構建基于CD IO模式的電子信息類工程訓練平臺*

潘萍

（長沙師范學院 電子信息工程系，湖南 長沙410100）

構建基于CD IO模式的電子信息類工程訓練平臺*

潘萍

（長沙師范學院 電子信息工程系，湖南 長沙410100）

工程訓練是工程人才培養(yǎng)的關鍵，工程訓練平臺提供了學生工程實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)中重要的實踐環(huán)境。文章針對目前電子信息工程訓練落后的狀況，將CDIO理念運用到電子信息類人才培養(yǎng)中，集成和優(yōu)化教育資源，從工程訓練的層次、一體化的訓練課程體系、平臺運行的生態(tài)環(huán)境保障和評價等方面構建電子信息類工程訓練平臺。以期充分發(fā)揮工程訓練中心的作用，為高校培養(yǎng)與企業(yè)相接軌的電子工程人才提供可借鑒的途徑。

CDIO模式；電子信息；工程訓練平臺

一、引言

我國電子信息類專業(yè)教育的迫切任務是盡快培養(yǎng)與國際接軌的電子工程師，然而目前我國高校培養(yǎng)的電子信息類人才普遍缺少工程實踐能力和創(chuàng)新能力。CDIO工程教育模式作為國際上一種最新的研究成果于2008年引入我國，為解決許多國家包括中國都面臨的工程教學與實際產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)的問題提供了非常有價值的工具模板，為工程教學改革提供了最佳實踐的框架。[1]

二、工程訓練的現(xiàn)狀與問題

工程訓練主要是為了培養(yǎng)學生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質。學生通過訓練載體，以操作訓練為手段進行實踐，是高校大學生參加工程實踐、大學生課外科技活動和創(chuàng)新設計的主要方式。歐美等主要發(fā)達國家的工程訓練方式多樣，主要通過以下幾種方式實現(xiàn)學校教育與社會需求的有機結合：①加強與行業(yè)、企業(yè)的密切聯(lián)系和合作；②增加課程設計和實踐教學環(huán)節(jié)的比例；③尊重學生個性,培養(yǎng)團隊協(xié)作能力；④加強本科生科研訓練。

目前，我國理工科院校主要的工程訓練載體包括工程訓練中心、教學工廠和研習工廠等。工程訓練獲得一定效果的同時也存在一些問題。第一，教學功能單一。工程訓練教學體系偏重機械類或近機械類專業(yè)的課程傳承需求，訓練內容偏重技能實訓，與工程實際相脫節(jié)。[2]學生在實踐過程中，不能產(chǎn)生真正的工程實踐體驗，因而很難培養(yǎng)工程實際所需的分析問題、解決問題能力，人才培養(yǎng)嚴重脫離產(chǎn)業(yè)需求。第二，教育資源相對匱乏，導致高校工程訓練尚處于低水平。第三，管理體制及運行機制較為落后，教學管理較為松散。這些都導致我國工程技術人才培養(yǎng)的質量不盡如人意。電子信息類專業(yè)工程訓練同樣也存在著這些問題。

針對以上問題，本文將國際上先進的“構思（conceive）、設計（design）、實施（implement）、運行（operate）工程教育理念引入到電子信息類專業(yè)實踐類課程的教學改革中，并在此基礎上開發(fā)出一個基于CDIO架構的工程訓練平臺。

三、電子信息類工程訓練平臺建設內容

以CDIO大綱和12項標準為指導，從電子信息類工程人才培養(yǎng)目標、工程訓練層次、工程訓練內容、工程訓練中心的資源配置、平臺運行效果的評價機制和平臺運行的保障環(huán)境和優(yōu)化等方面構建。

1.一體化工程訓練課程體系

一體化課程是CDIO的四大主題之一，也是學生學習構思與設計復雜系統(tǒng)相關知識、技能的重要保證。[3]針對電子信息行業(yè)與專業(yè)發(fā)展需求，結合CDIO能力大綱與相關標準，整合通識課程與專業(yè)課程的內容，優(yōu)化通識教育課程內部結構，融合學科課程與綜合課程，開發(fā)按電子信息系統(tǒng)設計要求的多學科或交叉學科課程，打破學科之間的壁壘，最終建立以項目設計為導向、以能力培養(yǎng)為目標的 “五層次四能力三結合”的漸進式CDIO工程訓練課程體系，模型如圖1所示。

