基于CDIO的高職電子專業(yè)項(xiàng)目化教學(xué)探索與實(shí)踐

趙方 蘇詠梅

一、引言

CDIO工程教育理念是國(guó)際工程教育的最新研究成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，將工科畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面。這種教育理念和“做中學(xué)”的項(xiàng)目化教學(xué)要求是一致的，非常適用于高職工科人才的培養(yǎng)。

電子類專業(yè)是近年來(lái)高職工科專業(yè)中發(fā)展較快、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)之一。筆者對(duì)高職電子專業(yè)畢業(yè)生進(jìn)行了跟蹤調(diào)查，結(jié)果顯示：畢業(yè)生大多具有一定的專業(yè)技術(shù)能力，但普遍缺乏綜合解決問題的能力、系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及職業(yè)能力。而“高等職業(yè)教育”具有教育、職業(yè)、高等“三維”屬性的內(nèi)涵要求，因此其培養(yǎng)的人才規(guī)格必須是知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面發(fā)展?；谔岣邔W(xué)生職業(yè)能力的目的，在CDIO理念導(dǎo)向下，筆者對(duì)所在院校電子專業(yè)進(jìn)行了項(xiàng)目化教學(xué)的探索，并在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”和“電工電子技術(shù)”課程教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了良好效果。

二、傳統(tǒng)高職電子專業(yè)教學(xué)中存在的問題

高職電子類教育應(yīng)培養(yǎng)滿足電子企業(yè)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的，具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高級(jí)應(yīng)用型人才，但目前高職電子類畢業(yè)生很難達(dá)到這一要求，原因在于：

1.教育理念與現(xiàn)代企業(yè)用人理念不和諧。當(dāng)前，高職電子類專業(yè)教育大多采用以學(xué)科專業(yè)知識(shí)教學(xué)為中心的傳統(tǒng)教育理念，把傳授基本知識(shí)作為教學(xué)的主要任務(wù)，忽視對(duì)學(xué)生系統(tǒng)工程意識(shí)的培養(yǎng)，普遍存在注重傳授專業(yè)知識(shí)，忽略團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等人文素質(zhì)培養(yǎng)的問題。而現(xiàn)代企業(yè)需要的是具有創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及系統(tǒng)工程意識(shí)的人才，形成了企業(yè)用人要求和傳統(tǒng)教育理念的不和諧。

2.教學(xué)及評(píng)價(jià)方法與現(xiàn)代企業(yè)要求不和諧。目前高職電子類專業(yè)的課堂教學(xué)普遍采取以教師、教材為中心的“填鴨式”教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的系統(tǒng)性，要求知其然，還要知其所以然，習(xí)慣“滿堂灌”的傳授方式，缺少師生之間、學(xué)生之間的多向交流。主要以理論知識(shí)的掌握程度（考試分?jǐn)?shù)的高低）來(lái)衡量學(xué)生，并以此作為評(píng)優(yōu)、評(píng)先的依據(jù)，這樣評(píng)價(jià)出來(lái)的優(yōu)秀學(xué)生往往是分?jǐn)?shù)高、證書多的學(xué)生。但這樣的“優(yōu)秀學(xué)生”卻經(jīng)不起市場(chǎng)檢驗(yàn)，從而造成學(xué)校的“好學(xué)生”和企業(yè)要求的“好學(xué)生”不和諧。

3.實(shí)踐教學(xué)模式與企業(yè)需求不和諧。目前校內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)多以實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)設(shè)備多為“實(shí)驗(yàn)箱”或“實(shí)驗(yàn)臺(tái)”，幾乎沒有學(xué)生可以自由發(fā)揮的余地。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多年不變、內(nèi)容單一，缺少設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性。學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書單純地接線，根本不需要思考為什么，有何用途，如何改進(jìn)等問題。這種固定的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞沟脤W(xué)生無(wú)法自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證自己的想法，喪失了實(shí)踐的主動(dòng)性，阻礙了學(xué)生興趣的發(fā)展和工程意識(shí)及創(chuàng)新能力的提高。這與現(xiàn)代企業(yè)需要的，具有系統(tǒng)工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的畢業(yè)生是不相符的。另外，校外實(shí)踐大都在最后一學(xué)期安排學(xué)生進(jìn)廠實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)中學(xué)生發(fā)現(xiàn)了自己知識(shí)的不足，但已經(jīng)沒有時(shí)間去彌補(bǔ)了，這與高職學(xué)生“以用促學(xué)”的理念也是不和諧的。

