CDIO工程教育模式在通信工程專業(yè)中的應(yīng)用探索

摘要：針對我國高校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，分析了工程教育存在的不足，在深入領(lǐng)會CDIO工程教育理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合通信工程專業(yè)特點(diǎn)，提出了融入CDIO教育理念的人才培養(yǎng)方案、課程體系、實(shí)踐教學(xué)體系及學(xué)生評價(jià)體系的設(shè)想，有助于培養(yǎng)和提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力，為CDIO工程教育模式在電子通信類專業(yè)的推廣提供了參考。

關(guān)鍵詞：CDIO；工程教育；人才培養(yǎng)；通信工程

作者簡介：王晨光（1981-），男，黑龍江鶴崗人，中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，講師；趙冬娥（1970-），女，山西侯馬人，中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，教授。（山西 太原 030051）

基金項(xiàng)目：本文系2011年山西省研究生教改項(xiàng)目“電子與通信工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號：20112041）、2012年山西省教改項(xiàng)目“通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐項(xiàng)目”（項(xiàng)目編號：J2012057）、2012年中北大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目“通信工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革”的研究成果。

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0073-03

通信信息技術(shù)的發(fā)展，使得高校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)面臨新的挑戰(zhàn)，不僅需要學(xué)生通信基礎(chǔ)知識過硬，更要求學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力和工程創(chuàng)新意識。然而，我國現(xiàn)行高校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的制定，一直缺乏企業(yè)與通信行業(yè)的參與。企業(yè)界對于通信畢業(yè)生的知識水平、能力標(biāo)準(zhǔn)、綜合素質(zhì)要求與現(xiàn)行人才培養(yǎng)方案存在偏差，使得工程教育從培養(yǎng)目標(biāo)到培養(yǎng)過程乃至培養(yǎng)結(jié)果偏離工程教育的本意，導(dǎo)致學(xué)生的就業(yè)形勢依然嚴(yán)峻。[1]

究其原因，我國大部分普通本科院校在學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)方面存在諸多問題，例如培養(yǎng)模式陳舊（教育學(xué)術(shù)化、重理論輕實(shí)踐）、課程體系僵化（專業(yè)設(shè)置口徑窄）、教學(xué)手段單一、評價(jià)和激勵機(jī)制不合理、缺乏創(chuàng)新環(huán)境等。[2]高校通信工程畢業(yè)生普遍基礎(chǔ)理論扎實(shí)但實(shí)踐動手能力缺乏，也沒有接受產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)制造的實(shí)習(xí)鍛煉，導(dǎo)致得不到用人單位的認(rèn)可，學(xué)生就業(yè)率偏低?？梢?，如何改革高校通信人才培養(yǎng)模式，解決理論知識學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力培養(yǎng)之間的矛盾，提高學(xué)生就業(yè)率已成為高校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重要研究課題。鑒于此，本文提出以國際先進(jìn)的CDIO工程教育理念為指導(dǎo)思想，積極探索CDIO工程教育理念在通信工程專業(yè)中的應(yīng)用，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，為學(xué)生走入社會奠定良好的基礎(chǔ)。

一、CDIO工程教育理念及特點(diǎn)

CDIO工程教育模式是構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作（conceive、design、implement、operate）四個單詞的縮寫，[3]它是由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究機(jī)構(gòu)經(jīng)過四年的探索研究得到的創(chuàng)新研究成果?！癈”是指根據(jù)客戶的需求，考慮技術(shù)、企業(yè)戰(zhàn)略等方面的因素，不斷改進(jìn)概念、技術(shù)和商業(yè)計(jì)劃；“D”是指對研究方案進(jìn)行創(chuàng)新性的思考、論證和優(yōu)化；“I”是指任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，要把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為成果；“O”是指成果的展示、驗(yàn)證和評估。它是“做中學(xué)”（learning by doing）和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的抽象概括，它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)作的生命周期為教育背景，以工程實(shí)踐為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)，充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。它的培養(yǎng)大綱以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行為主線，綜合考慮了專業(yè)基礎(chǔ)知識、個人技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通的人際技能，以及在整個企業(yè)和社會環(huán)境下進(jìn)行CDIO的過程。[4-5]這種理念及特點(diǎn)對高校如何改革高校通信人才培養(yǎng)模式，解決理論知識學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力培養(yǎng)之間的矛盾，提高學(xué)生就業(yè)率具有很好的啟示與借鑒價(jià)值。

