基于CDIO的電子信息工程專業實踐教學改革

王建波

(商丘師范學院 電子電氣工程學院，河南 商丘,476000)

CDIO是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等4所大學創立的工程教育理念，代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)4部分[1]，結合電子信息工程專業培養要求，它以產品或項目研發設計到運行的工程流程為教學過程，通過實踐與理論的有機結合，充分理解課程間的聯系，掌握實踐技能，培養學生的綜合素養和工程實踐能力，實現工程教育目標.

商丘師范學院屬地方性本科院校，向應用型教育轉型被確立為學校“十三五”規劃的重要內容，轉型發展的改革正如火如荼開展.本文以商丘師范學院電子信息工程專業學生培養目標為依據，結合地方經濟發展對人才的要求及商丘師范學院實際，按照CDIO的工程教育理念對電子信息工程專業的實踐課程體系、教學模式進行改革研究.

1 電子信息工程專業人才培養模式現狀分析

電子信息工程專業是一個寬口徑的專業，涉及知識面廣，地方性本科院校因升本時間不長，往往培養目標不清晰，同時受師資和實習實訓設備等的限制，在人才培養模式上存在較多問題，主要表現在：(1)注重理論教學，實踐環節較少或不成體系；(2)學生通過實踐教學雖然能掌握基本原理與實驗技術，具備一定的分析能力，但沒有經過系統的工程訓練，電子系統設計與實際開發能力不足；(3)實踐環節評價體系不能滿足工程教育培養要求；(4)課程教學中注重讓學生掌握基本知識與基本技能，對創新能力培養不足；(5)團隊合作能力與溝通能力培養較少，難以滿足當代電子信息產業發展及企業需求；(6)人才培養改革力度跟不上電子信息技術發展的速度，教學模式、教學內容、尤其是實踐教學與實際生產往往脫節，所學非所用[2-3].

商丘師范學院電子信息工程專業經過幾年的轉型發展探索，結合地方經濟發展需求，已明確了專業培養目標，為此探索科學合理的課程體系實現高素質應用技術型人才培養，是人才培養模式改革在現階段的主要內容.實踐教學是高等學校各專業教育教學中的重要組成部分，對于工程技術專業尤為重要，是培養合格工程技術人才的關鍵環節.商丘師范學院電子信息工程專業實踐學分占總學分的比例已達到30%以上，實踐環節在人才培養中的比重越來越高，只有建立科學的符合工程教育理念的實踐教學體系才能切實滿足工程技術人才的培養要求.

2 CDIO工程教育理念下的實踐教學體系改革

2.1 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育理念包括三個核心內容：一個愿景、一個教學大綱和12條標準.強調實現工程教育目標以基于實際生產的項目為依托，以12條標準為指引確立人才培養模式，達到培養大綱中要求的工程畢業生必備的4個層面能力：工程基礎能力(技術知識與推理能力)、個人能力和職業道德、團隊合作與交流能力、企業或工程環境下產品及系統的構思、設計、實施和運行能力.

2.2 構建CDIO工程實踐教學體系

為實現專業人才目標定位，培養符合地方電子信息類人才需求，能夠從事嵌入式系統產品設計、電子產品工藝制造、系統測試和技術管理的工程應用技術型人才，專業實踐環節需要進行科學規劃，形成合理高效的實踐教學體系，實現4個層面能力的綜合培養.以CDIO工程教育理念為指導，構建以項目為導向的一體化實踐課程體系，促進知識的積累、技能的提高，同時依托項目突出培養學生的合作意識與溝通交流能力、工程實踐能力、創新實踐能力[4-7].根據CDIO項目標準構建的電子信息工程專業實踐教學體系如圖1所示，分為3個層次.

圖1 電子信息工程專業實踐教學體系

三級項目以配合理論課程開設的課程實驗項目為主，包含驗證性實驗和簡單的設計性、綜合性實驗項目，是教師根據課程教學需求而設立的項目.通過三級項目的開展，學生一方面可以加深對理論課程的理解，同時鍛煉基本的實踐技能，如電子元器件識別與連接、基本儀器儀表的使用等.

