基于CDIO電子類創新實踐課程體系的探析（二）

許宣偉+羅凱

摘要： 當前，電子信息科技的發展和革新對創新人才的需求越來越迫切，高校如何培養-具有創新能力的電子信息類人才成為重要的課題。本文創新實踐教學方法、探索多種培養方式。以國際工程教育理念CDIO為改革基礎，通過電子類創新實踐課程體系的設計與實施，以閉環式項目為中心，橫向引入模塊化新技能和知識，讓學生較早建立項目的系統工程意識和大局觀，有利于創新創業型人才的培養。

一、研究的背景

我國要實施創新驅動發展戰略，強調創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐，必須擺在國家發展全局的核心位置。以創新的新成果為加快轉變經濟發展方式、調整產業結構、提高社會生產力開辟新的空間，以科技改革發展的新突破實現經濟社會發展的新躍升。要完成此發展戰略的根本出路在于科技創新、產品創新、產業創新、商業模式創新和品牌創新。如果沒有創新能力，特別是創新能力的大幅提升，就難以真正完成經濟結構的調整和發展方式的轉變。

在此社會背景前提下，電子信息類科技的發展和革新，需要大量創新人才去推動整個

產業的發展?？梢灶A見的是在不久的將來，大學生會是這一領域的創新主力軍。這既是社會帶給學生的發展機遇，也是給高校教育提出了嚴峻問題-具有創新能力的電子信息類人才如何培養。為了更好地解決此問題，需遵循教育規律和人才成長規律，深化教學實踐改革，創新實踐教學方法，探索多種培養方式，才能使電子信息人才輩出、拔尖創新人才不斷涌現的局面。

目前，我院對普通班級的教學方式，無法滿足我院特色班級“踐行班”（我院以創新培養為目建設的特色班級）電子類方向人才的培養，主要體現在如下幾個方面：

1.電子信息行業的創新和創業，目前呈現出跨多學科、多種技能融合的趨勢，與以前傳統單一的學科有著很大的區別。對于電子信息類創新人才提出了更高的要求，需要具備更加全面的技術和廣泛的知識。

2.針對普通班級的實踐改革很少有跨多個系、多學科的教師合作共同開發的實踐課程。以前學科之間分得比較嚴格，跨專業系統級的實踐項目設計較少，要么就會等到學生在大三下半學期或大四的時候才有課程出現，這樣的結果是讓創新的人才的培養永遠只是看到專業方向的某一個局部，沒有一個整體概念的認識，讓學生不能看到每種技術在項目當中起到的作用，不能較早地為今后學習找準學習方向；如果是作為創新型管理的人才，則無法較早建立大局觀。

3.未實現實踐課程之間的深度整合和實踐課程之間的內在聯系的研究，造成實踐課程本身的設置的目地性不明確。

4.如何以項目為中心，實現多種實踐技術的融合，并且各技術的側重點和掌握的程度都沒有進行深入研究。

6.目前缺少創新性實踐教學的配套教學資源，如實驗指導書、教學視頻和教學PPT等。

7.目前缺乏創新人才技術交流的信息化平臺，不便于指引學生的學習方向和分享學習成果，等等。

因此，為了我院能培養出更多符合社會需求的創新型電子類人才，需要結合CDIO和我院學生的實際情況，深入研究創新實踐教學體系。

二、改革理念

改革理念：通過創新實踐課程體系的設計與實施，讓學生初步能達到多種技術的融合，建立整體的概念，以模塊化的思維引領創新。改革進入第二階段，以CDIO為改革基礎，以閉環式項目為中心，在第一階段電子積木的基礎上，橫向引入模塊化新技能和知識，讓學生較早建立項目的大局關，拓展技術創新思維，找準學習方向。在具體實施局部實踐課程內容時注重以項目為中心，充分體現學生“做中學”，實現理論與實踐的融合。

三、改革的主要內容

本次改革的主要內容是創新實踐課程體系的建設，此部分實踐課程貫穿第三學期和第四學期，即將投入到我院特色班級“踐行班”的教學當中。這部分要做的主要內容如下：

1.改革小組，結合物聯網實際應用場景，設計一個較為完整的閉環項目，利用第一階段已經學習到的控制技術和傳感技術，橫向引入短距離通信技術、上位機編程應用技術、app開發技術和云計算應用技術、產品外觀設計應用技術、3D打印使用技術等共同實現。

2.控制技術和傳感器技術

在第一階段，學生初步掌握了控制和傳感器的使用。但沒有具體都運用的實際的項目中去，并且所使用的傳感器較為簡單。因此，在第二階段需要解決的問題是，以真實項目為中心，提高對主控技術的深入應用。而傳感器方面給是從第一階段的數字型升級到模擬采樣型傳感器，比如指紋傳感器、土壤傳感器等。