三、基于CDIO理念的電子專業(yè)項(xiàng)目化教學(xué)探索

電子專業(yè)課程要求學(xué)生在掌握多科知識(shí)的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的開發(fā)是一個(gè)由構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)行等環(huán)節(jié)組成的工作流程，因此電子專業(yè)應(yīng)以具體的項(xiàng)目設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)教學(xué)過程。據(jù)此，我們進(jìn)行了電子專業(yè)項(xiàng)目化教學(xué)的探索：

1.更新教育理念，制訂基于CDIO工程教育觀的動(dòng)態(tài)人才培養(yǎng)方案。應(yīng)打破傳統(tǒng)的“教師中心”“教材中心”的教育理念，緊跟市場(chǎng)需求，樹立職業(yè)教育必須堅(jiān)持“以職業(yè)活動(dòng)為導(dǎo)向，以能力為目標(biāo)，以學(xué)生為主體，以素質(zhì)為基礎(chǔ)，以項(xiàng)目為載體”的教學(xué)理念。在教學(xué)中以具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)為主線，重視學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程素質(zhì)的培養(yǎng)和綜合性工程項(xiàng)目的訓(xùn)練。同時(shí)為適應(yīng)電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)不斷根據(jù)企業(yè)的需求修訂人才培養(yǎng)方案，建立起動(dòng)態(tài)的人才培養(yǎng)方案管理體系（如111頁(yè)圖1所示），教師需要定期做市場(chǎng)調(diào)研，不斷調(diào)整人才培養(yǎng)方案，并建立起專門的反饋機(jī)制對(duì)畢業(yè)生的就業(yè)、工作情況進(jìn)行跟蹤，找出差距，重新調(diào)整人才培養(yǎng)方案直至與市場(chǎng)需求相和諧，從而縮短學(xué)生能力和企業(yè)需求之間的差距，使高職院校和企業(yè)之間和諧發(fā)展、共同促進(jìn)。

圖1 動(dòng)態(tài)人才培養(yǎng)方案框圖

2.采用適合CDIO工程教育模式的課堂教學(xué)方法及評(píng)價(jià)方法。基于CDIO工程教育理念，我們提出了以學(xué)生為中心，教師為組織者和協(xié)調(diào)人的項(xiàng)目化教學(xué)的五步教學(xué)法。

第一步：基本知識(shí)的傳授。主要采用講授法輔以多媒體課件，講授時(shí)遵循“理論夠用”的原則精簡(jiǎn)理論知識(shí)，注意前后知識(shí)點(diǎn)及與其他課程的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生用綜合知識(shí)解決問題。

第二步：案例的仿真。根據(jù)所學(xué)知識(shí)由教師提出設(shè)計(jì)項(xiàng)目，師生共同討論項(xiàng)目的解決方案，并用仿真軟件如MATLAB、Proteus、Multisim等做出電路圖進(jìn)行真實(shí)環(huán)境的仿真，師生共同解決仿真中出現(xiàn)的問題。最后，教師對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)并指出其適用領(lǐng)域。

第三步：分組布置設(shè)計(jì)項(xiàng)目。教學(xué)中把一個(gè)班分成若干小組，教師根據(jù)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)幾個(gè)項(xiàng)目讓每個(gè)小組自由選擇一個(gè)項(xiàng)目共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)，也可以根據(jù)小組成員興趣愛好，自行選擇設(shè)計(jì)項(xiàng)目。小組成員分工協(xié)作經(jīng)過方案論證、選擇系統(tǒng)仿真并完善系統(tǒng)、性價(jià)比高的仿真系統(tǒng)的完成、簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫四個(gè)步驟共同完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目。有條件的小組還可以利用課余時(shí)間做出實(shí)物電路系統(tǒng)，專業(yè)性很強(qiáng)的課（如單片機(jī)）要求做出實(shí)物。

