基于CDIO理念的《電子系統(tǒng)設(shè)計自動化》課程改革初探

汪志成 趙杰

摘 ? ?要： 針對電子類專業(yè)學(xué)位碩士研究生教學(xué)目標(biāo)，將教學(xué)過程的參與者劃分為教師、基礎(chǔ)組（學(xué)生）、項目組（學(xué)生）、高年級組（學(xué)生）四個群體?；贑DIO理念設(shè)置電子系統(tǒng)設(shè)計自動化課程教學(xué)環(huán)節(jié)，通過各教學(xué)群體的相互協(xié)作，完成技能測試、分組、基礎(chǔ)培訓(xùn)、項目構(gòu)思、項目實施的全過程，探索工程應(yīng)用類高層次專門人才的新型培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞： 專業(yè)學(xué)位碩士 ? ?CDIO ? ?電子系統(tǒng)設(shè)計自動化 ? ?課程改革

在1999年以前，我國碩士研究生規(guī)模較小，主要是為教學(xué)科研崗位培養(yǎng)學(xué)術(shù)性人才。此后，為適應(yīng)社會發(fā)展需要，開始逐步加強(qiáng)專業(yè)學(xué)位教育，培養(yǎng)實踐部門需要的應(yīng)用型人才。自2009年開始我國明確提出推行將碩士研究生教育從以培養(yǎng)學(xué)術(shù)型人才為主向以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主的轉(zhuǎn)變政策，實現(xiàn)研究生教育結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整。目前，專業(yè)學(xué)位碩士是我國研究生教育的一種重要形式。電子系統(tǒng)設(shè)計自動化課程作為電子類專業(yè)碩士培養(yǎng)的工具類課程，將其與CDIO理念結(jié)合，以項目制的形式驅(qū)動課程學(xué)習(xí)，將可較好地滿足對應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型高層次專門人才培養(yǎng)的需求。

1.專業(yè)學(xué)位碩士培養(yǎng)定位與CDIO的基本理念

根據(jù)國務(wù)院學(xué)位委員會的定位，專業(yè)學(xué)位教育是為培養(yǎng)理論與實踐相結(jié)合的創(chuàng)新型人才，即培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)，并適應(yīng)特定行業(yè)或職業(yè)實際工作需要的應(yīng)用型高層次專門人才。專業(yè)學(xué)位教育的突出特點是學(xué)術(shù)性與職業(yè)性緊密結(jié)合，以專業(yè)實踐為導(dǎo)向，重視實踐和應(yīng)用，在專業(yè)和專門技術(shù)上進(jìn)行正規(guī)的、高水平訓(xùn)練。然而，我國工科專業(yè)學(xué)位碩士培養(yǎng)中仍然存在不少問題，如重理論輕實踐、重視個人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊協(xié)作精神、重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。CDIO工程教育模式的提出為這一問題的解決提供了一種新的思路。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動、實踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)模式將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面。在專業(yè)學(xué)位碩士研究生教育中推行CDIO工程教育模式的改革，有助于改變傳統(tǒng)的以課堂教育為主的學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師。

2.電子系統(tǒng)設(shè)計自動化課程改革方案

電子系統(tǒng)設(shè)計自動化是電子與通信工程、儀器儀表專業(yè)學(xué)位碩士研究生的重要工具類課程，主要講述電子線路仿真、PCB設(shè)計、電路測試儀器設(shè)備等工具的應(yīng)用，結(jié)合CDIO的教學(xué)理念，以項目制形式驅(qū)動課程教學(xué)，有望更好地促進(jìn)學(xué)生掌握專業(yè)技能。

2.1 電子系統(tǒng)設(shè)計自動化課程教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

電子系統(tǒng)設(shè)計自動化課程教學(xué)環(huán)節(jié)主要分為技能測試、分組、項目構(gòu)思、方案論證和項目實施五個階段，如圖1所示。

圖1 ? ?教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置

2.1.1技能測試：主要通過問卷調(diào)查、電路識別與電路圖繪制現(xiàn)場測驗，掌握學(xué)生對于電子設(shè)計類工具軟件的掌握程度，以及在電路設(shè)計方面的項目經(jīng)驗。

2.1.2分組：根據(jù)學(xué)生對電子設(shè)計類軟件的掌握程度，對學(xué)生進(jìn)行分組，達(dá)到因材施教，進(jìn)階式學(xué)習(xí)的目的。其中由具有一定電子線路設(shè)計基礎(chǔ)的學(xué)生組成項目組，每組6-8人;由對電子設(shè)計類軟件不熟悉的學(xué)生組成基礎(chǔ)組，每組6-8人，并針對基礎(chǔ)組學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)訓(xùn)練，包括電路設(shè)計方法、電路仿真方法、PCB板制作與電路調(diào)試方法，完成基礎(chǔ)訓(xùn)練后，可進(jìn)階至項目組完成后續(xù)學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.1.3項目構(gòu)思：項目組學(xué)生通過兩種方式完成項目構(gòu)思，第一種在上一年級已實施項目基礎(chǔ)上提出改進(jìn)的設(shè)想;第二種則由學(xué)生通過調(diào)研討論提出新的項目需求，在此基礎(chǔ)上完成市場評估與方案設(shè)計。

2.1.4方案論證：項目組學(xué)生針對所設(shè)計方案進(jìn)行公開學(xué)術(shù)報告，不同組別間學(xué)生相互提問，由于碩士研究生通常具有不同的本科專業(yè)背景，且來自不同的學(xué)校，可從不同角度對方案的可行性進(jìn)行論證，以幫助完善方案。

