基于CDIO理念的《電子系統設計自動化》課程改革初探

汪志成 趙杰

摘 ? ?要： 針對電子類專業學位碩士研究生教學目標，將教學過程的參與者劃分為教師、基礎組（學生）、項目組（學生）、高年級組（學生）四個群體。基于CDIO理念設置電子系統設計自動化課程教學環節，通過各教學群體的相互協作，完成技能測試、分組、基礎培訓、項目構思、項目實施的全過程，探索工程應用類高層次專門人才的新型培養模式。

關鍵詞： 專業學位碩士 ? ?CDIO ? ?電子系統設計自動化 ? ?課程改革

在1999年以前，我國碩士研究生規模較小，主要是為教學科研崗位培養學術性人才。此后，為適應社會發展需要，開始逐步加強專業學位教育，培養實踐部門需要的應用型人才。自2009年開始我國明確提出推行將碩士研究生教育從以培養學術型人才為主向以培養應用型人才為主的轉變政策，實現研究生教育結構的戰略性調整。目前，專業學位碩士是我國研究生教育的一種重要形式。電子系統設計自動化課程作為電子類專業碩士培養的工具類課程，將其與CDIO理念結合，以項目制的形式驅動課程學習，將可較好地滿足對應用型、復合型、技能型高層次專門人才培養的需求。

1.專業學位碩士培養定位與CDIO的基本理念

根據國務院學位委員會的定位，專業學位教育是為培養理論與實踐相結合的創新型人才，即培養具有扎實理論基礎，并適應特定行業或職業實際工作需要的應用型高層次專門人才。專業學位教育的突出特點是學術性與職業性緊密結合，以專業實踐為導向，重視實踐和應用，在專業和專門技術上進行正規的、高水平訓練。然而，我國工科專業學位碩士培養中仍然存在不少問題，如重理論輕實踐、重視個人學術能力而忽視團隊協作精神、重視知識學習而輕視開拓創新的培養等問題。CDIO工程教育模式的提出為這一問題的解決提供了一種新的思路。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動、實踐、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養模式將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面。在專業學位碩士研究生教育中推行CDIO工程教育模式的改革，有助于改變傳統的以課堂教育為主的學習模式，培養與國際接軌的中國工程師。

2.電子系統設計自動化課程改革方案

電子系統設計自動化是電子與通信工程、儀器儀表專業學位碩士研究生的重要工具類課程，主要講述電子線路仿真、PCB設計、電路測試儀器設備等工具的應用，結合CDIO的教學理念，以項目制形式驅動課程教學，有望更好地促進學生掌握專業技能。

2.1 電子系統設計自動化課程教學環節設計

電子系統設計自動化課程教學環節主要分為技能測試、分組、項目構思、方案論證和項目實施五個階段，如圖1所示。

圖1 ? ?教學環節設置

2.1.1技能測試：主要通過問卷調查、電路識別與電路圖繪制現場測驗，掌握學生對于電子設計類工具軟件的掌握程度，以及在電路設計方面的項目經驗。

2.1.2分組：根據學生對電子設計類軟件的掌握程度，對學生進行分組，達到因材施教，進階式學習的目的。其中由具有一定電子線路設計基礎的學生組成項目組，每組6-8人;由對電子設計類軟件不熟悉的學生組成基礎組，每組6-8人，并針對基礎組學生進行基礎訓練，包括電路設計方法、電路仿真方法、PCB板制作與電路調試方法，完成基礎訓練后，可進階至項目組完成后續學習任務。

2.1.3項目構思：項目組學生通過兩種方式完成項目構思，第一種在上一年級已實施項目基礎上提出改進的設想;第二種則由學生通過調研討論提出新的項目需求，在此基礎上完成市場評估與方案設計。

2.1.4方案論證：項目組學生針對所設計方案進行公開學術報告，不同組別間學生相互提問，由于碩士研究生通常具有不同的本科專業背景，且來自不同的學校，可從不同角度對方案的可行性進行論證，以幫助完善方案。

2.1.5項目實施：分為兩個階段進行，第一階段以小組形式組織，按照項目方案進行項目研發，每周組織不同小組進行進展匯報，交流項目執行過程中面臨的困難，采用頭腦風暴方式相互啟發，推動項目順利進行;第二階段在第一階段已完成的項目研發基礎上，對已完成項目產品進行交叉測試與試用，根據不同組別人群的使用體驗提出項目修改意見，以完善項目設計。