圖1 工程訓練課程體系結構

其中“五層次”指通識基礎與工程認知項目實踐、工程基礎項目訓練、綜合項目訓練、拓展與創(chuàng)新項目訓練和企業(yè)實習——畢業(yè)設計；“四能力”指培養(yǎng)電子工程師所必須具備的基礎、專業(yè)技能、工程應用、創(chuàng)新設計等能力；“三結合”指學研產(chǎn)結合、課內外結合和校內外結合。將原來獨立的課程實踐、訓練編制成大學本科階段從低年級到高年級不同層次的訓練，通過項目設計使整個課程體系系統(tǒng)地、有機地結合起來，并把個人、人際交往以及產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的建造能力的培養(yǎng)有機地融合到一起。

通識基礎與工程認知項目實踐是整個體系的起始階段，教學目的就是培養(yǎng)學生的通識技能和體驗工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場、了解工程狀態(tài)、認識技術手段、強化理論與實踐相結合的工程意識，[4]在學生入校第一學期進行；工程基礎項目訓練在大一第二學期和大二進行，主要是工程意識和工程能力的進階階段，通過基礎項目來整合學生學過的多學科或交叉學科課程內容；綜合項目訓練在大二下學期和大三進行，通過綜合性的項目，使學生掌握電子系統(tǒng)的設計與制作，綜合培養(yǎng)學生解決實際問題的能力；拓展與創(chuàng)新項目訓練在大三的下學期和大四進行，通過開設第二課堂、職業(yè)技能培訓和各種競賽來不斷培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力。創(chuàng)新項目主要來源于教師科研項目的子項目和大學生創(chuàng)新訓練等。開設的各種賽事主要有電子設計大賽、機器人設計大賽、創(chuàng)新設計大賽；畢業(yè)實習和畢業(yè)設計是整個訓練的最高階段。學生在學完所有的專業(yè)課程和相關項目訓練后，進入企業(yè)進行實習，接受工程項目的培訓和任務。畢業(yè)設計內容可以通過學生實習所承擔或接觸項目的子系統(tǒng)項目來進行，利用所學的知識，就一個產(chǎn)品項目完成構思、設計、實施、運行等全過程的訓練。

2.工程訓練平臺運行的生態(tài)環(huán)境保障研究

工程訓練中心是平臺項目“構思、設計、實施、運行”的主要依托載體，保障工程訓練平臺的良性運行，須從硬件上和軟件上對工程訓練中心進行建設。

硬件上：一是將相近學科的實驗室“聯(lián)合共建”，重視實驗設備的更新和維護。二是開放實驗室及訓練項目，培養(yǎng)學生的興趣，增加學生實踐機會，讓學生建立主動的學習經(jīng)驗，使學生從“聽中學”轉向“做中學”。三是建立仿真實驗平臺，為區(qū)域工程專業(yè)人才的訓練提供場所，整合、利用和拓展平臺功能；四是要加強對外交流合作,與國內外優(yōu)秀企業(yè)積極開展產(chǎn)學研合作，將平臺中心建設成為企業(yè)工程實踐教育中心。

軟件上：一是研究保障學校、企業(yè)、平臺之間良性運行的分工機制、協(xié)作機制、激勵機制和資源互補機制。二是擴大社會影響，吸引政府財政投入、企業(yè)投入和其它社會力量投入，并制定激勵措施不斷提高教師的工程實踐能力和教學水平。三是開發(fā)最新技術項目，項目來源上可以從行業(yè)最新科技競賽項目和對口企業(yè)最新開發(fā)項目上著手。

3.工程訓練評價體系研究

借鑒CDIO的教學模式，學業(yè)評價方面可以包含理論知識的筆試、學生作品的評價（重點考核）、報告撰寫的質量、設計過程的投入度、與小組成員合作的良好情況、成果的自我評價與宣傳、面向教師、學生的答辯水平等，以及各項因素的權重研究；教師評價方面，對教師的考核以評價工程項目的設計、產(chǎn)學研合作和技術服務為主，職稱認定時要有一定的工程實踐經(jīng)歷。

[1]王旃,韋巍，姚纓英.CDIO漸進應用模式的關鍵管理變量研究[J].高等工程教育研究,2013(5).

[2]吳波,隋金玲,劉華,李合增,張劍鋒,陳琪,黃艷芳.“校企聯(lián)合、資源共享”的“工程訓練”課程建設與實踐[J].中國大學教學,2013(5).

[3]J．Bankel，K．F．Berggren,K．Blom，et al.The CDIO Syllabus-A Comparative Study of Expected Student Proficiency [J].European Journal of Engineering Education, 2003,28(3):1-26．

[4]馬鵬舉,王亮,胡殿明.構建多學科交叉的現(xiàn)代工程訓練平臺[J].高等工程教育研究,2009(5).

（編輯:王天鵬）

G434

A

1673-8454（2015）01-0088-02

*項目支持：2014年度湖南省教育科學規(guī)劃課題階段性成果“基于CDIO工程教育模式的電子信息類工程訓練平臺的研究與設計”（課題編號：XJK014CGD085）。