基于CDIO理念的电子通信工程导论的教学研究与探讨

刘文进，杜文才，陈明锐，陈褒丹，周又玲

(海南大学信息科学技术学院，海南海口570228)

据有关资料显示，在我国培养的160万年轻工程师中，只有16万人适合在外企工作.我国工科大学的毕业生只有10%可以达到跨国公司的用人标准，而印度是25%.我国中小学教育基本就是理科生的教学模式，大学工科教育也缺乏工程方面的训练.因此，为了使刚进入校门的新生从理科生向工科生转变，尽早对这些新生进行工程训练是非常必要的.电子通信工程导论是针对这一实际问题而开设的专业引导课程，它根据专业的教学要求，系统地和科学地解答了大一新生所需要了解的基本专业问题，因此，该课程可以帮助学生建立对电子通信工程领域的整体认识，这对专业及专业基础课的学习将起到良好的导向作用.

CDIO(Conceive Design Implement Operate)是近年来提出的一种工程教育的新模式.它以实际工程项目的生命周期为载体，使学生在实际项目的实践过程中，主动地将相关课程进行有机联系.通过实际项目的设计，学生可直接体验从构思、设计、实施与运作的完整过程.因此，将CDIO的教育理念有机地融入电子通信工程导论课程的教学当中，可使学生认识到产品与专业课程之间的有机联系，可使他们明确专业与课程设置的目的，这对于他们今后更好地学习专业基础及专业课程具有重要的现实意义;同时，它对于培养学生的创新能力、团队协助能力以及系统适应与调控能力也有着积极的作用.

1 以往电子通信工程导论教学当中存在的问题

电子通信工程导论课程在教学中面临多方面的问题，课程教授的对象是刚刚进入大学一年级的新生，由于入学前不同地区中学的教学理念和教学环境存在差异，因而造成学生对电子信息和通信工程的了解程度参差不齐，加上传统的导论课程教学往往是按照培养方案，由学科基础到专业基础再到专业课程，仅简单地介绍课程之间的相互关系和泛泛地介绍课程的内容.由于缺少先验知识，刚入校的新生可能很难接受和理解部分教学内容，因此课程很难达到预期的教学效果，学生对电子信息或通信工程专业也因此产生了抵触情绪，这极大地影响了学生对随后的专业课程的学习.

具体的表现有以下几点:

1)导论学习与专业学习存在断层.新生进校后一般都是学习通识课程及学科基础课程(如英语、线性代数、电路理论等)，专业课程一般安排在大二下学期才开始，由于缺少必要的专业基础知识和专业知识结构不完整，新生难以将今后需要学习的专业课程与当前的课程有机地联系起来，形成一个完整的专业课程体系概念.由于学生对导论课程所涉及的专业知识的掌握程度有限，从而导致了学生对课程的学习失去了浓厚的兴趣，更不用说提升学习主动性了.

2)学生学习专业的积极性不高.在对高年级学生专业课的教学过程中，很多教师都体会到学生对所涉及的电子通信领域的宏观知识以及专业要求等缺乏足够的认识，他们往往孤立地看待和学习某一具体的专业课程，缺乏对专业领域的一个整体认识，不能正确理解课程之间的内在联系，从而导致了他们对相关专业课的学习毫无兴趣，更谈不上正确的学习方法了.

3)教学方法和方式落后.由于电子通信工程导论课程的特点是知识面广，涉及多门专业课程的基本内容，并且电子通信工程导论课程采取的是课堂教学这样的传统教学方式，因此，教学过程中所表现出来的弊端更为明显，这不但不能帮助学生建立一个完整的知识结构，而且对后续专业课的教学也起不到很好的促进作用.

2 CDIO的教育理念与电子通信工程导论课程有机融合

虽然电子通信工程导论主要是对专业课程的研究内容、基本理论和学习方法进行介绍，不要求学生掌握高深的理论，但是，在面对对电子和通信认识水平参差不齐的大一新生时，如要将导论课程讲得精彩，以引起学生对专业学习的兴趣，那么教师就必须在教学方法以及教学内容上进行深入的探讨和必要的革新.

为了解决以往电子通信工程导论教学当中存在的问题，经过课程组的反复讨论，笔者尝试将CDIO工程教育的理念引入到电子通信导论课程的教学当中，通过不同等级的项目，使学生理解和掌握核心课程的主要知识点，从而达到本专业主要的能力要求，并使他们在构思、设计、实现、运作等方面得到系统训练，［1］通过运用CDIO的理念，使学生很好地了解了本专业的基本情况，使他们明确了在本科阶段内专业学习的主要任务，提高了他们学习的针对性和目的性，从而较好地完成了培养实践和创新能力及搭建合理知识结构的教学目标，这也是电子通信工程导论课程改革必须要解决的问题.

2.1 通过对电子产品的剖析，加深了学生对整体培养方案的理解 解决这个问题的关键就在于合理地设计项目，笔者认为，应在传统教学的基础上，适当引入若干具体项目的设计分析，通过剖析具有普遍性与代表性的电子产品，向学生全面介绍电子与通信工程的学科体系和专业课程计划;同时，应在教师的指导下，通过设计和实施项目，引导学生在实践的过程中学习新的理论知识，从而使他们掌握电子通信工程的专业性质和基本的知识结构;此外，还应通过具体的电子系统的实践过程，通过对产品的构思与设计来激发学生对专业的兴趣和培养他们的创新思维，使他们充分理解所学的专业课程不是孤立的，而是紧密联系的和相辅相成的一个有机整体.

