電氣信息類專業(yè)的工程教育模式探索

王萌?施艷艷

摘 要：針對高等學校電氣信息類專業(yè)的特點，在深入理解CDIO工程教學教育模式的基礎上，構建適合電氣信息類專業(yè)的工程教學體系，并對具體實施方法進行詳細探討。CDIO工程教育模式可以加深學生對理論知識的理解，鍛煉學生解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和團隊合作精神。實踐表明，CDIO工程教學教育模式是一種切實有效的實踐教學形式，為工程教學教育的改革指引了方向。

關鍵詞：工程教學；CDIO；電氣信息類專業(yè)

1.引言

在當前高等學校工科學生的工程教育過程中，兩個不斷增長的需求之間存在著看似不可調(diào)和的矛盾。一方面，工科生在取得學位前需要能夠熟練掌握更多的理論知識；另一方面，年輕的工程師必須具備更強的人際交往能力和系統(tǒng)的專業(yè)技能，使他們能在工程應用和實際生產(chǎn)中發(fā)揚團隊精神并發(fā)揮個人作用。[1]然而，我國傳統(tǒng)工科教育中存在重視理論教學，輕視實際應用的問題，過度強調(diào)知識學習過程，對專業(yè)技能和學生素質(zhì)重視不夠。

受到傳統(tǒng)工科教育模式的影響，電氣信息類專業(yè)的實驗課程往往是為了驗證相關理論知識的內(nèi)容。整個教學過程均以教師為中心，學生只是被動地跟著教師的計劃，學習相關的實驗技術和手段。這使得學生的理論應用水平和實際創(chuàng)新能力難以提高。為了使電氣信息類專業(yè)的學生更適應未來社會的快速發(fā)展，該專業(yè)的工程教育改革勢在必行。

為解決以上問題，電氣信息類專業(yè)的工科學生必須建立起新的工程教學教育模式。近年來，歐美等教育發(fā)達國家倡導CDIO工程教育模式。CDIO包括產(chǎn)品構思、產(chǎn)品設計、項目實施和項目操作四個過程。[2]為了提高工科生在基本技能和實際運用中的創(chuàng)造性意識，本文結(jié)合多年的教學經(jīng)驗和先進的CDIO教育理念，探討了CDIO在電氣信息類專業(yè)教學實踐中的應用。

2.CDIO教育模式

作為高等學校本科工程教育的最新成果，CDIO是由麻省理工學院等四所高等學校經(jīng)過幾年的探索提出的對工程教學教育模式進行改進的新型教育理念。電氣工程師可以根據(jù)CDIO模式利用所學的知識和技能解決電力行業(yè)中的實際問題。CDIO是一種新的工程教學教育模式，它以新產(chǎn)品開發(fā)的整個過程為依據(jù)，使學生能夠通過學習和實踐，了解專業(yè)課程之間的本質(zhì)聯(lián)系，掌握實際工程應用的原理和技能。[3]

CDIO主要培養(yǎng)工科生的學習、實踐和分析解決問題的能力。此外，多人合作研發(fā)和成員溝通水平也是CDIO的教育內(nèi)容。在整個過程中，老師只進行項目工作協(xié)調(diào)和技術指點，通過CDIO模式激勵學生的研習樂趣，提高創(chuàng)新實力。CDIO的教學模式契合歐美發(fā)達國家對工科教育的要求，是一種創(chuàng)新的教學框架和教育思想，并已成為一個普遍的國際工程教育模式。

高等學校電氣信息類專業(yè)工科教育的任務是培養(yǎng)學生成為合格的現(xiàn)代電氣工程師，能夠參與工程項目的構思、設計、實施和操作的各個階段。[4]構思階段包括客戶需求、相關技術、法規(guī)、企業(yè)戰(zhàn)略和商業(yè)計劃。設計階段的重點是創(chuàng)新的設計內(nèi)容，包括項目計劃、項目圖紙和具體實現(xiàn)方法。實施階段是指設計到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換，包括硬件設計、軟件編碼、系統(tǒng)測試和產(chǎn)品驗證。實施階段，為產(chǎn)品或系統(tǒng)提供預期價值，包括系統(tǒng)維護、產(chǎn)品升級、可循環(huán)利用和產(chǎn)品報廢等。通過采用主動和體驗式的學習方法，參與CDIO訓練的工科生具有更好的職業(yè)發(fā)展能力和自我價值的認知，且具有批判意識。CDIO訓練還能夠吸引和激勵工科生，使工科生具備創(chuàng)造力和領導力，并具有成就感。工科學生經(jīng)過大學階段的CDIO訓練，更適合企業(yè)對專業(yè)人才的需求，事業(yè)上可以獲得長足的發(fā)展。另一方面，了解CDIO工程教學教育的企業(yè)更愿意雇傭那些具有CDIO訓練背景的工科畢業(yè)生。

