CDIO工程教育模式在通信工程專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究

徐東輝 周輝 楊百龍 康凱

摘要：通過(guò)開(kāi)展通信工程專業(yè)的CDIO工程教育改革探索，從變化的形勢(shì)中捕捉和把握我校通信專業(yè)建設(shè)和發(fā)展機(jī)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(xué)時(shí)壓縮與滿足部隊(duì)需求而增加專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)間的矛盾，培養(yǎng)出專業(yè)功底扎實(shí)、個(gè)人技能過(guò)硬，且具有較強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作能力和工程應(yīng)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(dǎo)。

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

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(shí)踐，重內(nèi)容、輕方法，重課程體系的連貫性、輕課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置的靈活性，課程實(shí)驗(yàn)多數(shù)為了驗(yàn)證理論教學(xué)內(nèi)容，缺少考察和提升學(xué)員綜合能力的綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。加之實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和質(zhì)量保障體系缺乏，也使得很多實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)流于形式，偏離了實(shí)踐教學(xué)設(shè)置的目的。這些問(wèn)題的存在嚴(yán)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(shí)代發(fā)展步伐，適應(yīng)信息化時(shí)代對(duì)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(xué)中，如何以現(xiàn)代信息科學(xué)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(shí)體系，并融入和貫徹到課程教學(xué)之中，如何真正做到教學(xué)相長(zhǎng)，都是我們?cè)趯I(yè)教學(xué)中必須要面對(duì)的突出問(wèn)題。

一、CDIO教育理念及特點(diǎn)

CDIO工程教育模式是構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作（conceive、design、implement、operate）四個(gè)單詞的縮寫(xiě)，是由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)四年的探索研究得到的創(chuàng)新研究成果[1]?！癈”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(jì)劃；“D”是指對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證、優(yōu)化和創(chuàng)新；“I”是指任務(wù)實(shí)現(xiàn)，要把方案設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為科技成果；“O”是指成果展示、驗(yàn)證和評(píng)估。CDIO工程教育模式是“做中學(xué)”（learning by doing）和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”理論的抽象概括，是以項(xiàng)目研發(fā)至運(yùn)作的整個(gè)生命周期為實(shí)施背景，以工程操作實(shí)踐為平臺(tái)，使學(xué)員以主動(dòng)的、積極的、可操作的、課程之間相互銜接的方式學(xué)習(xí)，充分體現(xiàn)了“以學(xué)員為中心、以實(shí)踐鍛煉為主體”的教學(xué)新理念。CDIO工程教學(xué)模式的培養(yǎng)大綱是以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行為主線，綜合了專業(yè)知識(shí)、個(gè)人技能、團(tuán)隊(duì)合作及人際溝通等方面，是在整個(gè)企業(yè)與社會(huì)環(huán)境下進(jìn)行實(shí)踐運(yùn)行的過(guò)程。這種理念及特點(diǎn)對(duì)高校改革通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，解決理論知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力培養(yǎng)之間的矛盾，提高學(xué)員就業(yè)率具有很好的啟示與借鑒價(jià)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(xué)發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合CDIO工程教育理念，通過(guò)采用課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、校企合作及赴部隊(duì)參加實(shí)踐鍛煉等多種形式保證人才培養(yǎng)計(jì)劃的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與部隊(duì)“零距離”，解決理論知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力培養(yǎng)之間的矛盾，提高學(xué)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(biāo)的一致性。人才培養(yǎng)方案是學(xué)員培養(yǎng)的指揮棒，我們?cè)谡J(rèn)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(xué)實(shí)施大綱與軍隊(duì)院校對(duì)學(xué)員能力培養(yǎng)目標(biāo)要求，結(jié)合軍兵種通信專業(yè)自身特點(diǎn)和大學(xué)已具備的實(shí)際培養(yǎng)條件，對(duì)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行優(yōu)化和修訂，制定出具備深厚的專業(yè)技術(shù)知識(shí)、精湛的實(shí)踐能力和全面的人文素質(zhì)的培養(yǎng)目標(biāo)。

通過(guò)對(duì)CDIO標(biāo)準(zhǔn)體系的分析，發(fā)現(xiàn)其教育目標(biāo)是[2]：讓工程師可以帶領(lǐng)課題團(tuán)隊(duì)，成功地進(jìn)行工程系統(tǒng)的概念、設(shè)計(jì)、執(zhí)行和運(yùn)作，旨在創(chuàng)造一個(gè)新的整合性教育；在技術(shù)基礎(chǔ)上為學(xué)員提供盡可能多的業(yè)務(wù)知識(shí)，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(guò)程中的開(kāi)發(fā)者和領(lǐng)導(dǎo)者，為研究者們灌輸對(duì)自己工作重要性和策略價(jià)值的認(rèn)知。