由于教学的对象是大一的新生，他们缺少必要的基础知识，所以，在项目的选择上必须充分考虑学生的接受能力，最好项目要带有一定的趣味性，以充分激发学生的学习兴趣.比如智能小车，通过剖析智能小车的结构及其所涉及的知识，使学生充分了解相关课程设置的目的和意义，通过这样的感性认识，可使学生了解电子系统的构成原理与设计思路，使他们能站在系统的高度去思考专业课程的学习与实践，能从一个电子或通信工程师的角度去主动思考需要学习哪些专业知识和如何面对后续的专业课程的学习.

从图1可以看出，要完成一辆看似玩具的智能小车的设计与实现，其需要学习的知识几乎涵盖了电子、通信专业培养方案的所有专业课程，如需要数学、大学物理甚至化学等基础学科的知识;电类专业三大专业基础课程的知识(电路原理、模拟电子技术及数字电子技术与整个系统的各个模块均密不可分);高频电子技术、通信原理、电磁场以及微波技术等知识;信号与系统、数字信号处理、自动控制原理及数字图像处理的知识;微机原理、单片机技术、接口技术，甚至计算机高级语言编程和数据结构的知识.

通过对智能小车的剖析，学生可以直观地了解小车各部分所涉及的专业课程，进一步地理解专业课程的实际应用，这对他们以后的专业课学习有着非常大的帮助，同时教师也避免了空洞的说教，而且还极大地激发了学生对专业学习的兴趣.

图1 智能小车与课程关系

2.2 开展项目实践，培养创新与合作能力 在课程的后期，增加实践环节，将学生组成5人左右的团队，指导学生尝试构思并设计一个电子综合系统.考虑到学生还未开始专业课程的学习，尚无法完成真正意义的项目设计，所以，在实践环节选择了一些积木式和模块化的实验项目.以智能小车为例，实验室提供了小车平台、驱动模块、控制模块、通信模块、电源模块以及语音控制、超声检测等模块，由学生根据团队的构思，设计具有不同功能的智能小车，在此过程中，学生不需要进行具体的模块设计，只需要利用已有的模块进行组合，同时导师会指导各个小组不断地完善构思和设计，最终完成系统的实现.

通过实践项目的训练，进一步巩固了学生对培养方案课程体系的理解，加强了学生对实践环节的认识，初步培养了学生的工程素质;在提高学生个人能力的同时，也培养了学生的团队交流和创新思维的能力;同时也促使学生围绕项目，主动地获取知识，并应用知识解决问题.

2.3 评价方法 教学评价是指以教学目标为依据，运用科学的评价标准和有效的技术手段，对教学活动的过程及其结果进行测定和衡量，并给予价值判断［2］.各个专业的导论课程比较普遍的考核方式是在完成课程之后，由学生根据对专业的了解，选择自己感兴趣的方向，完成一篇小论文.但是，由于认识的原因，他们完成的论文往往比较空泛，甚至于论文是由通过网络寻找到的若干综述文章拼凑而成的，效果并不理想.

为此，笔者对电子通信工程导论课程的考核方法进行了相应的改革，加大了实践环节占总成绩的比例，同时在实践环节中，对个别模块做了一定的保留，让学生自己进行改进，并在各组之间引入适当的竞赛机制，比如哪组的速度更快、跑动的距离更长、灵活性更好等，最后再结合各自的体会去完成最终的课程论文.这种评价方式向教师提出了更高的要求，它不但要求教师在教学过程当中必须仔细观察学生的学习情况和及时记录学生在实践过程中的表现，而且它要求教师担任课程教学的讲授者、实践过程的指导者以及团队交流的协调者等多种角色.

2.4 教学效果 2010级和2011级电子信息工程与通信工程专业的改革实践表明，电子通信工程导论的课程教学改革取得了比较良好的效果，学生通过具体项目的实践，感性地认识了电子通信领域的基本概况，充分了解了培养方案的整体性以及专业基础与专业课程之间的内在联系，这极大地调动了他们学习专业课程的主动性和积极性，并使他们对全国大学生电子设计大赛等学科竞赛产生了浓厚的兴趣和期待，有部分学生甚至主动和相关教师联系，提前进入实验室，并开始学科竞赛的前期学习和准备.

3 结束语

“CDIO”工程教学模式是目前国内进行工程类本科教育改革的一个重要方向，为此，笔者借鉴CDIO的教育理念，对电子通信工程导论的课程改革进行了有益的尝试，实践表明，这样的课程改革有助于培养学生的设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operation)能力，教学取得了较好的效果.今后，将进一步深化电子通信工程导论课程的教学改革，完善理论教学和实践教学的方式与方法，以培养适应现代工程技术发展需要的电子通信人才，实现教学改革的最终目标.

［1］庄哲民，沈民奋.基于CDIO理念的1级项目设计与实践［J］.高等工程教育研究，2008(6):19－22.

［2］龙跃进.基于创新思维教育的计算机导论教学模式的探讨［J］.中国科教创新导刊，2010(19):167.

［3］刘振丙，党选举.智能科学技术导论课程的教学策略探讨［J］.计算机教育，2011(15):80－82.

［4］李善寿.“CDIO”工程教学模式在实践教学中的实施方法研究［J］.重庆科技学院学报:社会科学版，2010(20):164－166.