二級項目圍繞相關核心課程群開展，突出培養學生專業綜合能力，以課程設計、專業綜合實訓、畢業設計、創新創業項目、專業競賽等形式開展教學.二級項目是對整個人才培養體系的重要補充，讓學生能夠從系統的角度認識專業知識體系，深入理解與掌握專業知識，是突出培養學生理論聯系實際能力、創新思維能力、自主學習能力的重要模塊.

一級項目是重點體現工程教育理念的項目，要求能夠貫穿于整個本科教學階段，主要包括專業導論課程、認知實習、校內工程綜合實訓、畢業實習.在一年級開展導論課程和認知實習，讓學生在入學之初就能從行業及工程的角度認識所學專業，培養專業認同感，并能有序、有目的地學習后續課程.分散在各個教學階段的二級項目通過科學規劃與設置，可以構成一級項目，如表1所示，從系統的角度開展二級項目，將工程教育滲透到各實踐環節.一級項目的科學設計與有序推進，讓學生在校內外從工程實踐的角度整合所學理論與實踐技能，內化于心，受到構思-設計-實現-運作的整體訓練，培養學生的工程實踐能力.

表1 從系統&工程角度規劃的部分二級項目

創新能力是工程背景下需要培養的核心能力之一，依托興趣班、社團、課程興趣小組，以各類項目、競賽、創新實踐學分要求等促進學生創新創業能力的訓練，貫穿整個本科學習階段.

通過上述設計與規劃，電子信息工程專業的實踐教學環節構成了以一級項目為主線，二級項目為支撐，三級項目為基礎的有機整體，充分培養學生項目或工程設計能力、團隊協作能力與精神、創新意識等工程技術能力.同時，始終貫徹項目這一實踐組織形式，能夠讓學生充分了解行業企業需求、專業培養方向與目標，激發學習興趣，明確努力方向，有利于實現高素質工程技術人才培養.

2.3 CDIO實踐基地及平臺建設

實踐環節的開展離不開實踐基地的建設，根據CDIO工程教育項目要求，建立5個不同層次的實踐平臺或基地.(1)基礎實踐平臺：由課程實驗室和基礎實訓室組成，滿足課程建設的需要，培養學生的基本實踐技能；(2)綜合實踐平臺：以服務于按課程群組建的綜合實踐項目而建立的實踐平臺，如電子設計綜合實訓室、信息處理綜合實訓室、嵌入式系統綜合實訓室等；(3)創新實踐平臺：融市創新創業園、學校創新創業中心、學院創新實驗室三級創新創業平臺為一體，為學生的創新創業訓練提供實踐基地；(4)校內工程實踐平臺：將企業生產線引入校園，構建校內工程實踐平臺，實現教學與生產的有機統一，商丘師范學院建立了SMT生產線，利用該生產線有效地實現了電子信息工程專業工程化教學；(5)產學研合作平臺：加強與地方政府、企業的合作，將校內培養與企業培養相結合，商丘師范學院采用“3+1”的教學模式，前三年以在校學習為主，企業認知實習、見習為輔，第四年以企業實習實踐為主，學校輔以管理和指導，利用該平臺有效地實現了高校培養與企業需求的對接.

加強實踐平臺管理，借助信息技術手段進行科學管理，采用以學生的自我管理為主，管理教師監督為輔的管理模式，提高實踐平臺的開放率，讓學生能夠充分開發第二課堂，高效利用各類實踐資源，不斷提高實踐能力.

3 CDIO工程教育理念下的實踐教學模式改革

要實現高素質工程技術人才培養，有了科學的實踐教學體系，還需要吸收工程教育的最新理念與方法，使用合理有效的教學模式，切實落實電子信息工程專業學生4方面能力的培養.

