CDIO理念下課程資源整合的改革與探討
——電子信息工程專業(yè)實(shí)例分析

徐偉業(yè) 耿蘇燕 周 正 周 珩

杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院 杭州 310023

0 引言

所謂CDIO，即構(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)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[1]。

近年來,經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的日益發(fā)展，使得對工程技術(shù)人才的需求增長,從而為應(yīng)用型本科教育的發(fā)展帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。但在我國目前的工程教育中,因?yàn)檫^于強(qiáng)調(diào)理論知識的理論深度和理論體系,仍然將理論課的講解作為重中之重，忽視理論知識的應(yīng)用，忽視實(shí)踐的同步效應(yīng)，從而使理論與實(shí)踐產(chǎn)生一定的剝離，或者說沒有將理論與實(shí)踐做到很好的平衡。主要表現(xiàn)在:

（1）培養(yǎng)方案設(shè)置的專業(yè)課程里，單科性課程太多, 理論分析學(xué)時(shí)過多，過分注重單學(xué)科課程的理論性和知識的系統(tǒng)性。

（2）培養(yǎng)學(xué)生工程綜合能力的課程少，訓(xùn)練學(xué)生的直觀判斷力和工程經(jīng)驗(yàn)、工程意識的教學(xué)環(huán)節(jié)少,強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識間交叉和綜合性的課程少。盡管也有相關(guān)工程實(shí)踐和工程能力培養(yǎng)的課程, 但都是以“知識點(diǎn)”的形式串接在各相關(guān)理論課程單元之間,學(xué)生很難把自己所學(xué)的理論知識與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。

面對缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和動手能力的校內(nèi)學(xué)生和抱怨在學(xué)校學(xué)習(xí)空洞理論,沒有更多有用的實(shí)踐機(jī)會,就業(yè)面臨巨大壓力的校外學(xué)生，作者所在的專業(yè)培養(yǎng)思維也發(fā)生了巨大的調(diào)整和變動，將CDIO理念引入教學(xué)，并基于CDIO理念進(jìn)行工程培養(yǎng)與實(shí)踐創(chuàng)新，對所在的電子信息工程專業(yè)進(jìn)行了不同發(fā)展方向和課程資源的組合與重整，基于此，我們所在課程的幾位老師將CDIO理念引入教學(xué)，計(jì)劃將單課程學(xué)時(shí)減少并整合為一個(gè)課程群，然后順著知識主線，結(jié)合工程背景為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)整合過的良好的實(shí)踐應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。

1 整合思路

電子信息工程將現(xiàn)代電子、信息、通信等技術(shù)集于一體，整個(gè)專業(yè)涵蓋了社會的諸多方面，因此相關(guān)的理論課程相對較多，圍繞信息技術(shù)的課程也比較全面，要想將諸多資源進(jìn)行合理的整合，一套切實(shí)可行的方案是必須的。

1.1 整合相關(guān)課程，重新定位專業(yè)理論課的教學(xué)方法

針對應(yīng)用型本科，擬采用CDIO理念，改變現(xiàn)有教學(xué)思路，整合現(xiàn)有課程集合，通過這樣的定位，適當(dāng)削減基本理論的學(xué)時(shí)預(yù)算，弱化教學(xué)中的理論推導(dǎo)與理論計(jì)算，強(qiáng)化課程之間的知識銜接和理論知識的實(shí)際應(yīng)用與延伸，避免學(xué)生關(guān)于“空有理論、學(xué)了沒用”的指責(zé)。

1.2 針對特別抽象的原理設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)墓こ瘫尘?，抬高?shí)踐門檻

理論永遠(yuǎn)是為實(shí)踐服務(wù)的，針對特定的理論原理與方法，設(shè)計(jì)與之相對應(yīng)的實(shí)際工程問題，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，將理論分析與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生有“所學(xué)即所用”的認(rèn)識。

1.3 減少理論驗(yàn)證試驗(yàn)，制定綜合實(shí)訓(xùn)，提高實(shí)踐成效

在實(shí)踐教學(xué)中充分考慮實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性、設(shè)計(jì)性與綜合性，特別是綜合性，設(shè)計(jì)綜合性工程實(shí)踐將相關(guān)的理論課程聯(lián)系為一個(gè)有機(jī)整體，使理論成為實(shí)踐的鑰匙。

