基于CDIO的電子信息工程人才培養(yǎng)模式研究*

徐武雄 鐘東

湖北科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 湖北 咸寧 437100

CDIO工程教育模式從“培養(yǎng)什么人”和“怎樣培養(yǎng)人”這兩個(gè)根本問題出發(fā)，探索工程教育問題。麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)組成的跨國研究機(jī)構(gòu)于2004年首次提出CDIO工程教育模式，并成立CDIO國際合作組織。2008年，我國教育部組織課題組試點(diǎn)，目前，該教育模式在我國尚處于一個(gè)試點(diǎn)和探索階段。

本文主要探討如何改革CDIO模式下的電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案、課程體系和教學(xué)方法等內(nèi)容，并將其用于提高我國大學(xué)生的綜合素質(zhì)、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，使他們擁有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、系統(tǒng)分析能力，以便適應(yīng)現(xiàn)代化工程團(tuán)隊(duì)、新產(chǎn)品及新系統(tǒng)的開發(fā)需求。

1 CDIO工程教育模式簡介

1.1 CDIO的概念

CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）、運(yùn)作（Operate）的簡稱[1]。它是一種基于產(chǎn)品、流程、系統(tǒng)生命周期的工程教育模式，它以工程項(xiàng)目中現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思、研發(fā)到運(yùn)行改良乃至終結(jié)廢棄的生命周期全過程為載體，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、個(gè)人職業(yè)道德、終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、技術(shù)交流能力和大系統(tǒng)掌控能力。CDIO是直接按照工業(yè)界的要求建立的一整套工程教育實(shí)施體系，具有全面系統(tǒng)性、實(shí)踐可操作性、國際先進(jìn)性和普遍適應(yīng)性[2]。它以培養(yǎng)能夠領(lǐng)導(dǎo)工業(yè)產(chǎn)品、過程或系統(tǒng)開發(fā)的現(xiàn)代工程師為目標(biāo)，以現(xiàn)代工程實(shí)際環(huán)境為背景，采用相互聯(lián)系、相互支撐的課程體系培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)代學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)境中獲得設(shè)計(jì)、制作和主動(dòng)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的一體化成長。

1.2 CDIO的核心內(nèi)容

CDIO的核心內(nèi)容包括一個(gè)愿景、一個(gè)教學(xué)大綱和12條標(biāo)準(zhǔn)。

1）CDIO的愿景是為學(xué)生提供一種建立在真實(shí)世界的產(chǎn)品或系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行過程基礎(chǔ)上的工程教育，將學(xué)生培養(yǎng)成能夠領(lǐng)導(dǎo)新產(chǎn)品和新系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)行的高級(jí)應(yīng)用型人才。

2）CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)分別考察專業(yè)培養(yǎng)理念、課程計(jì)劃的制定、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐場所、教與學(xué)的方法、教師提高以及考核和評(píng)估等最根本的、體現(xiàn)CDIO工程教育特色的要求[3]。

3）CDIO的教學(xué)大綱反映了這個(gè)時(shí)代世界工程教育發(fā)展目標(biāo)的主流要求，對(duì)工程師應(yīng)該具備的知識(shí)和能力以逐級(jí)分別細(xì)化的方式表達(dá)出來，形成對(duì)學(xué)生和教師都具有重要指導(dǎo)意義的具體化、可觀測的目標(biāo)體系。

2 地方高校電子信息工程人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀分析

隨著科學(xué)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程科學(xué)知識(shí)體系變得越來越龐大。與此同時(shí)，現(xiàn)代工程實(shí)踐對(duì)工程師的工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)工作與交流能力和對(duì)企業(yè)與社會(huì)環(huán)境的理解與適應(yīng)能力都提出更高的要求。雖然近幾年隨著教育經(jīng)費(fèi)總投入的增加，學(xué)科建設(shè)投入加大，教學(xué)設(shè)施得到改善，辦學(xué)過程中積累了一些好的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但從總體上看，我國的高等教育特別是電子信息工程教育與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要還顯得很不適應(yīng)。

2.1 辦學(xué)模式趨同

按照國務(wù)院頒布的《中國教育改革和發(fā)展綱要》的要求，高等教育的發(fā)展要區(qū)別不同的地區(qū)、科類和學(xué)校，確定發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)，各種類型的學(xué)校合理分工，在各自的層次上辦出特色。目前，許多地方高校不以地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求為導(dǎo)向，在不具備辦學(xué)條件的情況下，盲目向高水平的一類大學(xué)看齊，都想辦成“教學(xué)研究型”大學(xué)，辦成大而全的“綜合型”大學(xué)。許多學(xué)校在辦學(xué)理念、辦學(xué)模式、培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)設(shè)置、課程體系等方面“同構(gòu)性”特征明顯，辦學(xué)失去了自己的特色，缺乏多樣性和競爭力[4]。