第四步：資源共享。每個(gè)小組獨(dú)立講授自己項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路、仿真結(jié)果以及在設(shè)計(jì)中遇到的問題、解決的方法。其他小組可以提出疑問或更好的方案，這一過程實(shí)質(zhì)是學(xué)生之間相互討論、各顯神通的過程，經(jīng)過討論可以大大開闊學(xué)生解決問題的思路和知識(shí)面，從而也達(dá)到了知識(shí)共享的目的。

第五步：教師總結(jié)。對(duì)每個(gè)小組的設(shè)計(jì)做出評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)措施。

這種項(xiàng)目化的教學(xué)方法是以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為主線貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，使學(xué)生得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作（CDIO）的整體訓(xùn)練。通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)將整個(gè)課程體系有機(jī)、系統(tǒng)地結(jié)合起來(lái)，同時(shí)所需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容都圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)這個(gè)核心，形成一個(gè)整體（如圖2所示）。圖2表明了以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式，這一模式讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時(shí)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、創(chuàng)新能力、人際團(tuán)隊(duì)能力、職業(yè)道德和工程系統(tǒng)能力都得到了提高。這種教學(xué)模式使學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)三者協(xié)調(diào)發(fā)展，全面實(shí)施素質(zhì)教育，學(xué)生最終收獲的不是一張考試卷，而是一個(gè)個(gè)仿真系統(tǒng)或真實(shí)電子產(chǎn)品。

項(xiàng)目教學(xué)法不能僅以考試分?jǐn)?shù)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的能力，而應(yīng)以學(xué)生每個(gè)項(xiàng)目的完成情況、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力來(lái)綜合評(píng)價(jià)學(xué)生，筆試成績(jī)作為輔助參考。

3.CDIO工程教育理念下的項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)探索。針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的不足，結(jié)合CDIO工程教育理念，我們提出了五階段式階梯實(shí)踐教學(xué)模式（如圖3所示），基于這一模式，必須對(duì)原有的實(shí)踐教學(xué)做出改革：

圖3 五階段式階梯實(shí)踐教學(xué)模式

第一，完善校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地，尋求有效的校企合作模式。五階段式階梯實(shí)踐教學(xué)模式的主要載體是校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地和校外實(shí)訓(xùn)基地，因此，必須建立和完善校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地以供學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練。當(dāng)前大多數(shù)高職院校有校企合作企業(yè)，但大都流于形式而沒有真正落到實(shí)處，主要是由于企業(yè)從中獲益不大甚至無(wú)法獲益造成的，因此尋求能夠雙贏的校企合作模式是關(guān)鍵。例如，我院經(jīng)過多年探索，形成了企業(yè)冠名班和“1+1+1”分階段培養(yǎng)的有效校企合作模式。

第二，更新實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，建立遞進(jìn)式的實(shí)踐模式。實(shí)踐項(xiàng)目的安排遵循認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)—基本實(shí)驗(yàn)—設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)—綜合實(shí)驗(yàn)由淺入深的模式安排，其中的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)和基本實(shí)驗(yàn)是對(duì)課本基本知識(shí)掌握情況的檢驗(yàn)，采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式即可，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)需根據(jù)實(shí)際情況把學(xué)生分成若干小組完成設(shè)計(jì)任務(wù)，由老師帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)參觀電子產(chǎn)品的制作過程和環(huán)境或通過視頻觀看電子產(chǎn)品的實(shí)際工作環(huán)境和過程，從實(shí)際應(yīng)用中找出設(shè)計(jì)項(xiàng)目自行分析設(shè)計(jì)，做到“真題真做”。

第三，建立開放性的實(shí)驗(yàn)室，完善校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地。高職院校的實(shí)驗(yàn)室一般是學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時(shí)才能進(jìn)入，而電子類專業(yè)的設(shè)計(jì)過程需要大量的測(cè)量工具如示波器、萬(wàn)用表等，這些儀器價(jià)格都比較高，學(xué)生無(wú)力自行購(gòu)買，學(xué)生要想成功設(shè)計(jì)出電子小制作還必須有這些儀器，這一矛盾導(dǎo)致很多同學(xué)自己制作電子產(chǎn)品的愿望被消滅在萌芽狀態(tài)。通過建立開放實(shí)驗(yàn)室可以解決這一矛盾，有興趣的同學(xué)可以自行購(gòu)買元器件（電子元器件都很便宜，一般學(xué)生都能負(fù)擔(dān)得起），利用實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量工具進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣既提高了設(shè)備的利用率，又使學(xué)生獲得實(shí)惠：動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力等得到提高。

