基于CDIO的通信工程專業(yè)教學改革和實踐

摘要：在分析應用型高校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的基礎上，結(jié)合通信工程專業(yè)CDIO工程教育改革，提出了基于CDIO教育理念的通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式動態(tài)教學模型以及課程體系設置方案，并就專業(yè)培養(yǎng)方案、課程體系、教學方法改革、實踐環(huán)節(jié)、工程型師資隊伍建設進行了較為詳細的闡述。實踐表明，CDIO工程教育理念的引入強化了學生的工程應用能力、可持續(xù)發(fā)展能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，擴大了學生的知識面，提高了畢業(yè)生的就業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞：CDIO；培養(yǎng)模式；動態(tài)教學模型；課程體系；實踐能力

作者簡介：張粵（1966-），女，上海人，淮陰工學院計算機工程學院，副教授。（江蘇 淮安 223002）

基金項目：本文系淮陰工學院教學改革研究項目（項目編號：JYB200904）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0042-02

通信工程專業(yè)旨在培養(yǎng)學生具備通信技術(shù)、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)等方面的知識、能在通信領域從事產(chǎn)品開發(fā)、通信技術(shù)應用的高級工程技術(shù)人才，以滿足社會對通信工程技術(shù)人才的需求。雖然通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式在不斷改革和發(fā)展，但還不能完全滿足當前市場對通信工程專業(yè)人才的需求。在教學和考核上往往重理論輕實踐，學生只是機械操作，不能提高學生的實踐動手能力以及推理能力，學生個性較強而與人溝通能力較差，缺乏團隊工作經(jīng)驗，社會適應能力較差。當前的培養(yǎng)方案和課程體系不能適應通信技術(shù)迅速發(fā)展對學生知識體系、實踐能力和創(chuàng)新能力的要求，這些均造成了應用型院校所培養(yǎng)的通信工程人才不能滿足企業(yè)對應用型人才的需要，同時也造成了非常嚴峻的大學生就業(yè)形勢。鑒于此，應用型院校應根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展的需要創(chuàng)新通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以提高學生的實踐能力和綜合素質(zhì)，促進通信工程專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，培養(yǎng)具備國際視野、繼續(xù)學習能力以及敏銳洞察力的人才。而CDIO工程教育理念的引入為通信工程專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)提供了一個良好的解決方案。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），[1-3]它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，激勵學生以主動的、實踐的、課程之間聯(lián)系的方式學習工程，從而培養(yǎng)學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力。

一、CDIO工程教育動態(tài)教學模型

以能力培養(yǎng)為目標的CDIO工程教育培養(yǎng)模式倡導將社會服務和課程學習有機地結(jié)合起來，通過計劃性的服務活動與結(jié)構(gòu)化的反思過程，既滿足被服務者要求，又促進學生知識、技能的提高。[4]以來源于企業(yè)、科研中的項目或問題為載體實現(xiàn)學生知識、能力和素質(zhì)的共同發(fā)展；以啟發(fā)式教學為主幫助學生明晰所學內(nèi)容在學科知識、產(chǎn)品體系中的位置，探尋完善自身知識框架的方向和途徑，并通過項目化教學和設計將課程體系有機地、系統(tǒng)地結(jié)合起來，學生在導師及企業(yè)工程師的啟發(fā)下針對學科發(fā)展和工程現(xiàn)象提出科學或技術(shù)性問題，而此類問題又與所學的科學概念或工程知識相關(guān)聯(lián)，從而激發(fā)學生的求知欲望和探究興趣。在此過程中學生不僅掌握了所學知識，而且培養(yǎng)了學生獲取知識的能力、研究和創(chuàng)新能力、工程實踐技能。學校本著以學生綜合能力培養(yǎng)為目標，以適應產(chǎn)業(yè)和社會需求為導向，以產(chǎn)學研用合作為依托的原則，依據(jù)CDIO先進的工程教育理念以及自適應控制策略構(gòu)建了如圖1所示的具有反饋調(diào)節(jié)功能的CDIO通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式動態(tài)教學模型。

在此模型中，教學實踐活動本身是一個自我改進和自我完善的過程，需要企業(yè)的直接參與，其中包括企業(yè)的項目或課題以及不斷更新的專業(yè)知識。它是一個面向業(yè)界和社會開放的系統(tǒng)，即由企業(yè)、用人單位與學校共同制訂人才培養(yǎng)方案，參與教學計劃與課程體系的制訂、教學內(nèi)容的建設以及專業(yè)實驗室、產(chǎn)學研基地的共建，并由社會與企業(yè)根據(jù)人才標準量化分析的評價體系對人才綜合能力進行評價，學校則根據(jù)評價結(jié)果以及通信工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求和最新變化及時完善課程體系，修訂計劃和教學內(nèi)容，改進教學方法，使之更能適應企業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)出符合現(xiàn)代通信企業(yè)要求的復合型高技術(shù)人才。[5]