3.短距離通信技術

此部分內容，主要是以藍牙和zigbee技術學習為主。此部分內容也是第二階段的訓練重點。把藍牙作為整體項目中子項目的通信手段，讓學生以藍牙串口的使用為突破口，使學生迅速上手，完成子項目的通信功能，激發學生的興趣。而zigbee的使用的目的，是把每個子項目的通信進行組網管理，是整個項目的難點所在。因為zigbee技術所包含的內容較多，包含：短距離通信技術基礎、zigbee芯片的主控技術、zigbee協議棧的使用。但是在有效的項目整體規劃較好的情況下，能讓學生把較難的知識運用的實際當中，并且達到較好的掌握目的。

4.上位機編程應用技術

此部分內容，主要是學習C#編程，完成項目PC上位機操作界面的設計，并能實現串口雙向通信。主要是把第一階段所學到的知識運用到實際的項目當中。

5.APP技術開發和云計算應用技術

此部分內容，按照以前的劃分應該是軟件專業和云計算專業的內容。但是從電子類學科的發展，跨專業和跨學科已經成為目前的趨勢，APP技術開發和云計算應用技術已經成為了電子類專業密不可分的一部分，缺少了這兩部分的內容的電子類項目，也不能算是真正意義的閉環項目。但對于大二非軟件或云計算專業的學生，要在基礎較弱的情況下，如何把這兩種技術運用到具體的項目中去，也是此次改革研究的重點之一。通過大量的調研和實際測試，最終找到了解決辦法。在App技術方面讓學生使用美國麻神理工大學研發的App inventor軟件做對應的App，而云技術開發方面的訓練主要是集中在對公有云API的開發。這樣既可以保證學生能制作一個閉環的項目，另一方面避免由于內容太難而使得學生中途放棄。

6.產品外觀設計應用技術以及打印

此部分內容，主要是學習利用soliworks設計軟件對本硬件電路外觀進行設計，并生成3D打印文件，再利用3D打印機，打印本項目硬件的外觀。把產品造型設計的加入，讓項目的完整度更高，也讓學生到了下一階段有了創新項目想法后，自己可以完成產品的展示DEMO。

7.系統集成與調試

此部分內容，主要是把每種技術設計部分進行集成和調試，并對項目進行總結和分析。

8.各種課程后期深入學習的規劃

此部分內容，主要是讓學生在做完項目以后，增加一個環節是，對學生感興趣的方向做專業規劃和指導。整個課程提倡技術的融合和整體的概念，尤其是模塊化的新技術的應用，更是詮釋了整個課程體系的精髓：有針對性和引導性的培養和鍛煉學生的創新能力。

四、改革的特色與創新

1.教學理念的特色與創新

以CDIO為改革基礎，構建以系統級閉環項目為中心，多種模塊化技術的融合，引導學生的技術橫向延展，建立項目整體概念，拓展學生的技術創新思維，讓學生較早明確學習方向。在具體實施局部實踐課程內容時注重以項目為中心，充分體現學生“做中學”，實現理論與實踐的融合。最終本項目的改革達到學練思三者的相結合。

2.教學內容的特色與創新

結合一個系統級閉環項目并結合學生的實際情況，對短距離通信技術、上位機編程技術、微信應用技術、產品外形設計技術、云技術應用等課程進行有機的整合形成圍繞項目的實踐和理論融合，既包含技能又注重培養學生的獨立思考能力、探索能力和創新能力的創新型課程。

3.考核辦法的特色與創新

創新實踐課程教學實現模塊化教學方式，考核方法以分段形式考核，每個階段學生自己都有屬于自己的作品，并且每個階段以“實物作品+相關報告或論文+現場答辯”相結合的方式進行考核。

4.教學手段的特色與創新

采用“先實驗再分析，興趣引導，勤思考親探索”的引探教學法，以實例為引導，注重培養學生的動手能力、表達能力、協作能力、自學探索能力及創新能力。教學過程中可以采用實際案例驅動、實際項目驅動、團隊教學、分組教學、互動式、討究式、分階段、分層次教學等多種教學手段。

5.改革團隊的特色與創新

第二階段創新實踐課程項目的設計，改革團隊依據項目相關技術對相關專業教師的需求，團隊成員由電子信息工程、計算機技術、云計算技術和通信技術等專業的教師構成，體現了跨學科的合作。教學內容也是模塊化的。因此，教學不是由一名教師完成，而是由教師團隊共同完成，每位教師可根據自己的特長，完成相對應的實踐教學內容。

五、結束語

將CDIO工程教育模式引入到電子綜合教學實踐課程的改革當中，既適應現代教學模式的要求，也符合電子類學生對本綜合系列課程的需求。成功地實施教學改革，不僅能夠達到本課程的教學目標和滿足學生對知識的需求，還能提高學生的綜合素質和整體能力，為他們以后的人生之路打下良好的基礎。本次改革的教學內容在具體實施過程中，也發現不足之處，我們將進一步深化課程教學改革，完成全面電子類實踐教學課程改革，建立以CDIO教學理念的實踐課程體系，以培養更多具有工程實踐能力的電子信息專業人才。