3.CDIO實踐教學體系

根據(jù)電氣信息類專業(yè)在人才培養(yǎng)方面的要求和目標，建立了CDIO實踐教學框架，主要包括三個環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)包括課程實驗和設計。課程實驗貫穿于整個學期，與課程的理論學習相結(jié)合。短期的課程設計是為了評估整個課程的掌握情況。第一環(huán)節(jié)重點強調(diào)對基本技能的訓練。第二環(huán)節(jié)是科研訓練。通過科研項目的訓練，學生的電路分析和系統(tǒng)設計能力大大提高。第二環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生工程能力的主要組成部分。第三環(huán)節(jié)包括在電氣相關企業(yè)的工程實踐和論文設計。重點鍛煉工科生在工程實際和創(chuàng)造性等方面的能力。另外，在教學實踐的改革中，可結(jié)合“大學生創(chuàng)新性實驗項目”，積極地指導工科生申報校級、省級或者國家級相關的研究項目。項目堅持以學生為主導地位，教師通過實施過程中的監(jiān)督和指導確保項目的最終完成，鼓勵學生在項目研究過程中合理安排時間，勤于總結(jié)，發(fā)表研究論文并申請專利。

在詳細的實行過程當中，首先，按照學校實驗室的具體情況，進行管理體系以及運行制度的深入完善和改進，增強專業(yè)課程研究中心的建設。開放硬件實驗室，并配備相應的軟件支持，如Matlab、OrCAD、Protel以及CCS等，作為學生參加各種課程實驗和設計以及創(chuàng)新活動的重要場所；其次，根據(jù)不同的科學研究方向，各教師均應建立專門的研究室，同時為了使學生能夠充分融入到教師的研究方向中，還可以成立不同的研究小組。這些研究室主要用來幫助工科學生參與到實際的項目組中進行科學研究。教師則主要負責指定具體的科研方向和研究任務的分工，并對學生進行適當?shù)闹更c，從而提高工科學生的科研創(chuàng)造能力和研發(fā)水平；再次，帶領學生去電氣相關部門進行參觀和實習，聘請專業(yè)人士來校講座，鼓勵本科生積極參與各種級別的電子設計大賽等，創(chuàng)建本科生參與科學研究、社會實踐和理論創(chuàng)新的平臺；最后，開展校企聯(lián)合培養(yǎng)項目，學生可以到相關電氣企業(yè)實習，從而在實習過程中了解項目開發(fā)過程和做事方法，養(yǎng)成良好的生活習慣，并培養(yǎng)深層次的團隊合作精神，進而提高學生的就業(yè)競爭力。

4.結(jié)論

本文以CDIO實踐教育體系為基礎，對高等學校電氣信息類專業(yè)的工程教育改革進行了研究。通過不斷地探索，該教學體系不斷完善，學生的實踐能力、就業(yè)能力和整體素質(zhì)得到了進一步提高，就業(yè)形勢明顯好轉(zhuǎn)。總之，CDIO工程教學模式在電氣信息類專業(yè)的本科生培養(yǎng)方面獲得了良好的效果，并得到了廣泛的認可，提高了畢業(yè)生的就業(yè)競爭力，滿足了企業(yè)對專業(yè)人才的需求。

參考文獻：

[1]中國工程院教育委員會. 探尋中國工程教育改革之路——“新形勢下工程教育的改革與發(fā)展”高層論壇紀要[J].高等工程教育研究，2007（06）：43—47.

[2]顧佩華，沈民奮，李升平.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2008（01）：12—20.

[3]Ian Yellowley，Peihua Gu.Design Directed Engineering Education [J].Proceedings of the Canadian Enginneering Educatiao Association，2011（09）.

[4]陶勇芳，商存慧. CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J]. 中國高教研究，2006（11）：81—83.

（作者單位：河南師范大學物理與電子工程學院）endprint