培養具備國際視野、繼續學習能力以及敏銳洞察力的人才。而CDIO工程教育理念的引入為通信工程專業應用型人才的培養提供了一個良好的解決方案。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），[1-3]它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，激勵學生以主動的、實踐的、課程之間聯系的方式學習工程，從而培養學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力。

一、CDIO工程教育動態教學模型

以能力培養為目標的CDIO工程教育培養模式倡導將社會服務和課程學習有機地結合起來，通過計劃性的服務活動與結構化的反思過程，既滿足被服務者要求，又促進學生知識、技能的提高。[4]以來源于企業、科研中的項目或問題為載體實現學生知識、能力和素質的共同發展；以啟發式教學為主幫助學生明晰所學內容在學科知識、產品體系中的位置，探尋完善自身知識框架的方向和途徑，并通過項目化教學和設計將課程體系有機地、系統地結合起來，學生在導師及企業工程師的啟發下針對學科發展和工程現象提出科學或技術性問題，而此類問題又與所學的科學概念或工程知識相關聯，從而激發學生的求知欲望和探究興趣。在此過程中學生不僅掌握了所學知識，而且培養了學生獲取知識的能力、研究和創新能力、工程實踐技能。學校本著以學生綜合能力培養為目標，以適應產業和社會需求為導向，以產學研用合作為依托的原則，依據CDIO先進的工程教育理念以及自適應控制策略構建了如圖1所示的具有反饋調節功能的CDIO通信工程專業人才培養模式動態教學模型。

在此模型中，教學實踐活動本身是一個自我改進和自我完善的過程，需要企業的直接參與，其中包括企業的項目或課題以及不斷更新的專業知識。它是一個面向業界和社會開放的系統，即由企業、用人單位與學校共同制訂人才培養方案，參與教學計劃與課程體系的制訂、教學內容的建設以及專業實驗室、產學研基地的共建，并由社會與企業根據人才標準量化分析的評價體系對人才綜合能力進行評價，學校則根據評價結果以及通信工程產業發展的需求和最新變化及時完善課程體系，修訂計劃和教學內容，改進教學方法，使之更能適應企業發展需求，培養出符合現代通信企業要求的復合型高技術人才。[5]

二、構建專業課程體系

面向企業和業界需求調研，科學制訂通信工程專業知識與能力的基本架構；確定專業方向、規劃課程體系和課程群，實現校企聯合設計教學大綱與課程計劃，共同建設課程并根據應用的需求選擇專業教學內容中的知識點，從而實現學校與企業“零距離”的結合，以提高畢業生就業競爭力。根據應用型人才培養和專業特色的要求，以學生個性化發展為核心和未來職業需求為導向，以“應用系統、功能模塊、基本單元”為主線，以電子設計與仿真、通信基礎、無線通信、信號處理、軟件工程、創新設計6個項目模塊為主導，構建了基于CDIO的以“項目驅動、能力培養”為核心的通信工程專業一體化綜合課程體系，具體如圖2所示。其中，核心課程以確保專業理論知識、滿足人才培養規格為原則進行設置，使學生獲得可持續學習的基礎，由終結教育演變為終身教育。該課程體系通過項目模塊帶動專業課程建設，以理論教學與工程案例、工程實踐相結合的方式開展課程教學，激發學生的積極性及主動性；設計項目以團隊合作的方式展開，以培養學生的團隊合作精神、團隊交流能力及組織協調能力；采用探究式的教學方法設置科學問題以激發學生的學習興趣，引導學生思考，從而形成自己鮮明特色的專業方向，以符合IT人才市場對畢業生知識與能力結構的要求。

三、創新教育教學方法

在教學方法上根據通信工程CDIO教育理念實施人才培養模式，以工程項目為主線、教師為主導、學生為主體，改革以傳授學科知識為主的傳統工程教學模式，尤其是在講授應用理論與工程技術類課程時引入項目、案例以及現場教學等方法，通過理論知識與企業實際項目相關聯的學習化被動為主動，激發學生的學習興趣，并將學生課堂參與、課堂反饋、教師傳授知識系統性和知識更新性等作為評價標準；定期邀請相關企業的專業人士圍繞某一工程技術應用領域舉辦針對性強的知識講座或專題研討會，承擔工程實踐性較強課程的教學任務，以強化企業聯合辦學的積極性和參與度；以項目的形式將課題布置給學生，由學生在課堂上闡述項目的研究方案、技術路線、可行性以及研究預期成果，教師對學生成果進行講評，將課堂教學由傳統的教師主導型轉變成學生主導型。通過項目的設計、構思、實施過程進一步培養學生的工程推理和解決問題的能力、實驗觀察、數據分析、發現知識的能力和綜合思維能力。

