基于CDIO工程教學模式的網絡綜合布線實訓教學研究與實踐

張云鶴，李建軍

(安徽電子信息職業技術學院，安徽 蚌埠 233011)

0 引言

2005年，CDIO工程教育模式被引入中國。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運行(Operation)。它以產品生命周期為載體，包括研發、運行、維護和廢棄處理等幾個環節，建立了互相支撐和相互聯系的課程體系，培養學生的主動性及在實踐中學習的模式。從2005年10月開始，汕頭大學工學院率先開展CDIO工程教育改革，明確了專業培養目標、制定了專業培養標準、構建了一體化課程計劃、實施了探究式教與學方法、建立保障與持續改進體系［1］。隨著這種教育模式的推廣，我國的其他高校也在不斷地發展和運作這種較為新穎的模式。南京工程學院為彌補數字電子技術傳統教學模式的不足，把數字電子技術教學和CDIO教學模式相結合，將理論授課、實驗教學與課程設計結合，培養學生工程實踐素養等能力，提高了教學質量［2］。天津理工大學將CDIO工程教育思想運用于計算機專業人才培養方案改革、課程體系建設、師資隊伍建設、實踐教學與資源建設等方面，突出了計算機專業以工程實踐能力和創新能力培養為焦點的專業特色［3］。南通大學針對目前高校電工電子實訓教學中存在的問題，引入 CDIO教育理念，運用CDIO項目教學法，推進了電工電子實訓課程的發展［4］。

CDIO教學模式被廣泛運用于計算機、電工電子等多個領域，對人才培養的各個方面及相應的管理機制的重新構建都具有較強的指導作用。由此可見，CDIO工程教育模式對工程實踐性的學科具有較強的普示作用，因此，我們嘗試將這種模式引入網絡綜合布線實訓教學。通過搜索中國知網CNKI，我們發現鮮有把CDIO引入網絡綜合布線教學的研究，因此，我們嘗試把CDIO教學模式運用于網絡綜合布線教學，并取得了相應的研究成果。

1 傳統網絡綜合布線教學的現狀與問題

目前，綜合布線工程課程通常采用多個獨立項目式的教學方法。項目教學法是把一個整體的工程細化分成幾個獨立的小項目，按照項目進行操作實訓，或是按照技能大賽的標準進行實訓(按照已有的圖紙進行施工)，學生被動地跟著老師或圖紙走，自主創新空間非常有限，屬于“以教師為中心”的教學方式。這種教學模式的重點在“教”，沒有從學生本身出發，不利于培養學生的創新性、自主性，而只重視了其基礎技能的掌握，缺乏對學生進行工程師所應具有的能力和素質的培養。這種教學方法的主要問題有如下幾個方面:

(1)割裂理論知識和技能訓練，忽略整體的課程觀念。教師在教學過程中往往單純的傳授理論知識，或者片面強調技能訓練，在教學活動中缺乏整合專業技能、知識以及個人能力和人際交流能力的培養。

(2)學生能力發展不全面。傳統的網絡綜合布線教學模式往往注重對理論知識的灌輸，學生在學習過程中缺乏足夠的實踐技能訓練，以至于學生無法對所學知識形成全面的、完整的認識，無法把學到的理論知識靈活運用于實際操作中。缺乏對綜合布線系統的了解，無法在具體的工作環境中設計合理的實施方案。

(3)人才培養目標模糊，實訓教學難以落實。理論知識是學習的基礎，在實踐中運用知識，是對理論知識的驗證。學習理論知識，運用知識，其最終目標是培養、提高學習者的綜合能力。所有的教學活動，要以提高學習者的能力為目標。然而，傳統網絡綜合布線課程設置的學習目標主要以知識點的掌握為重點，強調基本理論知識的灌輸。雖然在教學過程中設定了實訓的方案和計劃，但是，教師在實訓教學過程中，往往流于形式，帶領學生在儀器和設備面前走馬觀花，學生無法把所學的理論知識運用到實踐操作中。