2.2 課程內(nèi)容體系不合理

課程體系的設(shè)置是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，大部分學(xué)校都是按照公共課、基礎(chǔ)課、專業(yè)課和專業(yè)選修課的模式在設(shè)置。一旦設(shè)置通過，至少使用3年不變，不能輕易更改，缺乏開放性和動(dòng)態(tài)靈活性；課程體系偏重于理論，面向應(yīng)用的實(shí)踐環(huán)節(jié)不足，這樣導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì)比較少，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)[5]；課程門類比較多，課程之間的銜接有時(shí)比較混亂；課程內(nèi)容體系不合理，理論課時(shí)比例較高，實(shí)踐課時(shí)的比例不到15%，實(shí)踐環(huán)節(jié)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2.3 教學(xué)方法落后

電子信息工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課都是一些工程性、實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，它所涉及的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法對(duì)本科生的培養(yǎng)起著相當(dāng)重要的作用。目前，電子信息工程專業(yè)的教學(xué)方法大多是以理論課講授為主、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容基本與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。其次，實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容和手段比較單一，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，單元設(shè)計(jì)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新技術(shù)不斷出現(xiàn)，電子電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用已發(fā)生根本性的變化，怎樣在有限的時(shí)間里達(dá)到把學(xué)生培養(yǎng)成高素質(zhì)的應(yīng)用型人才？筆者認(rèn)為改革和優(yōu)化電子信息工程專業(yè)教學(xué)方法已是必然。

2.4 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)不科學(xué)

電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)，對(duì)一些實(shí)用性比較強(qiáng)的課程，比如計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和電子線路CAD等，目前仍然采用閉卷考試為主，即以期末一張?jiān)嚲頉Q定課程成績的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方法。在課程結(jié)束后，大部分教師都有指定復(fù)習(xí)范圍、考試知識(shí)點(diǎn)的習(xí)慣，這導(dǎo)致大部分學(xué)生平時(shí)可以不學(xué)習(xí)，在考試前幾天突擊復(fù)習(xí)一下重點(diǎn)就可以及格了，甚至可以得到比較高的分?jǐn)?shù)。這種學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的方式非常不科學(xué)，也不利于激勵(lì)學(xué)生平時(shí)注重專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

3 基于CDIO的電子信息工程人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)

將CDIO模式用于我國地方高校工程教育的實(shí)踐，對(duì)其培養(yǎng)方案、課程體系和教學(xué)方法等人才培養(yǎng)模式的核心內(nèi)容進(jìn)行改革，有利于培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，促進(jìn)我國高等工程教育改革。對(duì)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的地方高校來說，CDIO模式特別適合電子信息工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。筆者以電子信息工程類專業(yè)中的電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為例，設(shè)計(jì)其CDIO理念下的人才培養(yǎng)方案，主要包括下面一些內(nèi)容。

3.1 明確定位培養(yǎng)目標(biāo)

基于人才市場的大量需求，高校擴(kuò)大了招生規(guī)模，使我國專業(yè)學(xué)生數(shù)量明顯上升。但目前行業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務(wù)第一線的技術(shù)應(yīng)用型人才仍缺口較大。基于市場需求，湖北科技學(xué)院以培養(yǎng)“高素質(zhì)應(yīng)用型”專業(yè)人才為核心，擬把電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)成為教學(xué)理念先進(jìn)、教學(xué)力量雄厚、教學(xué)資源優(yōu)良、專業(yè)特色鮮明、符合湖北發(fā)展要求、具有一定優(yōu)勢和競爭力的專業(yè)，在學(xué)院專業(yè)建設(shè)中發(fā)揮引領(lǐng)和樣板作用，并力爭成為全省地方高校同類專業(yè)建設(shè)與改革的示范專業(yè)。具體目標(biāo)是：培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，掌握電子信息科學(xué)與技術(shù)的基本理論、基本知識(shí)、基本技能和方法，能在電子信息科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及通信工程等領(lǐng)域從事電子系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和管理工作的高級(jí)應(yīng)用型人才。

3.2 設(shè)置科學(xué)合理的課程體系

為實(shí)現(xiàn)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，要以“夯實(shí)基礎(chǔ)、拓寬知識(shí)、強(qiáng)化能力、提高素質(zhì)、發(fā)展個(gè)性、激發(fā)潛能”為原則，以電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)能力培養(yǎng)為核心、以電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作項(xiàng)目為導(dǎo)向，整合現(xiàn)有課程，拓寬基礎(chǔ)課程，強(qiáng)化實(shí)踐課程。依據(jù)湖北科技學(xué)院專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)方案的指導(dǎo)意見，遵循高等教育教學(xué)規(guī)律和人才成長規(guī)律，構(gòu)建具有創(chuàng)新性、應(yīng)用性的電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系，詳見表1。

3.3 改革課程教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)CDIO教育理念，在使用表1所示體系的課程時(shí)，還必須進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的改革。

首先，必須強(qiáng)化落實(shí)學(xué)生的素質(zhì)教育。針對(duì)目前新近參加工作的大學(xué)生中許多人合作精神欠缺、責(zé)任心有待加強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)，加強(qiáng)大學(xué)生素質(zhì)教育，探索素質(zhì)教育的有效途徑。

