CDIO工程教育模式在通信工程專業(yè)教學中的應用研究

徐東輝 周輝 楊百龍 康凱

摘要：通過開展通信工程專業(yè)的CDIO工程教育改革探索，從變化的形勢中捕捉和把握我校通信專業(yè)建設(shè)和發(fā)展機遇，發(fā)展完善具有軍兵種專業(yè)特色的育人培養(yǎng)模式。解決因?qū)I(yè)總學時壓縮與滿足部隊需求而增加專業(yè)實踐環(huán)節(jié)間的矛盾，培養(yǎng)出專業(yè)功底扎實、個人技能過硬，且具有較強團隊合作能力和工程應用能力的通信工程人才，為其他工科類專業(yè)教育改革提供指導。

關(guān)鍵詞：通信工程；CDIO；教育模式；專業(yè)教學；應用研究

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）38-0169-03

由于通信技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的通信工程人才培養(yǎng)課程體系中普遍存在重理論、輕實踐，重內(nèi)容、輕方法，重課程體系的連貫性、輕課程實驗設(shè)置的靈活性，課程實驗多數(shù)為了驗證理論教學內(nèi)容，缺少考察和提升學員綜合能力的綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗。加之實驗教學管理和質(zhì)量保障體系缺乏，也使得很多實踐教學活動流于形式，偏離了實踐教學設(shè)置的目的。這些問題的存在嚴重地制約和影響了通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，如何緊跟時代發(fā)展步伐，適應信息化時代對通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的新需求，將最新理論成果、技術(shù)方法引入到課堂教學中，如何以現(xiàn)代信息科學的視角理解和整合經(jīng)典的通信理論課程內(nèi)容，如何提煉具有軍兵種專業(yè)特色的核心知識體系，并融入和貫徹到課程教學之中，如何真正做到教學相長，都是我們在專業(yè)教學中必須要面對的突出問題。

一、CDIO教育理念及特點

CDIO工程教育模式是構(gòu)思、設(shè)計、實施、運作（conceive、design、implement、operate）四個單詞的縮寫，是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究機構(gòu)經(jīng)過四年的探索研究得到的創(chuàng)新研究成果[1]。“C”是指依據(jù)用戶要求，綜合技術(shù)服務(wù)、企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃等因素，不斷更新概念、技術(shù)和商業(yè)計劃；“D”是指對設(shè)計方案進行論證、優(yōu)化和創(chuàng)新；“I”是指任務(wù)實現(xiàn)，要把方案設(shè)計轉(zhuǎn)化為科技成果；“O”是指成果展示、驗證和評估。CDIO工程教育模式是“做中學”（learning by doing）和“基于項目教育和學習”理論的抽象概括，是以項目研發(fā)至運作的整個生命周期為實施背景，以工程操作實踐為平臺，使學員以主動的、積極的、可操作的、課程之間相互銜接的方式學習，充分體現(xiàn)了“以學員為中心、以實踐鍛煉為主體”的教學新理念。CDIO工程教學模式的培養(yǎng)大綱是以構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行為主線，綜合了專業(yè)知識、個人技能、團隊合作及人際溝通等方面，是在整個企業(yè)與社會環(huán)境下進行實踐運行的過程。這種理念及特點對高校改革通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，解決理論知識學習與實踐能力培養(yǎng)之間的矛盾，提高學員就業(yè)率具有很好的啟示與借鑒價值。

二、通信工程專業(yè)采用CDIO教育理念的可行性分析

在分析我校通信工程專業(yè)課程教學發(fā)展現(xiàn)狀及特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合CDIO工程教育理念，通過采用課堂教學、實驗教學、校企合作及赴部隊參加實踐鍛煉等多種形式保證人才培養(yǎng)計劃的落實，實現(xiàn)學校與部隊“零距離”，解決理論知識學習與實踐能力培養(yǎng)之間的矛盾，提高學員第一崗位任職能力，形成具有軍兵種專業(yè)特色的教育人才培養(yǎng)模式。

