基于CDIO的電子信息工程人才培養模式研究*

徐武雄 鐘東

湖北科技學院電子與信息工程學院 湖北 咸寧 437100

CDIO工程教育模式從“培養什么人”和“怎樣培養人”這兩個根本問題出發，探索工程教育問題。麻省理工學院和瑞典皇家工學院等4所大學組成的跨國研究機構于2004年首次提出CDIO工程教育模式，并成立CDIO國際合作組織。2008年，我國教育部組織課題組試點，目前，該教育模式在我國尚處于一個試點和探索階段。

本文主要探討如何改革CDIO模式下的電子信息工程專業培養方案、課程體系和教學方法等內容，并將其用于提高我國大學生的綜合素質、實踐動手能力和創新精神，使他們擁有良好的團隊協作精神、系統分析能力，以便適應現代化工程團隊、新產品及新系統的開發需求。

1 CDIO工程教育模式簡介

1.1 CDIO的概念

CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運作（Operate）的簡稱[1]。它是一種基于產品、流程、系統生命周期的工程教育模式，它以工程項目中現代工業產品從構思、研發到運行改良乃至終結廢棄的生命周期全過程為載體，培養學生的工程能力、個人職業道德、終生學習能力、團隊協作能力、技術交流能力和大系統掌控能力。CDIO是直接按照工業界的要求建立的一整套工程教育實施體系，具有全面系統性、實踐可操作性、國際先進性和普遍適應性[2]。它以培養能夠領導工業產品、過程或系統開發的現代工程師為目標，以現代工程實際環境為背景，采用相互聯系、相互支撐的課程體系培養學生從現代學習和實踐環境中獲得設計、制作和主動學習的經驗，促進學生知識、能力和素質的一體化成長。

1.2 CDIO的核心內容

CDIO的核心內容包括一個愿景、一個教學大綱和12條標準。

1）CDIO的愿景是為學生提供一種建立在真實世界的產品或系統的構思、設計、實施和運行過程基礎上的工程教育，將學生培養成能夠領導新產品和新系統的開發和運行的高級應用型人才。

2）CDIO的12條標準分別考察專業培養理念、課程計劃的制定、設計實驗和實踐場所、教與學的方法、教師提高以及考核和評估等最根本的、體現CDIO工程教育特色的要求[3]。

3）CDIO的教學大綱反映了這個時代世界工程教育發展目標的主流要求，對工程師應該具備的知識和能力以逐級分別細化的方式表達出來，形成對學生和教師都具有重要指導意義的具體化、可觀測的目標體系。

2 地方高校電子信息工程人才培養模式現狀分析

隨著科學和技術的不斷進步，工程科學知識體系變得越來越龐大。與此同時，現代工程實踐對工程師的工程實踐能力、團隊工作與交流能力和對企業與社會環境的理解與適應能力都提出更高的要求。雖然近幾年隨著教育經費總投入的增加，學科建設投入加大，教學設施得到改善，辦學過程中積累了一些好的辦學經驗，但從總體上看，我國的高等教育特別是電子信息工程教育與經濟發展的需要還顯得很不適應。

2.1 辦學模式趨同

按照國務院頒布的《中國教育改革和發展綱要》的要求，高等教育的發展要區別不同的地區、科類和學校，確定發展目標和重點，各種類型的學校合理分工，在各自的層次上辦出特色。目前，許多地方高校不以地方經濟發展需求為導向，在不具備辦學條件的情況下，盲目向高水平的一類大學看齊，都想辦成“教學研究型”大學，辦成大而全的“綜合型”大學。許多學校在辦學理念、辦學模式、培養目標、專業設置、課程體系等方面“同構性”特征明顯，辦學失去了自己的特色，缺乏多樣性和競爭力[4]。

2.2 課程內容體系不合理

課程體系的設置是人才培養的關鍵，大部分學校都是按照公共課、基礎課、專業課和專業選修課的模式在設置。一旦設置通過，至少使用3年不變，不能輕易更改，缺乏開放性和動態靈活性；課程體系偏重于理論，面向應用的實踐環節不足，這樣導致學生實踐動手的機會比較少，不利于學生實踐能力的培養[5]；課程門類比較多，課程之間的銜接有時比較混亂；課程內容體系不合理，理論課時比例較高，實踐課時的比例不到15%，實踐環節以驗證性實驗為主，不利于培養學生的自主創新和團隊協作精神。