2 基于CDIO的網絡綜合布線教學探索

CDIO將工程職業實踐環境作為工程教育環境應用于教學中，教學過程包括:構思—設計—實施—運作。通過模擬真實世界中的系統與產品制作過程，使學生置身于職業實踐環境中，通過參與構思、設計、實施、運作四個環節，實現個人技術體驗，達到預想的目標，完成復雜的系統工程，適應現代化開發團隊和開發環境的需要，因此，基于CDIO的教學探索從如下幾個方面展開:

2.1 確立人才培養目標

CDIO工程教學模式倡導的人才培養標準體系了工程化的發展思路，明確了合格工程師需要具備的基本素質和能力。以CDIO為基礎的課程改革首先要制定出人才培養方案的目標，確定課程的學習目標和學生能力培養的目標。通過具體目標的設定，教師可以在宏觀層面確定人才培養方案目標合理性，也可以從微觀層面為學生能力的評估提供更為準確的依據。在CDIO模式下，網絡綜合布線實訓教學的目標包括技術目標和能力培養目標。技術目標培養學生的操作技能，提高學生的操作水平，對學生在課程學習過程中需要掌握的技術提出了明確的要求。技術目標主要包括:學會分析網絡工程與綜合布線項目，學習操作綜合布線系統中各子系統、傳輸介質等基本知識，具備典型網絡工程與綜合布線項目方案規劃設計、布線器材與工具的選擇、組織工程施工、工程測試及驗收、鑒定等能力，并最終掌握網絡工程與綜合布線項目的設計、施工與管理等職業技能。

在網絡綜合布線教學中，理論教學為學生提供了實踐的理論知識，主動式項目驅動學習則是教學中一個重要的環節，也是促成實現學習目標的重要手段。在CDIO工程教學模式的指導下，在實施主動式項目驅動學習的過程中，主要注意具體目標的設定。目標包括理論教學環節，具體的實訓任務和學生團隊的組合和產品研發及運行的整個實施過程。CDIO工程教育模式中的能力目標培養可以通過項目驅動來實現，學生在項目運作的整個過程中得到鍛煉。

2.2 建立理論與實踐相結合的教學體系

該模式注重扎實的工程基礎理論和專業知識的培養，并貫穿整個人才培養過程中的團隊設計和實踐環節的訓練。CDIO運用于網絡綜合布線工程教學要注意如下兩個問題:①什么是工程類實訓學生應該掌握的完整的知識、技能以及意識體系?②如何進行改進才有助于學生更好地掌握這些技能?在此可以運用CDIO提出的一體化課程設計(Integrated Curriculum Design)、設計—實施經驗(Design－Implement Experiences)、建立工程工作區(Engineering Workspace)等一系列措施。教學中要借鑒設計—實施經驗的基本思想，結合網絡綜合布線工程的特點，提出課程教學與操作案例設計的原則與方案，從而加強學生創新能力訓練，培養既有過硬的專業技能，又有良好綜合素質的國際化工程師。

2.3 模擬情景，提高學生的實踐能力

CDIO教學模式運用到網絡綜合布線實訓課程，需要在教學過程中不斷實踐并深入研究。在教學過程中，教師盡可能營造多種職業實踐環境，使學生置身于環境中，由學生分別扮演需求方、設計方，施工方、測試方、驗收方及網絡工程師進行組網配制等角色。由需求方(學生)自主提出使用需求，由施工方進行方案設計、組織工程施工、組網、運行、驗收及管理維護。如:A組給出一個場景，由B組進行設計施工，C組進行工程驗收。同時B組也提出一個場景由C組進行施工，A組進行工程驗收，每組都需完成一個給出場景，一個設計施工，一個工程驗收。最終由工程驗收方和提出場景方給設計施工方評分，小組內成員互相評分。在施工的同時由指導教師指導操作標準，分析說明各個部件設備的性能、安裝方法及優缺點等，通過分析情景過程中的問題指導學生掌握學習的內容。