二、構(gòu)建專業(yè)課程體系

面向企業(yè)和業(yè)界需求調(diào)研，科學制訂通信工程專業(yè)知識與能力的基本架構(gòu)；確定專業(yè)方向、規(guī)劃課程體系和課程群，實現(xiàn)校企聯(lián)合設計教學大綱與課程計劃，共同建設課程并根據(jù)應用的需求選擇專業(yè)教學內(nèi)容中的知識點，從而實現(xiàn)學校與企業(yè)“零距離”的結(jié)合，以提高畢業(yè)生就業(yè)競爭力。根據(jù)應用型人才培養(yǎng)和專業(yè)特色的要求，以學生個性化發(fā)展為核心和未來職業(yè)需求為導向，以“應用系統(tǒng)、功能模塊、基本單元”為主線，以電子設計與仿真、通信基礎、無線通信、信號處理、軟件工程、創(chuàng)新設計6個項目模塊為主導，構(gòu)建了基于CDIO的以“項目驅(qū)動、能力培養(yǎng)”為核心的通信工程專業(yè)一體化綜合課程體系，具體如圖2所示。其中，核心課程以確保專業(yè)理論知識、滿足人才培養(yǎng)規(guī)格為原則進行設置，使學生獲得可持續(xù)學習的基礎，由終結(jié)教育演變?yōu)榻K身教育。該課程體系通過項目模塊帶動專業(yè)課程建設，以理論教學與工程案例、工程實踐相結(jié)合的方式開展課程教學，激發(fā)學生的積極性及主動性；設計項目以團隊合作的方式展開，以培養(yǎng)學生的團隊合作精神、團隊交流能力及組織協(xié)調(diào)能力；采用探究式的教學方法設置科學問題以激發(fā)學生的學習興趣，引導學生思考，從而形成自己鮮明特色的專業(yè)方向，以符合IT人才市場對畢業(yè)生知識與能力結(jié)構(gòu)的要求。

三、創(chuàng)新教育教學方法

在教學方法上根據(jù)通信工程CDIO教育理念實施人才培養(yǎng)模式，以工程項目為主線、教師為主導、學生為主體，改革以傳授學科知識為主的傳統(tǒng)工程教學模式，尤其是在講授應用理論與工程技術(shù)類課程時引入項目、案例以及現(xiàn)場教學等方法，通過理論知識與企業(yè)實際項目相關(guān)聯(lián)的學習化被動為主動，激發(fā)學生的學習興趣，并將學生課堂參與、課堂反饋、教師傳授知識系統(tǒng)性和知識更新性等作為評價標準；定期邀請相關(guān)企業(yè)的專業(yè)人士圍繞某一工程技術(shù)應用領域舉辦針對性強的知識講座或?qū)ｎ}研討會，承擔工程實踐性較強課程的教學任務，以強化企業(yè)聯(lián)合辦學的積極性和參與度；以項目的形式將課題布置給學生，由學生在課堂上闡述項目的研究方案、技術(shù)路線、可行性以及研究預期成果，教師對學生成果進行講評，將課堂教學由傳統(tǒng)的教師主導型轉(zhuǎn)變成學生主導型。通過項目的設計、構(gòu)思、實施過程進一步培養(yǎng)學生的工程推理和解決問題的能力、實驗觀察、數(shù)據(jù)分析、發(fā)現(xiàn)知識的能力和綜合思維能力。

四、改革實驗課程體系

根據(jù)CDIO工程教育理念將通信工程專業(yè)的實驗環(huán)節(jié)與產(chǎn)品開發(fā)生命周期——構(gòu)思、設計、實現(xiàn)和運作緊密結(jié)合起來，設計由基礎性實驗、設計性實驗、綜合性實驗和專業(yè)創(chuàng)新性實驗組成的基于CDIO的通信工程專業(yè)多層次實驗課程體系。第一，在各層次的實驗中以完整項目作為案例將實驗的主要內(nèi)容貫穿起來，亦即前一次實驗是后一次實驗的基礎，從而使實驗內(nèi)容成為一個有機整體，進而提高學生的動手興趣和實驗效果；第二，優(yōu)化實驗教學內(nèi)容體系，基于CDIO教育理念將相關(guān)度較高的課程實驗設置成獨立的實驗課程，反之將單一課程實驗整合為按課程群劃分為不同門類的專業(yè)實驗，降低實驗內(nèi)容的重復性，壓縮驗證性實驗，增加綜合性和設計性實驗教學內(nèi)容，分層次分步驟開設創(chuàng)新實驗項目，擴展學生思維空間，強化個性發(fā)展；第三，積極與業(yè)內(nèi)著名企業(yè)合作，共建實驗、實訓基地，并基于真實工程環(huán)境，推進通信裝備職業(yè)認證制，實現(xiàn)校企無縫對接；第四，構(gòu)建開放式、創(chuàng)新型實驗教學模式，圍繞通信專業(yè)核心能力的培養(yǎng)自主開發(fā)各類適合學生課外科技創(chuàng)新的“積木式”功能模塊，并置于創(chuàng)新實驗室，由學生自主管理、使用和維護。結(jié)合大學生科技創(chuàng)新計劃、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新和學科競賽、參與教師項目研發(fā)、課外科技創(chuàng)新活動培養(yǎng)學生主動分析問題、解決問題的能力以及實踐動手能力和主動探索精神，增強工程實踐能力和綜合素質(zhì)，實現(xiàn)學生從知識型向能力型、從專業(yè)型向素質(zhì)型、從適應型向創(chuàng)造型以及從被動就業(yè)向主動創(chuàng)業(yè)轉(zhuǎn)變，使學生能適應通信工程專業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展的要求，全面提高通信專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