1.通信工程專業(yè)采用CDIO教育模式與現(xiàn)行培養(yǎng)目標的一致性。人才培養(yǎng)方案是學員培養(yǎng)的指揮棒，我們在認真分析和深入理解CDIO工程教育理念的基礎(chǔ)上，依據(jù)課程教學實施大綱與軍隊院校對學員能力培養(yǎng)目標要求，結(jié)合軍兵種通信專業(yè)自身特點和大學已具備的實際培養(yǎng)條件，對人才培養(yǎng)方案進行優(yōu)化和修訂，制定出具備深厚的專業(yè)技術(shù)知識、精湛的實踐能力和全面的人文素質(zhì)的培養(yǎng)目標。

通過對CDIO標準體系的分析，發(fā)現(xiàn)其教育目標是[2]：讓工程師可以帶領(lǐng)課題團隊，成功地進行工程系統(tǒng)的概念、設(shè)計、執(zhí)行和運作，旨在創(chuàng)造一個新的整合性教育；在技術(shù)基礎(chǔ)上為學員提供盡可能多的業(yè)務(wù)知識，培養(yǎng)和教育工程師發(fā)展成為新產(chǎn)品、新系統(tǒng)的創(chuàng)造和執(zhí)行過程中的開發(fā)者和領(lǐng)導者，為研究者們灌輸對自己工作重要性和策略價值的認知。

我校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標是著眼培養(yǎng)部隊骨干軍官，緊貼部隊對人才的需求、學員對成才的需求，堅持指技融合人才培養(yǎng)特色。優(yōu)化專業(yè)能力培養(yǎng)體系，以軍事通信工程為主線，以扎實的電子技術(shù)、信息技術(shù)知識為支撐，圍繞信號與調(diào)制、傳輸與交換、組網(wǎng)與系統(tǒng)構(gòu)建通信工程專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。關(guān)注學員綜合能力素質(zhì)培養(yǎng)，強調(diào)課堂教學與實踐教學、共性要求與個性特長相結(jié)合，構(gòu)建全方位綜合育人體系，由以知識傳授為主向培養(yǎng)綜合能力為本轉(zhuǎn)變，注重學員認知能力、分析能力、實踐能力、思維能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)，著力造就理想信念堅定、軍政能力優(yōu)良、科學文化厚實、專業(yè)技術(shù)精深、身心素質(zhì)過硬、能夠適應現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭需要的部隊通信兵高素質(zhì)人才。

從兩者目標分析中可以發(fā)現(xiàn)，在以人為本、面向企業(yè)（部隊）服務(wù)、創(chuàng)新精神等培養(yǎng)目標上，我校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標和體系完全可以向CDIO的標準靠攏，也就是說在通信工程專業(yè)中采用CDIO教育模式與我校現(xiàn)行的通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標是一致的。

2.采用CDIO教育模式具有實踐可操作性。在CDIO的教育理念中，各層次人員素質(zhì)的培養(yǎng)是融入于總的人才培養(yǎng)框架之內(nèi)，是以項目開發(fā)為牽引，以團隊合作為抓手進行多層次、全方位、綜合地培養(yǎng)和發(fā)展，這種方式有別于傳統(tǒng)的按單門課程的要求進行簡單的整合[3]。CDIO的教學大綱明確要求學員必須具備深厚的專業(yè)知識技能、全面的系統(tǒng)項目工程開發(fā)能力、適應團隊合作攻關(guān)以及系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的能力，這與培養(yǎng)我校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標是相一致的。該新模式中部分教學大綱的編制直接與部隊實際工作要求、保障任務(wù)等對人才素質(zhì)的要求相對應。因此，在通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)中采用CDIO工程教育模式的實踐將會極大地促進人才培養(yǎng)質(zhì)量取得顯著的提升，可操作性極強。

近年來，我校通過“三走”模式（走上去、走出去、走下去）實現(xiàn)了對最新通信裝備技術(shù)前沿發(fā)展現(xiàn)狀的掌握、同類院校專業(yè)建設(shè)情況的了解、部隊用人單位對目標培養(yǎng)的期望；通過邀請同行領(lǐng)域的專家教授及用人單位共同對本專業(yè)建設(shè)進行了評價考核。在認真聽取專業(yè)教師以及校外合作單位意見的基礎(chǔ)上，優(yōu)化和調(diào)整了原有通信專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的部分內(nèi)容，理順了通識教育課程與專業(yè)技術(shù)課程、理論教學與實踐教學之間的內(nèi)在關(guān)系。