2.4 教師角色的轉變

在CDIO模式下，教師的角色要發生轉變，教師以課程設計者的身份出現在學生面前。工程教育觀念發生轉變，既要重視學科知識的學習也要強調工程能力的提高。教師不可能僅僅向學生傳授課本知識，而要在傳授課本知識的同時設計工程項目，為學生設計學習環境，拓展學習資源，成為教學的設計者。

教師轉變為學生的指導者。在傳統“教師為中心”的教學模式中，教師決定一切，學生在教師的安排下完成學業。但是，CDIO模式強調，學生進行主動學習，并強調通過經驗學習方法，實現專業目標，提倡學生自己思考和解決問題。顧學雍提出，CDIO理念“要求教師成為創新者，即要求他們的教學風格更加以學生為中心，要求他們傳授大綱中所明確規定的個人、人際交往能力以及產品、過程和系統的建造能力。教師需要提高他們的工程知識和能力，以便為學生提供相關的案例并作為當代工程師的榜樣”［1］。一體化學習是CDIO模式的一個重要特點，即學生在工程環境中學習基礎科學理論知識的同時，還要注意交往能力的養際，產品、系統和過程的建構能力。教師成為教學過程的主導，讓學生成為教學過程的主體，發揮學生學習的主動性，引導學生積極參與到開發團隊中進行工程項目開發，培養學生的工程能力與團隊精神。

3 效果與分析

基于CDIO工程教育模式的主動式項目驅動學習方法，它以CDIO為核心指導思想，以主動式項目驅動學習為主要手段，具有一定的科學性和先進性。依據CDIO工程教育模式建立網絡綜合布線教學模式，可以明確的指出課程要求的具體培養目標。主動式項目驅動式的網絡綜合布線教學模式改變了由老師為中心的教學模式，切實體現了“學生為主體，教師為主導”教學理念，有助于調動學生的積極性，提高學生的自主學習能力。學生實施項目的過程中，不斷地查找資料，自己安排實施內容和過程，把被動的接受知識變為主動探索性地學習，激發學生學習的內在動力。通過項目的實施，學習鍛煉了項目管理能力和交流溝通的能力，為以后的工作奠定了基礎。

4 結束語

根據教學中的實踐經驗，我們發現實施基于CDIO的主動式項目驅動學習的過程中要轉變教師的職能和教學理念。基于“CDIO”工程教學模式的主動式項目驅動學習方法特別強調教師的指導作用。隨著教學方法的改變，在項目實施過程中，教師的職責也隨之變化。教師主要職責轉變為評價項目的可行性，根據學生不同的能力差異，合理地為不同的學生設定合適的深度與廣度的項目，從而做到因材施教。更加教學內容設計相應的教學內容，讓學生在模擬真實任務的情景下完成各項任務。在教學“一體化”的思想下綜合培養學生的能力，同時，由于教學任務的增加，教師要更加投入地進行各種教學項目的設計工作。

因此，在網絡綜合布線課程教學改革中，為提高學生的主觀能動性和創造性，我們改變傳統的多個獨立項目式的教學方法，采用以學生為主體的主動式項目驅動學習，培養學生善于思維、表達、學習和協作的個人與職業能力，培養內在能力與實踐能力兼備的網絡工程師。

［1］顧佩華，包能勝.CDIO在中國，高等工程教育研究［J］.2012(1):24－40.

［2］楊雪，王玫.CDIO在數字電子技術教學模式改革中的應用［J］.南京工程學院學報:社會科學版，2010(1):65－68.

［3］張樺，溫顯斌.基于CDIO模式的計算機專業教學改革［J］.計算機教育，2010(11):71－73.

［4］顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO—清華大學創新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究，2009(1):34－38.

［5］顧佩華.重新認識工程教育:國際 CDIO培養模式與方法［M］.北京:高等教育出版社，2009.