第四，成立高質(zhì)量的電子協(xié)會(huì)?，F(xiàn)在高職院校都有電子協(xié)會(huì)，但基本都是對(duì)收音機(jī)、電腦等的簡(jiǎn)單維修，電子協(xié)會(huì)名不符實(shí)。CDIO理念下的電子協(xié)會(huì)應(yīng)該以電子制作為主，定期舉行電子競(jìng)賽。如我院從2009年開始成立了基于CDIO理念的電子協(xié)會(huì)，協(xié)會(huì)會(huì)員自行分組，進(jìn)行自己感興趣的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)，協(xié)會(huì)配有教師團(tuán)隊(duì)，遇到問題可以求助于老師。新會(huì)員（一般為大一新生）在老會(huì)員的幫助下，提前學(xué)習(xí)了大部分的專業(yè)課，如在上單片機(jī)課程時(shí)，參加電子協(xié)會(huì)的學(xué)生在別的同學(xué)對(duì)單片機(jī)還很陌生的情況下，就已經(jīng)能熟練地進(jìn)行單片機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)了。

四、教學(xué)改革成功的關(guān)鍵

要想使改革取得成效，教師是關(guān)鍵，需要從以下兩方面做起：

1.加強(qiáng)專業(yè)課教師的工程實(shí)踐能力。高職院校普遍存在“重教學(xué)、輕科研”的現(xiàn)象，基于CDIO的項(xiàng)目化教學(xué)改革要想獲得真正的成效，必須加強(qiáng)專業(yè)課教師的工程實(shí)踐能力?？赏ㄟ^科研項(xiàng)目的研究和學(xué)校為專業(yè)課教師提供參與工程項(xiàng)目的機(jī)會(huì)來(lái)提高或強(qiáng)化教師的工程實(shí)踐能力。師資團(tuán)隊(duì)通過與企業(yè)建立合作開發(fā)項(xiàng)目等途徑，加強(qiáng)老師教學(xué)設(shè)計(jì)的構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作能力，即教師教學(xué)設(shè)計(jì)的CDIO能力，同時(shí)，也使教師自身的CDIO工程實(shí)踐能力得到提升，教學(xué)中項(xiàng)目的引入也能真正來(lái)自于企業(yè)一線，學(xué)生所學(xué)和社會(huì)需求之間的距離更短。

2.導(dǎo)師制的引入。目前高職院校的學(xué)生和專業(yè)課老師的交流一般僅限于課堂，不能實(shí)現(xiàn)更深層次的師生交流，因此應(yīng)學(xué)習(xí)本科院校引入導(dǎo)師制。學(xué)生從進(jìn)校就開始分為幾個(gè)小組并配備專業(yè)教師，師生定期或不定期地見面溝通與交流，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的專業(yè)指導(dǎo)，提高和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和潛力。將學(xué)生無(wú)目標(biāo)和無(wú)動(dòng)力的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為有的放矢的學(xué)習(xí)，將為了考試的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)探索知識(shí)為主的學(xué)習(xí)。另外，導(dǎo)師制的引入也使得電子協(xié)會(huì)與開放性實(shí)驗(yàn)室的魅力更大，學(xué)生在課外遇到的實(shí)際問題都可以找自己的導(dǎo)師商討，并得到及時(shí)解決。

總之，CDIO工程教育理念引入我國(guó)的歷史還不長(zhǎng)，我們將繼續(xù)深入學(xué)習(xí)CDIO的精華，不斷完善電子類專業(yè)的教學(xué)改革，并將CDIO項(xiàng)目化教學(xué)理念推廣到其他學(xué)科的教學(xué)改革中，以培養(yǎng)出更多的適應(yīng)市場(chǎng)需要的應(yīng)用型、技能型、創(chuàng)新型人才。