五、強化教師綜合能力，推進本科生導師制

工程學科與其他學科的顯著區(qū)別在于其實踐性、集成性和創(chuàng)新性。工程實踐是工程學科的本質(zhì)要求，是工程集成和工程創(chuàng)新的基礎。因此，基于CDIO的通信工程專業(yè)教學對教師提出了更高的要求，教師從知識的傳授者變成了知識的構(gòu)建者，需要教師從項目設計的角度掌握該專業(yè)的發(fā)展方向和更加廣泛的知識面；作為項目的設計者，需要教師掌握廣泛的知識以完成項目方案的設計；作為實施過程的監(jiān)控者，需要教師及時跟蹤項目的進展以及評價學生項目完成的質(zhì)量，這都需要教師具有更加全面的知識、豐富的項目實施經(jīng)驗以及更高的責任心，反過來也將有力地促進教師素質(zhì)的全面發(fā)展。工科教師評價與考核由傳統(tǒng)的理論研究成果和發(fā)表學術(shù)論文逐步向工程項目設計、專利和成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)學合作、技術(shù)服務等過渡；進一步加強學校與企業(yè)的多層次、多方位合作，通過企業(yè)掛職、項目合作、技術(shù)咨詢與服務，強化教師與產(chǎn)業(yè)和社會的互動，了解企業(yè)對工程技術(shù)人才知識、能力、素質(zhì)的要求，及時掌握先進的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)，提高教師的工程實踐能力、項目管理能力、團隊協(xié)作能力，為實施基于CDIO的通信工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)模式奠定良好的基礎。

由于實施CDIO項目的時間跨度長，為更好地實施CDIO工程教育理念，應組建穩(wěn)定的指導教師團隊，根據(jù)不同年級、不同時期的學生有針對性地制訂目標任務、指導計劃、措施方法，使學生在學習過程中體驗到成功的快感，甚至理解工程技術(shù)的經(jīng)濟價值；[6]建立教學質(zhì)量網(wǎng)絡信息管理平臺，強化過程管理；推進本科生導師制的建設，實現(xiàn)全程、全員、全面的育人。

六、結(jié)語

CDIO工程教育理念的引入改變了傳統(tǒng)教學過程中粗放的學習過程，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)理論知識傳授+實踐鍛煉分割化、條塊化的培養(yǎng)模式逐步向“知識傳授與能力培養(yǎng)”統(tǒng)一的一體化教育模式的轉(zhuǎn)變，使學生在學習專業(yè)基礎知識的基礎上培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性、思維能力、實踐應用能力和團隊協(xié)作精神。經(jīng)過近幾年不懈的努力和踏實的探索與實踐，逐步完善了具有地方性應用型特色的人才培養(yǎng)模式，優(yōu)化了課程教學體系，強化了學生的工程應用能力、可持續(xù)發(fā)展能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，擴大了學生的知識面，提高了畢業(yè)生的就業(yè)競爭力，畢業(yè)生也得到了用人單位的肯定和好評。同時，也為CDIO教學理念在通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)方面的應用進行了有益嘗試。

參考文獻：

[1]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產(chǎn)學合作和國際化[J].中國大學教學，2008，（5）.

[2]高雪梅，孫子文，紀志成.CDIO方法與我國高等工程教育改革[J].江蘇教育，2008，（5）：69-71.

[3]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高等教育，2009，（5）：86-87.

[4]羅高涌，張瑾.基于CDIO模式的校企合作辦學的工程應用型人才培養(yǎng)模式研究[J].高教探索，2011，（5）：71-75.

[5]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）.

[6]顧學雍.聯(lián)結(jié)理論與實踐的CDIO——清華大學創(chuàng)新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，（1）：11-23.

（責任編輯：王祝萍）