3.基于CDIO的育人培養(yǎng)目標突出了三種能力。基于CDIO育人培養(yǎng)目標重點突出了三種能力的培養(yǎng)[4]：（1）全面系統(tǒng)地掌握電子信息及通信技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的基本理論、基本知識的能力；（2）培養(yǎng)學員初步具備方案設(shè)計、應用調(diào)試、通信系統(tǒng)組網(wǎng)的能力；（3）鍛煉學員適應團隊協(xié)作與順暢地進行人際溝通的能力。

三、改革實踐教學體系，融入CDIO工程教育理念

通過引入CDIO理念，改革和完善已有實踐教學體系。新的培養(yǎng)體系遵循從簡單到復雜的事物認知規(guī)律及工程型專業(yè)人才培養(yǎng)的特殊規(guī)律，從知識結(jié)構(gòu)的建立、實踐能力的培養(yǎng)、工程教育理念的樹立等方面出發(fā)，突破傳統(tǒng)的實驗教學常常依附于理論教學的狹隘觀念，對實驗課程的內(nèi)容設(shè)置進行了全面整合與重建，重點突出綜合性、創(chuàng)新性實驗的開設(shè)。在保持部分實驗教學與理論教學有機結(jié)合的基礎(chǔ)上，根據(jù)學員在不同學習階段知識面的掌握程度和通信類專業(yè)知識模塊，有針對性地對實驗教學體系和內(nèi)容進行了分模塊、分層次、分類別的改革調(diào)整，構(gòu)建了融合實驗技能訓練與科學研究能力培養(yǎng)相結(jié)合的新型實驗教學體系，即基礎(chǔ)型實驗—綜合型實驗—創(chuàng)新型實驗。每個實驗類型均從點和面兩個方面進行內(nèi)容設(shè)置，改革和調(diào)整部分實驗內(nèi)容，增加了設(shè)計型實驗和綜合創(chuàng)新型實驗的比重，突出學員實踐動手能力、分析問題能力、解決問題能力和提升創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.強調(diào)教學過程實施，激發(fā)學員創(chuàng)新精神。在教學實施過程中，教員不再是進行知識的簡單傳授，而是將學員置于主體地位，啟發(fā)引導學員發(fā)現(xiàn)問題、探究問題以及解決問題，使他們真正地做到“做中學”；充分發(fā)揮學員的主觀能動性和對知識探究的求知欲，使學員帶著強烈的興趣參與到知識的學習中來。新的教學方法強調(diào)教學過程實施，注重激發(fā)學員的創(chuàng)新精神，可以極大地改變學員的厭學情緒；指導學員對所學知識進行加工梳理、對所發(fā)現(xiàn)的問題會進行分析和歸納總結(jié)；教育和引導學員帶著問題學，激發(fā)學員強烈的求知欲，鼓勵學員充分利用網(wǎng)絡(luò)教學資源進行答疑解惑，建立和完善自身的知識結(jié)構(gòu)體系。

2.注重課程設(shè)計規(guī)范，突出綜合能力培養(yǎng)。在教學內(nèi)容中突出實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置，注重課程設(shè)計的規(guī)范性，強化學員動手能力，突出學員綜合能力培養(yǎng)。通過開放實驗室，使學員能夠有充足的時間集中精力去完成基于工程項目的課程設(shè)計。通過改革考核方式，注重考核實踐過程，采取師生共同評價的方法的綜合評價體系實現(xiàn)對學員能力的綜合測評。以CDIO教育理念為導向，基于部隊、科研院所工程項目的課程設(shè)計流程[5]如圖1所示。

3.建立課程體系結(jié)構(gòu)，提高課堂教學質(zhì)量。通過專業(yè)評價，根據(jù)CDIO教育理念，修訂和完善了人才培養(yǎng)方案。依據(jù)新的教學理念和模式對部分課程的教學內(nèi)容進行了優(yōu)化重組，建立并完善了課程體系結(jié)構(gòu)，在注重理論知識講解的同時加強工程實踐能力的培養(yǎng)，強調(diào)關(guān)注教學過程實施，力求提升課堂教學質(zhì)量。通過增強對學員知識的理論性、實踐性、工程性和科學性教學，著力培養(yǎng)軍地共需的通信工程人才。以CDIO教育理念為導向，積極探索將理論與實踐相融合的通信工程專業(yè)課程體系，以《移動通信原理》為例，如圖2所示。在深入進行理論授課的同時，有效利用現(xiàn)有實驗資源，構(gòu)建了基于三平臺的移動通信基本實驗體系，即原理級驗證實驗平臺、仿真級創(chuàng)新實驗平臺、工程級設(shè)計實驗平臺，內(nèi)容涉及原理驗證、關(guān)鍵技術(shù)仿真和通信工程系統(tǒng)實訓等環(huán)節(jié)，分步驟、分層次地強化了學員的工程意識、工程素養(yǎng)和工程技能，取得了很好的教學效果。