四、改革實驗課程體系

根據CDIO工程教育理念將通信工程專業的實驗環節與產品開發生命周期——構思、設計、實現和運作緊密結合起來，設計由基礎性實驗、設計性實驗、綜合性實驗和專業創新性實驗組成的基于CDIO的通信工程專業多層次實驗課程體系。第一，在各層次的實驗中以完整項目作為案例將實驗的主要內容貫穿起來，亦即前一次實驗是后一次實驗的基礎，從而使實驗內容成為一個有機整體，進而提高學生的動手興趣和實驗效果；第二，優化實驗教學內容體系，基于CDIO教育理念將相關度較高的課程實驗設置成獨立的實驗課程，反之將單一課程實驗整合為按課程群劃分為不同門類的專業實驗，降低實驗內容的重復性，壓縮驗證性實驗，增加綜合性和設計性實驗教學內容，分層次分步驟開設創新實驗項目，擴展學生思維空間，強化個性發展；第三，積極與業內著名企業合作，共建實驗、實訓基地，并基于真實工程環境，推進通信裝備職業認證制，實現校企無縫對接；第四，構建開放式、創新型實驗教學模式，圍繞通信專業核心能力的培養自主開發各類適合學生課外科技創新的“積木式”功能模塊，并置于創新實驗室，由學生自主管理、使用和維護。結合大學生科技創新計劃、創業創新和學科競賽、參與教師項目研發、課外科技創新活動培養學生主動分析問題、解決問題的能力以及實踐動手能力和主動探索精神，增強工程實踐能力和綜合素質，實現學生從知識型向能力型、從專業型向素質型、從適應型向創造型以及從被動就業向主動創業轉變，使學生能適應通信工程專業技術迅速發展的要求，全面提高通信專業人才的培養質量。

五、強化教師綜合能力，推進本科生導師制

工程學科與其他學科的顯著區別在于其實踐性、集成性和創新性。工程實踐是工程學科的本質要求，是工程集成和工程創新的基礎。因此，基于CDIO的通信工程專業教學對教師提出了更高的要求，教師從知識的傳授者變成了知識的構建者，需要教師從項目設計的角度掌握該專業的發展方向和更加廣泛的知識面；作為項目的設計者，需要教師掌握廣泛的知識以完成項目方案的設計；作為實施過程的監控者，需要教師及時跟蹤項目的進展以及評價學生項目完成的質量，這都需要教師具有更加全面的知識、豐富的項目實施經驗以及更高的責任心，反過來也將有力地促進教師素質的全面發展。工科教師評價與考核由傳統的理論研究成果和發表學術論文逐步向工程項目設計、專利和成果轉化、產學合作、技術服務等過渡；進一步加強學校與企業的多層次、多方位合作，通過企業掛職、項目合作、技術咨詢與服務，強化教師與產業和社會的互動，了解企業對工程技術人才知識、能力、素質的要求，及時掌握先進的生產工藝、生產技術，提高教師的工程實踐能力、項目管理能力、團隊協作能力，為實施基于CDIO的通信工程專業應用型人才培養模式奠定良好的基礎。

由于實施CDIO項目的時間跨度長，為更好地實施CDIO工程教育理念，應組建穩定的指導教師團隊，根據不同年級、不同時期的學生有針對性地制訂目標任務、指導計劃、措施方法，使學生在學習過程中體驗到成功的快感，甚至理解工程技術的經濟價值；[6]建立教學質量網絡信息管理平臺，強化過程管理；推進本科生導師制的建設，實現全程、全員、全面的育人。

六、結語

CDIO工程教育理念的引入改變了傳統教學過程中粗放的學習過程，實現了由傳統理論知識傳授+實踐鍛煉分割化、條塊化的培養模式逐步向“知識傳授與能力培養”統一的一體化教育模式的轉變，使學生在學習專業基礎知識的基礎上培養了學生的創造性、思維能力、實踐應用能力和團隊協作精神。經過近幾年不懈的努力和踏實的探索與實踐，逐步完善了具有地方性應用型特色的人才培養模式，優化了課程教學體系，強化了學生的工程應用能力、可持續發展能力及創新能力的培養，擴大了學生的知識面，提高了畢業生的就業競爭力，畢業生也得到了用人單位的肯定和好評。同時，也為CDIO教學理念在通信工程專業人才培養方面的應用進行了有益嘗試。

參考文獻：

[1]查建中.工程教育改革戰略“CDIO”與產學合作和國際化[J].中國大學教學，2008，（5）.

[2]高雪梅，孫子文，紀志成.CDIO方法與我國高等工程教育改革[J].江蘇教育，2008，（5）：69-71.

[3]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高等教育，2009，（5）：86-87.

[4]羅高涌，張瑾.基于CDIO模式的校企合作辦學的工程應用型人才培養模式研究[J].高教探索，2011，（5）：71-75.

[5]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究，2006，（11）.

[6]顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO——清華大學創新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，（1）：11-23.

（責任編輯：王祝萍）