我校通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)是著眼培養(yǎng)部隊(duì)骨干軍官，緊貼部隊(duì)對(duì)人才的需求、學(xué)員對(duì)成才的需求，堅(jiān)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(shí)的電子技術(shù)、信息技術(shù)知識(shí)為支撐，圍繞信號(hào)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(xué)員綜合能力素質(zhì)培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)、共性要求與個(gè)性特長(zhǎng)相結(jié)合，構(gòu)建全方位綜合育人體系，由以知識(shí)傳授為主向培養(yǎng)綜合能力為本轉(zhuǎn)變，注重學(xué)員認(rèn)知能力、分析能力、實(shí)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(jiān)定、軍政能力優(yōu)良、科學(xué)文化厚實(shí)、專業(yè)技術(shù)精深、身心素質(zhì)過(guò)硬、能夠適應(yīng)現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)需要的部隊(duì)通信兵高素質(zhì)人才。

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

2.采用CDIO教育模式具有實(shí)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(xiàng)目開(kāi)發(fā)為牽引，以團(tuán)隊(duì)合作為抓手進(jìn)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(mén)課程的要求進(jìn)行簡(jiǎn)單的整合[3]。CDIO的教學(xué)大綱明確要求學(xué)員必須具備深厚的專業(yè)知識(shí)技能、全面的系統(tǒng)項(xiàng)目工程開(kāi)發(fā)能力、適應(yīng)團(tuán)隊(duì)合作攻關(guān)以及系統(tǒng)開(kāi)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(biāo)是相一致的。該新模式中部分教學(xué)大綱的編制直接與部隊(duì)實(shí)際工作要求、保障任務(wù)等對(duì)人才素質(zhì)的要求相對(duì)應(yīng)。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(shí)踐將會(huì)極大地促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量取得顯著的提升，可操作性極強(qiáng)。

近年來(lái)，我校通過(guò)“三走”模式（走上去、走出去、走下去）實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(duì)用人單位對(duì)目標(biāo)培養(yǎng)的期望；通過(guò)邀請(qǐng)同行領(lǐng)域的專家教授及用人單位共同對(duì)本專業(yè)建設(shè)進(jìn)行了評(píng)價(jià)考核。在認(rèn)真聽(tīng)取專業(yè)教師以及校外合作單位意見(jiàn)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(shí)教育課程與專業(yè)技術(shù)課程、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間的內(nèi)在關(guān)系。

3.基于CDIO的育人培養(yǎng)目標(biāo)突出了三種能力?；贑DIO育人培養(yǎng)目標(biāo)重點(diǎn)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(shí)的能力；（2）培養(yǎng)學(xué)員初步具備方案設(shè)計(jì)、應(yīng)用調(diào)試、通信系統(tǒng)組網(wǎng)的能力；（3）鍛煉學(xué)員適應(yīng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與順暢地進(jìn)行人際溝通的能力。

三、改革實(shí)踐教學(xué)體系，融入CDIO工程教育理念

通過(guò)引入CDIO理念，改革和完善已有實(shí)踐教學(xué)體系。新的培養(yǎng)體系遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的事物認(rèn)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(shí)結(jié)構(gòu)的建立、實(shí)踐能力的培養(yǎng)、工程教育理念的樹(shù)立等方面出發(fā)，突破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常依附于理論教學(xué)的狹隘觀念，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容設(shè)置進(jìn)行了全面整合與重建，重點(diǎn)突出綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)。在保持部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)員在不同學(xué)習(xí)階段知識(shí)面的掌握程度和通信類專業(yè)知識(shí)模塊，有針對(duì)性地對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容進(jìn)行了分模塊、分層次、分類別的改革調(diào)整，構(gòu)建了融合實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練與科學(xué)研究能力培養(yǎng)相結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，即基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)—綜合型實(shí)驗(yàn)—?jiǎng)?chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)類型均從點(diǎn)和面兩個(gè)方面進(jìn)行內(nèi)容設(shè)置，改革和調(diào)整部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加了設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的比重，突出學(xué)員實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問(wèn)題能力、解決問(wèn)題能力和提升創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.強(qiáng)調(diào)教學(xué)過(guò)程實(shí)施，激發(fā)學(xué)員創(chuàng)新精神。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，教員不再是進(jìn)行知識(shí)的簡(jiǎn)單傳授，而是將學(xué)員置于主體地位，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題以及解決問(wèn)題，使他們真正地做到“做中學(xué)”；充分發(fā)揮學(xué)員的主觀能動(dòng)性和對(duì)知識(shí)探究的求知欲，使學(xué)員帶著強(qiáng)烈的興趣參與到知識(shí)的學(xué)習(xí)中來(lái)。新的教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)教學(xué)過(guò)程實(shí)施，注重激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)新精神，可以極大地改變學(xué)員的厭學(xué)情緒；指導(dǎo)學(xué)員對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行加工梳理、對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題會(huì)進(jìn)行分析和歸納總結(jié)；教育和引導(dǎo)學(xué)員帶著問(wèn)題學(xué)，激發(fā)學(xué)員強(qiáng)烈的求知欲，鼓勵(lì)學(xué)員充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行答疑解惑，建立和完善自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。