2.3 教學方法落后

電子信息工程專業的專業基礎課和專業核心課都是一些工程性、實踐性非常強的課程，它所涉及的基本理論、基礎知識和基本方法對本科生的培養起著相當重要的作用。目前，電子信息工程專業的教學方法大多是以理論課講授為主、驗證性實驗為輔的教學模式，教學內容基本與實際應用脫節。其次，實踐環節的內容和手段比較單一，驗證性實驗多，單元設計、綜合設計性實驗少。隨著計算機科學技術的不斷發展，新技術不斷出現，電子電路的設計與應用已發生根本性的變化，怎樣在有限的時間里達到把學生培養成高素質的應用型人才？筆者認為改革和優化電子信息工程專業教學方法已是必然。

2.4 學習評價不科學

電子信息科學與技術專業屬于應用性較強的專業，對一些實用性比較強的課程，比如計算機基礎和電子線路CAD等，目前仍然采用閉卷考試為主，即以期末一張試卷決定課程成績的學習評價方法。在課程結束后，大部分教師都有指定復習范圍、考試知識點的習慣，這導致大部分學生平時可以不學習，在考試前幾天突擊復習一下重點就可以及格了，甚至可以得到比較高的分數。這種學習評價的方式非常不科學，也不利于激勵學生平時注重專業知識的學習。

3 基于CDIO的電子信息工程人才培養方案設計

將CDIO模式用于我國地方高校工程教育的實踐，對其培養方案、課程體系和教學方法等人才培養模式的核心內容進行改革，有利于培養大學生實踐能力和創新精神，促進我國高等工程教育改革。對以培養應用型人才為目標的地方高校來說，CDIO模式特別適合電子信息工程類專業人才培養的需要。筆者以電子信息工程類專業中的電子信息科學與技術專業為例，設計其CDIO理念下的人才培養方案，主要包括下面一些內容。

3.1 明確定位培養目標

基于人才市場的大量需求，高校擴大了招生規模，使我國專業學生數量明顯上升。但目前行業生產、經營、管理、服務第一線的技術應用型人才仍缺口較大。基于市場需求，湖北科技學院以培養“高素質應用型”專業人才為核心，擬把電子信息科學與技術專業建設成為教學理念先進、教學力量雄厚、教學資源優良、專業特色鮮明、符合湖北發展要求、具有一定優勢和競爭力的專業，在學院專業建設中發揮引領和樣板作用，并力爭成為全省地方高校同類專業建設與改革的示范專業。具體目標是：培養德、智、體、美全面發展，具有良好的科學素養和創新精神，掌握電子信息科學與技術的基本理論、基本知識、基本技能和方法，能在電子信息科學與技術、計算機科學與技術及通信工程等領域從事電子系統、通信系統的科學研究、工程設計、產品開發、生產和管理工作的高級應用型人才。

3.2 設置科學合理的課程體系

為實現電子信息科學與技術專業的人才培養目標，要以“夯實基礎、拓寬知識、強化能力、提高素質、發展個性、激發潛能”為原則，以電子產品設計、生產、維護能力培養為核心、以電子產品設計制作項目為導向，整合現有課程，拓寬基礎課程，強化實踐課程。依據湖北科技學院專業建設和人才培養方案的指導意見，遵循高等教育教學規律和人才成長規律，構建具有創新性、應用性的電子信息科學與技術專業課程體系，詳見表1。