2.2 電子系統設計自動化課程教學組織形式

以學生為主體，根據在教學過程中承擔的任務，將參與教學的群體分為教師、基礎組、項目組、高年級組四個類別，如圖2所示。

圖2 ? ?教學組織形式

2.2.1任務分配。教師在教學過程中主要承擔組織者的任務，對各個教學環節進行監督，并適時發現教學過程中的問題，針對學生薄弱環節調整階段教學任務，保證各個教學環節的順利實施;項目組同學作為任務執行者參與對基礎組學生的基礎培訓中，通過講座和一對一輔導的形式完成進階式的學習，教師在此過程中及時發現項目組同學和基礎組同學學習過程中存在的問題，進行適當干預，達到更好的學習效果。高年級組由上一年級已完成項目實施的學生組成，以講座形式對項目組同學傳授項目研發思路，與教師共同引導項目組同學完成方案設計。在此基礎上項目組同學分組完成項目實施過程。

2.2.2團隊協作。團隊協作主要體現在三個方面：首先，由項目組同學在對基礎組同學進行訓練的過程中，增進學生之間的了解與交流;其次，通過高年級同學講解已實施項目情況，讓項目組同學對于團系協作的組織形式有更直觀和深入的理解;最后，通過項目組同學共同調研確定項目方案和組織項目實施，完成團隊內部分工協作，不同團隊間相互對已研發產品進行體驗，完成團隊間的交流與協作。

2.2.3學科傳承。為保證學科方向的延續性，組織高年級學生對上一年度已完成項目進行講解，引導項目組學生在此基礎上對產品功能進行擴展，提出改進的設想，使學生體會產品更新換代的研發思路，同時促進不同年級學生之間的交流，在學科發展上保持一定的延續性。

2.3 電子系統設計自動化課程教學課時分配

根據各教學環節的設置，電子系統設計自動化課程分配40學時進行教學，教學課時安排如下表所示：

表 ? ?教學課時分配

如上表所示，課堂學時主要保證學生相互之間的交流，部分項目實踐工作尚需項目組成員在課外完成。

3.結語

按照專業學位碩士研究生培養目標，根據學生對技能的掌握程度劃分為基礎組、項目組，以學生為主體設置課程學習環節。通過項目組的講座公開課、一對一培訓，培養學生的個人交流與表達能力和團隊組織能力，讓基礎組學生在學習過程中實現階段學習目標、進階目標，形成合理的工程梯隊。通過教師和高年級組學生的引導，幫助項目組同學完成項目創意至實施的全過程，促進高年級與低年級學生之間的交流，保持學科的延續性，培養學生團隊協作能力;通過不同項目組之間交叉對項目研發成果進行測試、體驗、評估，培養學生的批判性思維與辯證思維能力，鍛煉學生的工程設計思維。

參考文獻：

[1]國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）[R].中華人民共和國教育部，2010-07-29.

[2]李美蓮.基于CDIO工程教育理念的電子信息工程專業人才培養[J].高等教育，2014（5）：135-136.

[3]朝陽，曹祁，杜樹旺等.基于 C&P-CDIO 模式的電子信息工程專業人才培養[J].高等工程教育研究，2013（2）：60-63.

[4]Eliathamby Ambikairajah1，Julien Epps，Ming Sheng，Branko Celler and Peter Chen.EXPERIENCES WITH AN ELECTRONIC WHITEBOARD TEACHING LABORATORY AND TABLET PC-BASED LECTURE PRESENTATIONS[J]. in Proc. IEEE ICASSP，volⅤ，pp 565-568，2005.

[5]C.D.Grant&B.R.Dickson.NEW METHODS OF TEACHING AND LEARNING FOR INDUSTRY-BASED PROFESSIONALS[J].in Proc.IEE，Savoy Place（London），2002：1-6.

基金項目：本文是江西省學位與研究生教育教學改革研究項目“基于CDIO理念的理工類專業型碩士研究生課程教育改革模式初探”（編號：JXYJG-2013-072）的成果之一。