這些實(shí)踐課程不是對原理知識體系的簡單描述,而是要體現(xiàn)工程設(shè)計(jì)必須考慮的技術(shù)因素、經(jīng)濟(jì)因素、社會因素的特點(diǎn)及其相互間的關(guān)系[2]。

2 整合方法

專業(yè)理論課的學(xué)習(xí)是在加強(qiáng)學(xué)生在專業(yè)方面的工程分析、設(shè)計(jì)及其應(yīng)用能力，而綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對學(xué)生工程實(shí)踐能力進(jìn)行訓(xùn)練、提高的重要途徑。目前，國內(nèi)各大院校在接受CDIO理念進(jìn)行工程培養(yǎng)實(shí)踐的案例很多，成功的也不少，但是各校具體環(huán)節(jié)還須具體對待，就我校的電子信息工程專業(yè)而言，我們借助CDIO教學(xué)理念采取如下方法：

我們首先將原有課程的核心模塊進(jìn)行整合，如表1所示。

在初步制定的大綱指導(dǎo)之下，對該模塊進(jìn)行整如表2所示。

其次，對整合后的通信信號與處理模塊給出具體的解決方法。

表1 通信信號與處理模塊表

表2 整合后通信信號與處理模塊表

（1）理論環(huán)節(jié)。適當(dāng)削減理論學(xué)時(shí)，添加一定的工程背景。補(bǔ)充工程講義和工程實(shí)踐幫助學(xué)生理解、消化課堂教學(xué)中的不同知識點(diǎn)，并對學(xué)生進(jìn)行篩選與拔高。同時(shí)在相關(guān)課程的銜接上增加綜合性的實(shí)踐內(nèi)容幫助學(xué)生提高工程認(rèn)識、設(shè)計(jì)、完成與運(yùn)用的全部過程。

（2）實(shí)踐環(huán)節(jié)。將實(shí)踐學(xué)時(shí)統(tǒng)一拿出來作為綜合實(shí)踐的實(shí)訓(xùn)時(shí)間，將簡單的驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)?zāi)贸鋈?，將綜合實(shí)訓(xùn)的相關(guān)部分作為實(shí)踐內(nèi)容。目前已經(jīng)設(shè)計(jì)出較為全面的綜合性實(shí)踐或者說案例，以語音信號為主在信號與系統(tǒng)中進(jìn)行信號采集與頻譜分析與變換，在通信原理中進(jìn)行調(diào)制或量化PCM編碼以及基帶傳輸，在信息論與編碼中進(jìn)一步對語音進(jìn)行編碼壓縮，在數(shù)字信號處理中進(jìn)行信號濾波與提取。整個(gè)實(shí)踐完成語音信號的采集、編碼、調(diào)制、發(fā)送與傳輸、人后進(jìn)行信號的接收與解碼，最后再進(jìn)行語音信號的后期處理，包括語音提取、語音濾波及其語音變換等各種處理。就單單這一個(gè)實(shí)踐就可以包含通信信號分析與處理模塊全部的理論課程的相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生在此實(shí)踐中可構(gòu)思整個(gè)通信與信號處理系統(tǒng)的各個(gè)模塊，設(shè)計(jì)系統(tǒng)中所涉及到得各個(gè)電路模塊，完成這個(gè)大的通信系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，最后打包成一個(gè)完整的通信加信號通信系統(tǒng)。

類似的課題可以擴(kuò)展到圖像以及其它的實(shí)際物理問題，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性。

3 結(jié)論

應(yīng)用型本科教育目標(biāo)就是要為國家和社會培養(yǎng)能解決工程問題能力的硬素質(zhì)的工程技術(shù)人才[3]。而針對我校應(yīng)用型本科的實(shí)際情況，我們將理論課整合重組，注入新鮮的、實(shí)用的教學(xué)理念，如果能夠以本人所在專業(yè)為案例，從而在學(xué)生培養(yǎng)模式上有所突破，從中摸索出以理論整合，應(yīng)用綜合為教學(xué)方法并為學(xué)生所接受的方案無疑是一項(xiàng)十分有意義的工作。

[1]楊菊英.“三段式”CDIO 教學(xué)模式在專業(yè)入門課程中的研究與實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊，2016(1).

[2]鐘金明,李苑玲.基于CDIO理念的工程教育實(shí)踐教學(xué)改革初探[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011(6).

[3]鄭鋒.本科工程應(yīng)用型人才的素質(zhì)要求及培養(yǎng)[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2005(2).