4.發(fā)揮校企合作優(yōu)勢，樹立職業(yè)導向服務(wù)。我校積極利用國內(nèi)同行企業(yè)一流技術(shù)和服務(wù)，與華為和中興兩家國內(nèi)頂級ICT公司建立合作機制，開展校企合作模式先后建成了4G移動通信實驗室、綜合通信實驗室、物聯(lián)網(wǎng)實驗室等，改善了軍隊院校專業(yè)實訓及實訓教學環(huán)境，定期開展新技術(shù)、新服務(wù)交流，使教員和學員能夠第一時間了解和掌握國內(nèi)外通信技術(shù)發(fā)展的最新技術(shù)，提升了專業(yè)技術(shù)人才職業(yè)技能素質(zhì)。校企合作極大地提高了學員崗位任職能力，為運營商及部隊儲備和提供合格的零距離上崗通信人才奠定了基礎(chǔ)，為我校更深遠的實踐改革奠定了基礎(chǔ)。

四、借鑒CDIO教育理念，創(chuàng)新通信工程專業(yè)課程教學模式

依據(jù)CDIO教育理念，以學員綜合能力培養(yǎng)為目標，以適應部隊需求為導向，以“應用系統(tǒng)、功能模塊、基本單元”為主線，創(chuàng)新我校通信工程專業(yè)課程教學新模式。研究在課程主線架構(gòu)上如何總體把握課堂教學設(shè)計，包括教學內(nèi)容安排的考慮、組織形式的設(shè)計、講授方法的融合、學員參與模式的改革以及教學效果的評估，結(jié)合校企合作精心設(shè)置體現(xiàn)CDIO工程教育理念的實訓項目，讓學員更加主動地、帶著問題來學習，為學員提供自主選擇的空間，具體模型如圖3所示。

在所建模型中，教學實踐活動本身是一個自我改進和自我完善的過程，需要用人單位（即部隊）的直接參與，需要根據(jù)部隊的通信保障需求不斷地更新人才培養(yǎng)的專業(yè)知識，調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)，修訂人才培養(yǎng)的目標。

它是一個面向企業(yè)、部隊和學校的系統(tǒng)工程，需要由企業(yè)（通信設(shè)備的供應單位）、部隊（用人單位）與學校（人才培養(yǎng)的基地）共同商討，參與并輔助制定教學計劃、規(guī)劃教學內(nèi)容與課程體系，校企共建專業(yè)實驗室及產(chǎn)學研基地，并由部隊根據(jù)專業(yè)人才標準量化體系對人才綜合能力進行評價分析，提出合理的有針對性的人才培養(yǎng)目標，學校則根據(jù)部隊提供的評價結(jié)果及現(xiàn)代通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新需求、新變化及時補充完善課程體系，修訂和優(yōu)化課程教學內(nèi)容，改進教學方法，使之更能適應部隊發(fā)展需求，培養(yǎng)出具有現(xiàn)代軍事通信素養(yǎng)的復合型專業(yè)人才[6]。

五、結(jié)束語

在分析我校通信工程專業(yè)課程教學發(fā)展現(xiàn)狀及特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合CDIO工程教育理念，通過采用課堂教學、實驗教學、校企合作及赴部隊參加實踐鍛煉等多種形式保證人才培養(yǎng)計劃的落實，實現(xiàn)學校與部隊“零距離”，解決了理論知識學習與實踐能力培養(yǎng)之間的矛盾，提高了學員第一崗位任職能力，形成具有軍兵種專業(yè)特色的教育人才培養(yǎng)模式。

參考文獻：

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[6]張粵.基于CDIO的通信工程專業(yè)教學改革和實踐[J].中國電力教育，2013，（20）.