第二，課程教學(xué)內(nèi)容的更新和壓縮。一方面，IT產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)更新?lián)Q代周期短、速度快的特點(diǎn)。當(dāng)前存在的一個(gè)較為突出的問題是，教學(xué)中專業(yè)知識(shí)老化，不適應(yīng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求，必須進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的更新，尤其是對(duì)技術(shù)性課程。另一方面，企業(yè)看重學(xué)生解決問題的能力，而目前教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授，輕視學(xué)生能力的培養(yǎng)。因此，對(duì)于電子信息工程技術(shù)人才培養(yǎng)而言，要壓縮課堂教學(xué)內(nèi)容，刪除理論性太強(qiáng)、在實(shí)際中應(yīng)用又少的教學(xué)內(nèi)容，將更多的時(shí)間調(diào)整到培養(yǎng)學(xué)生技能和能力的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)上去，設(shè)置豐富的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用課堂和實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵙?xí)見習(xí)場所加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、實(shí)踐性和團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.4 采用現(xiàn)代化的教學(xué)方法和手段

表1 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系

首先，教師應(yīng)該更新教學(xué)觀念，從以教師為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考研討，增加主動(dòng)學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)分析問題和解決問題的能力，增強(qiáng)概念學(xué)習(xí)。將實(shí)驗(yàn)課并入相關(guān)的課程內(nèi)，任課教師自然成為課程實(shí)驗(yàn)課的教師之一，并主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、統(tǒng)籌安排課程內(nèi)的實(shí)驗(yàn)。針對(duì)現(xiàn)在的學(xué)生缺少實(shí)際動(dòng)手能力的情況，安排豐富的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，盡量讓學(xué)生親自動(dòng)手并全身心投入。壓縮授課學(xué)時(shí)，部分課程采用邊講邊實(shí)驗(yàn)邊討論的方式，讓學(xué)生成為課堂上的主角。

其次，積極探索啟發(fā)式、探究式、討論式、問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)等新型教學(xué)方法。將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法引入電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課程教學(xué)中，以具體項(xiàng)目的要求來遴選教學(xué)內(nèi)容，采用項(xiàng)目牽引的啟發(fā)式教學(xué)方式來組織課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，從而鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.5 采取多樣化的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方法

CDIO模式是能力本位的培養(yǎng)模式，學(xué)生能力標(biāo)準(zhǔn)要求采用不同的方法衡量學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、個(gè)人自身能力、團(tuán)隊(duì)合作能力。對(duì)電子信息科學(xué)與技術(shù)等應(yīng)用性專業(yè)，應(yīng)更加注重學(xué)習(xí)的過程，采用多樣化的形式來測評(píng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

首先，采用案例討論、課程論文、小組設(shè)計(jì)制作、課程競賽等考核形式。

其次，要改革成績?cè)u(píng)定方法，加大平時(shí)考核力度，將一次考核改為全程考核，學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)情況的檢查和監(jiān)督以作業(yè)為基礎(chǔ)。如模擬電子技術(shù)習(xí)題的選擇上多選一些小型的、有趣的、實(shí)用的電路系統(tǒng)，學(xué)生完全可以用EWB來仿真，對(duì)于復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能、了解課程理論的具體應(yīng)用都十分有益[6]。

最后，要制定科學(xué)的成績?cè)u(píng)定依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，要賦予實(shí)驗(yàn)課一定的成績權(quán)重（如平時(shí)30%、實(shí)驗(yàn)30%、考試40%），不能簡單地根據(jù)考勤確定平時(shí)成績，對(duì)于在實(shí)驗(yàn)中有突出表現(xiàn)的團(tuán)隊(duì)和個(gè)人應(yīng)加分。

4 結(jié)束語

電子信息產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)新興的高科技朝陽產(chǎn)業(yè)。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，湖北省已經(jīng)成為我國電子工業(yè)產(chǎn)品的重要生產(chǎn)和加工基地。移動(dòng)通信終端、電腦、通信設(shè)備等電子信息技術(shù)企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電子信息技術(shù)企業(yè)對(duì)各種層次專業(yè)人才的需求也不斷增加。因此，基于CDIO工程教育理念確定電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、圍繞產(chǎn)業(yè)調(diào)整的方向設(shè)置科學(xué)合理的課程體系，改革課程教學(xué)內(nèi)容，采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段和方法，采取多樣化的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方法，是培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、實(shí)踐技能強(qiáng)、滿足生產(chǎn)第一線需要的高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才的有效途徑。

[1]顧佩華,包能勝,等.CDIO在中國:上[J].高等工程教育研究,2012(3):24-25.

[2]徐武雄.基于CDIO的地方高校嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[J].中國電力教育,2012(19):98-99.

[3]顧佩華,陸小華,等.以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的EIP-CDIO創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育,2009(3):47-49.

[4]楊玉海.地方高校人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2012(2):233-234.

[5]任條娟,劉斌.應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式與機(jī)制構(gòu)建的思考:以浙江樹人大學(xué)為例[J].中國大學(xué)教學(xué),2011(2):20-22.

[6]閻守華.CDIO模式下電路與電子技術(shù)課程教改的探討[J].成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào),2009(5):476-477.