2.注重課程設(shè)計(jì)規(guī)范，突出綜合能力培養(yǎng)。在教學(xué)內(nèi)容中突出實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)置，注重課程設(shè)計(jì)的規(guī)范性，強(qiáng)化學(xué)員動(dòng)手能力，突出學(xué)員綜合能力培養(yǎng)。通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)員能夠有充足的時(shí)間集中精力去完成基于工程項(xiàng)目的課程設(shè)計(jì)。通過(guò)改革考核方式，注重考核實(shí)踐過(guò)程，采取師生共同評(píng)價(jià)的方法的綜合評(píng)價(jià)體系實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員能力的綜合測(cè)評(píng)。以CDIO教育理念為導(dǎo)向，基于部隊(duì)、科研院所工程項(xiàng)目的課程設(shè)計(jì)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(xué)質(zhì)量。通過(guò)專業(yè)評(píng)價(jià)，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(xué)理念和模式對(duì)部分課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)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(shí)講解的同時(shí)加強(qiáng)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)關(guān)注教學(xué)過(guò)程實(shí)施，力求提升課堂教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)增強(qiáng)對(duì)學(xué)員知識(shí)的理論性、實(shí)踐性、工程性和科學(xué)性教學(xué)，著力培養(yǎng)軍地共需的通信工程人才。以CDIO教育理念為導(dǎo)向，積極探索將理論與實(shí)踐相融合的通信工程專業(yè)課程體系，以《移動(dòng)通信原理》為例，如圖2所示。在深入進(jìn)行理論授課的同時(shí)，有效利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源，構(gòu)建了基于三平臺(tái)的移動(dòng)通信基本實(shí)驗(yàn)體系，即原理級(jí)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、仿真級(jí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、工程級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，內(nèi)容涉及原理驗(yàn)證、關(guān)鍵技術(shù)仿真和通信工程系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)，分步驟、分層次地強(qiáng)化了學(xué)員的工程意識(shí)、工程素養(yǎng)和工程技能，取得了很好的教學(xué)效果。

4.發(fā)揮校企合作優(yōu)勢(shì)，樹(shù)立職業(yè)導(dǎo)向服務(wù)。我校積極利用國(guó)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(guó)內(nèi)頂級(jí)ICT公司建立合作機(jī)制，開(kāi)展校企合作模式先后建成了4G移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室、綜合通信實(shí)驗(yàn)室、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室等，改善了軍隊(duì)院校專業(yè)實(shí)訓(xùn)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境，定期開(kāi)展新技術(shù)、新服務(wù)交流，使教員和學(xué)員能夠第一時(shí)間了解和掌握國(guó)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(xué)員崗位任職能力，為運(yùn)營(yíng)商及部隊(duì)儲(chǔ)備和提供合格的零距離上崗?fù)ㄐ湃瞬诺於嘶A(chǔ)，為我校更深遠(yuǎn)的實(shí)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(xué)模式

依據(jù)CDIO教育理念，以學(xué)員綜合能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以適應(yīng)部隊(duì)需求為導(dǎo)向，以“應(yīng)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(xué)新模式。研究在課程主線架構(gòu)上如何總體把握課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，包括教學(xué)內(nèi)容安排的考慮、組織形式的設(shè)計(jì)、講授方法的融合、學(xué)員參與模式的改革以及教學(xué)效果的評(píng)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(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，讓學(xué)員更加主動(dòng)地、帶著問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)，為學(xué)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(xué)實(shí)踐活動(dòng)本身是一個(gè)自我改進(jìn)和自我完善的過(guò)程，需要用人單位（即部隊(duì)）的直接參與，需要根據(jù)部隊(duì)的通信保障需求不斷地更新人才培養(yǎng)的專業(yè)知識(shí)，調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)，修訂人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

它是一個(gè)面向企業(yè)、部隊(duì)和學(xué)校的系統(tǒng)工程，需要由企業(yè)（通信設(shè)備的供應(yīng)單位）、部隊(duì)（用人單位）與學(xué)校（人才培養(yǎng)的基地）共同商討，參與并輔助制定教學(xué)計(jì)劃、規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容與課程體系，校企共建專業(yè)實(shí)驗(yàn)室及產(chǎn)學(xué)研基地，并由部隊(duì)根據(jù)專業(yè)人才標(biāo)準(zhǔn)量化體系對(duì)人才綜合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，提出合理的有針對(duì)性的人才培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)校則根據(jù)部隊(duì)提供的評(píng)價(jià)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(shí)補(bǔ)充完善課程體系，修訂和優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，使之更能適應(yīng)部隊(duì)發(fā)展需求，培養(yǎng)出具有現(xiàn)代軍事通信素養(yǎng)的復(fù)合型專業(yè)人才[6]。

五、結(jié)束語(yǔ)

在分析我校通信工程專業(yè)課程教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合CDIO工程教育理念，通過(guò)采用課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、校企合作及赴部隊(duì)參加實(shí)踐鍛煉等多種形式保證人才培養(yǎng)計(jì)劃的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與部隊(duì)“零距離”，解決了理論知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力培養(yǎng)之間的矛盾，提高了學(xué)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。

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