然而CDIO工程教育理念是一種通用模式，在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合各高校辦學(xué)特色加以實(shí)施改進(jìn)，否則必將出現(xiàn)新的人才培養(yǎng)偏差，同時也違背了CDIO真正主旨。因此，本文在深入理解CDIO基礎(chǔ)上，根據(jù)中北大學(xué)通信專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)與辦學(xué)特色，從人才培養(yǎng)方案、課程體系和實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)、學(xué)生評價(jià)機(jī)制建設(shè)等方面進(jìn)行探討。

二、CDIO工程教育理念在通信工程專業(yè)的具體應(yīng)用

1.修訂人才培養(yǎng)方案

人才培養(yǎng)方案是培養(yǎng)學(xué)生的指揮棒，必須深入理解CDIO工程教育理念，根據(jù)課程教學(xué)大綱與能力培養(yǎng)的關(guān)系，結(jié)合通信工程專業(yè)方向特點(diǎn)和培養(yǎng)條件的實(shí)際情況實(shí)施人才培養(yǎng)方案的修訂，優(yōu)化制定滿足專業(yè)知識、實(shí)踐能力和人文素質(zhì)的培養(yǎng)目標(biāo)。[6]因此，我們根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)的特色，基于CDIO的人才培養(yǎng)目標(biāo)主要突出在三個方面：系統(tǒng)地掌握電子及通信領(lǐng)域內(nèi)的基本理論和知識；培養(yǎng)學(xué)生具備初步設(shè)計(jì)、調(diào)試、應(yīng)用通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)的基本能力；鍛煉學(xué)生參與團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通的人際技能。

2011年，本專業(yè)基于CDIO工程教育理念修訂了培養(yǎng)方案，并于2012年2月獲教育部批準(zhǔn)成為卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃高校學(xué)科專業(yè)。多年來，我們通過走訪調(diào)研，邀請行業(yè)專家教授和用人部門共同對本專業(yè)知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化研究，認(rèn)真聽取專業(yè)教師以及校外合作企業(yè)的意見，分析通信專業(yè)原有方案的不足，與時俱進(jìn)，理順通識教育課程與專業(yè)技術(shù)課程、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間的關(guān)系，合理規(guī)劃培養(yǎng)計(jì)劃中的學(xué)習(xí)年限、課程組合和時間安排等內(nèi)容，精心設(shè)置體現(xiàn)CDIO工程教育理念的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，為學(xué)生提供自主選擇的空間，適應(yīng)學(xué)生個性化發(fā)展的需求，全方位、多角度優(yōu)化人才培養(yǎng)方案。

2.建立基于CDIO的課程體系[7]

CDIO工程教育理念的實(shí)質(zhì)在于加強(qiáng)工程教育，改變原有理論知識傳授與實(shí)踐能力培養(yǎng)相脫離、在實(shí)施過程中聯(lián)系不夠緊密的培養(yǎng)模式。本專業(yè)根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，嘗試借鑒CDIO理念來優(yōu)化完善課程體系和教學(xué)目標(biāo)要求。新的課程體系以工程技術(shù)實(shí)踐為主線，以培養(yǎng)學(xué)生工程意識、工程素質(zhì)（包括工程實(shí)踐能力和探索創(chuàng)新能力）、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神為主要目標(biāo)，以社會和行業(yè)需求為導(dǎo)向，科學(xué)合理進(jìn)行課程安排，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)全面提升。

新的課程體系按CDIO工程教育理念進(jìn)行設(shè)置，體系以通信工程專業(yè)導(dǎo)論為起點(diǎn)，6大專業(yè)能力拓展提高鍛煉項(xiàng)目為支撐，畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)為綜合運(yùn)用，全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)，此為第一層次。專業(yè)導(dǎo)論通過入學(xué)專業(yè)認(rèn)知教育、通識基礎(chǔ)教育、專業(yè)基礎(chǔ)教育等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，為學(xué)生奠定扎實(shí)的人文社科與專業(yè)基礎(chǔ)知識。通信信號處理、電子線路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信電子仿真與設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)實(shí)踐、通信綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等項(xiàng)目為第二層次，通過對應(yīng)主干課程和專業(yè)方向課程的學(xué)習(xí)鍛煉，支撐學(xué)生多專業(yè)方向的能力培養(yǎng)。