3.3 改革課程教學內容

根據CDIO教育理念，在使用表1所示體系的課程時，還必須進行教學內容的改革。

首先，必須強化落實學生的素質教育。針對目前新近參加工作的大學生中許多人合作精神欠缺、責任心有待加強的現實，加強大學生素質教育，探索素質教育的有效途徑。

第二，課程教學內容的更新和壓縮。一方面，IT產業具有技術更新換代周期短、速度快的特點。當前存在的一個較為突出的問題是，教學中專業知識老化，不適應產業技術發展的要求，必須進行教學內容的更新，尤其是對技術性課程。另一方面，企業看重學生解決問題的能力，而目前教學強調知識的傳授，輕視學生能力的培養。因此，對于電子信息工程技術人才培養而言，要壓縮課堂教學內容，刪除理論性太強、在實際中應用又少的教學內容，將更多的時間調整到培養學生技能和能力的實踐性教學環節上去，設置豐富的綜合性和設計性實驗項目，利用課堂和實驗室或實習見習場所加強學生學習的主動性、實踐性和團隊合作精神。

3.4 采用現代化的教學方法和手段

表1 電子信息科學與技術專業課程體系

首先，教師應該更新教學觀念，從以教師為中心轉向以學生為中心，引導學生主動學習，引導學生思考研討，增加主動學習和動手實踐，強調分析問題和解決問題的能力，增強概念學習。將實驗課并入相關的課程內，任課教師自然成為課程實驗課的教師之一，并主導實驗內容、統籌安排課程內的實驗。針對現在的學生缺少實際動手能力的情況，安排豐富的設計性和綜合性實驗，盡量讓學生親自動手并全身心投入。壓縮授課學時，部分課程采用邊講邊實驗邊討論的方式，讓學生成為課堂上的主角。

其次，積極探索啟發式、探究式、討論式、問題驅動式教學等新型教學方法。將項目驅動教學法引入電子信息工程專業的專業課程教學中，以具體項目的要求來遴選教學內容，采用項目牽引的啟發式教學方式來組織課堂教學和實驗，有助于激發學生的學習興趣和熱情，從而鍛煉和培養學生的創新能力，提高教學質量。

3.5 采取多樣化的學習評價方法

CDIO模式是能力本位的培養模式，學生能力標準要求采用不同的方法衡量學生的專業知識、個人自身能力、團隊合作能力。對電子信息科學與技術等應用性專業，應更加注重學習的過程，采用多樣化的形式來測評學生的學習效果。

首先，采用案例討論、課程論文、小組設計制作、課程競賽等考核形式。

其次，要改革成績評定方法，加大平時考核力度，將一次考核改為全程考核，學生平時學習情況的檢查和監督以作業為基礎。如模擬電子技術習題的選擇上多選一些小型的、有趣的、實用的電路系統，學生完全可以用EWB來仿真，對于復習基礎知識和基本技能、了解課程理論的具體應用都十分有益[6]。

最后，要制定科學的成績評定依據和標準，要賦予實驗課一定的成績權重（如平時30%、實驗30%、考試40%），不能簡單地根據考勤確定平時成績，對于在實驗中有突出表現的團隊和個人應加分。

4 結束語

電子信息產業是一項新興的高科技朝陽產業。隨著產業結構的不斷調整，湖北省已經成為我國電子工業產品的重要生產和加工基地。移動通信終端、電腦、通信設備等電子信息技術企業規模不斷擴大，電子信息技術企業對各種層次專業人才的需求也不斷增加。因此，基于CDIO工程教育理念確定電子信息科學與技術專業的人才培養目標、圍繞產業調整的方向設置科學合理的課程體系，改革課程教學內容，采用現代化的教學手段和方法，采取多樣化的學習評價方法，是培養綜合素質高、實踐技能強、滿足生產第一線需要的高級專業技術人才的有效途徑。

[1]顧佩華,包能勝,等.CDIO在中國:上[J].高等工程教育研究,2012(3):24-25.

[2]徐武雄.基于CDIO的地方高校嵌入式系統仿真實驗室建設研究[J].中國電力教育,2012(19):98-99.

[3]顧佩華,陸小華,等.以設計為導向的EIP-CDIO創新型工程人才培養模式[J].中國高等教育,2009(3):47-49.

[4]楊玉海.地方高校人才培養模式的構建[J].河南理工大學學報:社會科學版,2012(2):233-234.

[5]任條娟,劉斌.應用型本科人才培養模式與機制構建的思考:以浙江樹人大學為例[J].中國大學教學,2011(2):20-22.

[6]閻守華.CDIO模式下電路與電子技術課程教改的探討[J].成都信息工程學院學報,2009(5):476-477.