3.1 實踐教學內容改革

電子信息行業發展速度快，在實踐教學中既要注重基礎知識與技能的教學，又要及時摒棄已淘汰的內容，同時還要關注電子信息的最新理論與技術，滲透到教學中.對照CDIO標準，有目的地安排各實踐環節的教學內容，做到循序漸進，既有原有知識與技能的鞏固，又有新知識與技能要求，避免同一知識與技能的重復教學.單一實踐環節教學中應注重從系統的角度組織教學內容，采用模塊、項目形式組合教學內容，便于培養學生理論聯系實踐的能力.整個實踐教學內容的安排應做到基礎與前沿、經典與現代、虛擬仿真與系統實現的有機結合，使實踐教學緊跟行業技術發展步伐.

3.2 實踐教學模式改革

實踐教學以項目為主線，將專業知識、能力、綜合素養的培養目標融入項目中.改革原有教師講解示范、學生操作的實踐教學模式，體現過程教學，采用基于問題、項目、案例的互動式、研討式教學方式，以小組合作、翻轉課堂等多種形式，培養學生自主、合作、探究的學習方式，完成知識、技能培養目標的同時，提升學生合作與交流能力；改革原有教師給定實踐內容與方法，學生驗證的教學模式，采用學生設計項目、教師指導與監督的教學方式，培養學生的創新意識；改革原有各實踐教學環節孤立教學的模式，依托項目采用工程系統教學方法，注重工程意識與工程實踐能力的培養.

3.3 實踐評價模式改革

采用多樣化的學習評價方式，根據對學生能力的培養要求、實踐內容或形式選擇合適的考核方式，可采用期末實踐考核、學習記錄、案例討論、小組設計制作、課程論文、課程答辯、項目報告、設計評估(記錄、報告、自評、互評)、網絡平臺學習與測試記錄、創新性學分認定等多種考核形式，通過不同考核方式促進學生知識與技能、表達能力、合作與交流能力等綜合能力的提高，達到工程培養的目標.

3.4 教材與資源庫建設

教材是學生學習的基本資源，根據培養目標、人才培養模式選擇或開發合適的教材是教學改革中的一項重要內容.根據CDIO以項目為主線的教學模式，電子信息工程的專業課程及實踐環節應選擇以模塊、項目為組織形式的教材.同時，當前學生的學習已經不再局限于課堂，課余時間的充分挖掘才能真正實現高素質工程技術人員的培養，在信息時代，可以充分利用網絡平臺建設專業資源庫，為學生第二課堂的學習提供學習資源，這一措施也有利于滲透專業前沿理論與技術，讓學生的專業學習內容與行業前沿技術同步，實現畢業與就業的無縫對接.

4 教師CDIO工程教育能力的提升

教師的工程實踐能力與教學能力的高低直接關系到人才培養的優劣，CDIO工程教育要求教師既能傳授專業知識，又具備個人實踐能力、團隊協作能力、系統工程能力，并能通過有效的教學方法與手段，幫助、指導、督促學生實現專業知識與技能向工程實踐的轉化.教師工程教育能力的提升需要依托學校政策、產學研合作來實現，商丘師范學院積極與政府、行業企業合作，將外部引進與內部培養相結合，采用選派教師到企業掛職鍛煉、拓展橫向課題與項目、引進企業一線工程師、以工程經驗作為聘用要求、聘請行業專家參與一線教學等多種措施，實現教師工程知識和能力的有效提升.加強校企合作，實現產、學、教、研、訓的融合，培養教師的同時，也有利于讓學生真正接觸企業、企業工程師與企業文化，培養學生的實際工程經驗和能力.

5 結 語

實踐教學環節是電子信息工程專業工程技術人才培養的重要內容，對于新升本院校，在轉型發展背景下，為培養高素質應用技術型人才，采用CDIO工程教育理念對大學四年的各項實踐環節進行科學規劃，構成有機統一的整體；加強與企業合作，在校內外構建符合工程技術人才培養的實踐平臺；以項目為主線，改革實踐教學模式，突出實踐教學在學生工程素養培養中的作用.在教學中不斷探索、創新，改革傳統教學中存在的問題，有效提升學生素質和專業教學質量.