通信工程新的課程體系如圖1所示。

（1）第一層次的項(xiàng)目要求貫穿于整個本科培養(yǎng)階段始終，使學(xué)生從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作等方面得到系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練，可以分為初級和高級兩個階段。

初級階段在大一至大三學(xué)年完成。主要任務(wù)是：課程教學(xué)融入CIO-CDIO理念，以產(chǎn)品開發(fā)案例為原型，了解其工作原理及相關(guān)核心技術(shù)，使學(xué)生對課程所傳授的理論知識增加感性認(rèn)識，理解本專業(yè)課程與產(chǎn)品開發(fā)所使用技術(shù)的內(nèi)在聯(lián)系，從而以未來職業(yè)規(guī)劃為目標(biāo)，從入學(xué)就一直目標(biāo)明確地學(xué)習(xí)；同時深入剖析產(chǎn)品研發(fā)的過程，使學(xué)生體會創(chuàng)新思維在產(chǎn)品形成過程中的體現(xiàn)，以便深入體會本專業(yè)培養(yǎng)方案的整體性與科學(xué)性。

具體時間安排：在大一學(xué)年第一學(xué)期進(jìn)行1╱4（專業(yè)認(rèn)知導(dǎo)論），大二學(xué)年完成1╱2（產(chǎn)品案例分析講解），并分別安排在兩個學(xué)期進(jìn)行，大三學(xué)年完成最后1╱4（學(xué)生具有一定知識背景下的綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用）。整個實(shí)施過程都伴有2周的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并由本專業(yè)具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的資深教授團(tuán)隊(duì)授課，同時產(chǎn)品開發(fā)案例的剖析及實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)安排在學(xué)校工程訓(xùn)練中心進(jìn)行，并聘請校外合作企業(yè)的高級工程師配合指導(dǎo)完成。

高級階段在大四學(xué)年的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)完成。主要任務(wù)是：學(xué)生經(jīng)歷三年的專業(yè)課程學(xué)習(xí)與相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目鍛煉后，已經(jīng)具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)與工程素質(zhì)，就可以以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為目標(biāo)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求開始經(jīng)歷構(gòu)思、方案設(shè)計(jì)、具體實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行測試等方面，系統(tǒng)地完成一次工程實(shí)踐過程，使學(xué)生從解決實(shí)際工程問題的角度綜合運(yùn)用專業(yè)知識，體驗(yàn)并掌握工程中的科學(xué)思維與團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，積累學(xué)習(xí)興趣。

（2）第二層次項(xiàng)目以專業(yè)核心課程群和與培養(yǎng)特色為基礎(chǔ)，通過項(xiàng)目驅(qū)動的方式進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，項(xiàng)目一般由多名學(xué)生合作完成，通過這種方式培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)知識的能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識與溝通交流能力，鍛煉創(chuàng)新思維與獨(dú)立解決工程技術(shù)問題的能力。

（3）第三層次項(xiàng)目為獨(dú)立的具體課程，課程中也可以根據(jù)CDIO教育理念設(shè)置一些充分體現(xiàn)本課程的實(shí)踐項(xiàng)目，通過基礎(chǔ)課程與實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)鍛煉，加深學(xué)生對本課程內(nèi)容的理解與應(yīng)用。這種把工程問題和課堂教學(xué)相結(jié)合的模式，可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性及主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

總之，這種基于CDIO的課程體系以第一層次項(xiàng)目為主線，第二層次項(xiàng)目為支撐，第三層次項(xiàng)目與專業(yè)課程為基礎(chǔ)，將專業(yè)認(rèn)知與課程傳授緊密結(jié)合，項(xiàng)目訓(xùn)練與學(xué)生個性培養(yǎng)相結(jié)合，全面培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與自學(xué)能力，使學(xué)生更加主動地、有針對性地進(jìn)行學(xué)習(xí)，教學(xué)質(zhì)量將得到大幅提高。