2.1.5項目實施：分為兩個階段進(jìn)行，第一階段以小組形式組織，按照項目方案進(jìn)行項目研發(fā)，每周組織不同小組進(jìn)行進(jìn)展匯報，交流項目執(zhí)行過程中面臨的困難，采用頭腦風(fēng)暴方式相互啟發(fā)，推動項目順利進(jìn)行;第二階段在第一階段已完成的項目研發(fā)基礎(chǔ)上，對已完成項目產(chǎn)品進(jìn)行交叉測試與試用，根據(jù)不同組別人群的使用體驗提出項目修改意見，以完善項目設(shè)計。

2.2 電子系統(tǒng)設(shè)計自動化課程教學(xué)組織形式

以學(xué)生為主體，根據(jù)在教學(xué)過程中承擔(dān)的任務(wù)，將參與教學(xué)的群體分為教師、基礎(chǔ)組、項目組、高年級組四個類別，如圖2所示。

圖2 ? ?教學(xué)組織形式

2.2.1任務(wù)分配。教師在教學(xué)過程中主要承擔(dān)組織者的任務(wù)，對各個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，并適時發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中的問題，針對學(xué)生薄弱環(huán)節(jié)調(diào)整階段教學(xué)任務(wù)，保證各個教學(xué)環(huán)節(jié)的順利實施;項目組同學(xué)作為任務(wù)執(zhí)行者參與對基礎(chǔ)組學(xué)生的基礎(chǔ)培訓(xùn)中，通過講座和一對一輔導(dǎo)的形式完成進(jìn)階式的學(xué)習(xí)，教師在此過程中及時發(fā)現(xiàn)項目組同學(xué)和基礎(chǔ)組同學(xué)學(xué)習(xí)過程中存在的問題，進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。高年級組由上一年級已完成項目實施的學(xué)生組成，以講座形式對項目組同學(xué)傳授項目研發(fā)思路，與教師共同引導(dǎo)項目組同學(xué)完成方案設(shè)計。在此基礎(chǔ)上項目組同學(xué)分組完成項目實施過程。

2.2.2團(tuán)隊協(xié)作。團(tuán)隊協(xié)作主要體現(xiàn)在三個方面：首先，由項目組同學(xué)在對基礎(chǔ)組同學(xué)進(jìn)行訓(xùn)練的過程中，增進(jìn)學(xué)生之間的了解與交流;其次，通過高年級同學(xué)講解已實施項目情況，讓項目組同學(xué)對于團(tuán)系協(xié)作的組織形式有更直觀和深入的理解;最后，通過項目組同學(xué)共同調(diào)研確定項目方案和組織項目實施，完成團(tuán)隊內(nèi)部分工協(xié)作，不同團(tuán)隊間相互對已研發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行體驗，完成團(tuán)隊間的交流與協(xié)作。

2.2.3學(xué)科傳承。為保證學(xué)科方向的延續(xù)性，組織高年級學(xué)生對上一年度已完成項目進(jìn)行講解，引導(dǎo)項目組學(xué)生在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品功能進(jìn)行擴(kuò)展，提出改進(jìn)的設(shè)想，使學(xué)生體會產(chǎn)品更新?lián)Q代的研發(fā)思路，同時促進(jìn)不同年級學(xué)生之間的交流，在學(xué)科發(fā)展上保持一定的延續(xù)性。

2.3 電子系統(tǒng)設(shè)計自動化課程教學(xué)課時分配

根據(jù)各教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置，電子系統(tǒng)設(shè)計自動化課程分配40學(xué)時進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)課時安排如下表所示：

表 ? ?教學(xué)課時分配

如上表所示，課堂學(xué)時主要保證學(xué)生相互之間的交流，部分項目實踐工作尚需項目組成員在課外完成。

3.結(jié)語

按照專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生對技能的掌握程度劃分為基礎(chǔ)組、項目組，以學(xué)生為主體設(shè)置課程學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。通過項目組的講座公開課、一對一培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生的個人交流與表達(dá)能力和團(tuán)隊組織能力，讓基礎(chǔ)組學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中實現(xiàn)階段學(xué)習(xí)目標(biāo)、進(jìn)階目標(biāo)，形成合理的工程梯隊。通過教師和高年級組學(xué)生的引導(dǎo)，幫助項目組同學(xué)完成項目創(chuàng)意至實施的全過程，促進(jìn)高年級與低年級學(xué)生之間的交流，保持學(xué)科的延續(xù)性，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力;通過不同項目組之間交叉對項目研發(fā)成果進(jìn)行測試、體驗、評估，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與辯證思維能力，鍛煉學(xué)生的工程設(shè)計思維。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）[R].中華人民共和國教育部，2010-07-29.

[2]李美蓮.基于CDIO工程教育理念的電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)[J].高等教育，2014（5）：135-136.

[3]朝陽，曹祁，杜樹旺等.基于 C&P-CDIO 模式的電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)[J].高等工程教育研究，2013（2）：60-63.

[4]Eliathamby Ambikairajah1，Julien Epps，Ming Sheng，Branko Celler and Peter Chen.EXPERIENCES WITH AN ELECTRONIC WHITEBOARD TEACHING LABORATORY AND TABLET PC-BASED LECTURE PRESENTATIONS[J]. in Proc. IEEE ICASSP，volⅤ，pp 565-568，2005.

[5]C.D.Grant&B.R.Dickson.NEW METHODS OF TEACHING AND LEARNING FOR INDUSTRY-BASED PROFESSIONALS[J].in Proc.IEE，Savoy Place（London），2002：1-6.

基金項目：本文是江西省學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革研究項目“基于CDIO理念的理工類專業(yè)型碩士研究生課程教育改革模式初探”（編號：JXYJG-2013-072）的成果之一。