3.改革實(shí)踐教學(xué)體系，更加體現(xiàn)CDIO的工程教育理念

本專業(yè)通過引入CDIO理念，改革和完善原有實(shí)踐教學(xué)體系。本體系遵循從基本到復(fù)雜的認(rèn)知能力及工程型人才的培養(yǎng)規(guī)律，從知識結(jié)構(gòu)、實(shí)踐能力、工程教育等方面出發(fā)，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念，對實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了全面整合與重建。在保持實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生在不同學(xué)習(xí)階段知識面的掌握程度和通信類專業(yè)知識模塊，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容進(jìn)行了分模塊、分層次、分類別的創(chuàng)新性改革，構(gòu)建了體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)技能系統(tǒng)訓(xùn)練與科學(xué)研究能力培養(yǎng)相結(jié)合的基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)—提高型實(shí)驗(yàn)—創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)三個層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。每個層次均從點(diǎn)、面兩方面入手，對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容做出相應(yīng)的調(diào)整和改革，增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生動手能力、分析問題、解決問題能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

同時，為便于組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們還根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程的類別，結(jié)合以項(xiàng)目為主線的模式，重視學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，把CDIO教育理念貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程，培養(yǎng)與他人合作的團(tuán)隊(duì)精神，不斷探索工程技術(shù)人才培養(yǎng)的新途徑。為學(xué)生了解和適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的管理體制，確立優(yōu)秀的職業(yè)道德素養(yǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

此外，本專業(yè)建設(shè)了實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺，成為學(xué)生工程實(shí)踐訓(xùn)練的基地和學(xué)生課外科技活動的園地，為學(xué)生開展大學(xué)生訓(xùn)練計(jì)劃SRT、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、挑戰(zhàn)杯科技競賽等提供了保障。同時，學(xué)校重視產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，不斷投入資金建立校外實(shí)習(xí)基地，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生定崗實(shí)習(xí)鍛煉，更加有效培養(yǎng)社會應(yīng)用型技術(shù)人才。

4.基于CDIO教學(xué)理念，形成新的學(xué)生評價(jià)機(jī)制

為了保證CDIO教學(xué)理念的實(shí)施效果，改革傳統(tǒng)以考試為中心、以死記硬背為基礎(chǔ)的評價(jià)制度勢在必行。在CDIO教學(xué)理念的實(shí)施過程中，合理評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果是保障教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)。只有將CDIO人才培養(yǎng)所體現(xiàn)的思維、知識、能力、個性等方面的要素全面納入評價(jià)體系，才能形成一種以項(xiàng)目驅(qū)動為引導(dǎo)、充分激發(fā)學(xué)生潛能，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的科學(xué)評價(jià)體系。因此，應(yīng)采取形式多樣的方式來進(jìn)行考評，例如：傳統(tǒng)筆試、項(xiàng)目總結(jié)方案報(bào)告、產(chǎn)品等級評定、學(xué)生互評等。

同時，應(yīng)更加強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)過程管理，保障實(shí)踐教學(xué)能力的有效提高。例如：“基礎(chǔ)性實(shí)踐教學(xué)”采取包含實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)記錄審簽與器材檢查、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考核等環(huán)節(jié)的“五環(huán)過程管理”；“提高性實(shí)踐教學(xué)”采取包含課題布置與要求、方案論證與設(shè)計(jì)、原理電路仿真與改進(jìn)、實(shí)際電路安裝與調(diào)試、學(xué)生作品驗(yàn)收與研討、總結(jié)報(bào)告寫作與評閱等環(huán)節(jié)的“六環(huán)過程管理”；“研究創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)”采取包含畢設(shè)布置、課題論證、開題報(bào)告、每周交流、中期檢查、限期整改、實(shí)物驗(yàn)收、論文答辯、成績評定、畢設(shè)評優(yōu)等環(huán)節(jié)的“十環(huán)過程管理”。

總之，我們將CDIO工程教育理念貫穿整個學(xué)生培養(yǎng)環(huán)節(jié)，融傳授知識、培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)為一體，融人文精神、工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為一體，全面提升學(xué)生素質(zhì)。

三、結(jié)束語

CDIO工程教育模式的推出，有效地解決了傳統(tǒng)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相脫節(jié)的核心問題。本專業(yè)探索性將CDIO工程教育理念融入專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革中，修訂完善了基于CDIO工程教育理念下的培養(yǎng)方案、課程體系、實(shí)踐教學(xué)體系及質(zhì)量評價(jià)體系，它有助于通信工程專業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提高，也為CDIO在電子信息類專業(yè)的推廣提供了參考。CDIO工程教育模式必將成為培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才的有效途徑。

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（責(zé)任編輯：劉輝）