基于CDIO模式的电子信息类应用型创新人才培养的探索与实践

2014-08-21谢明华张海涛

科技视界 2014年21期

谢明华刘辉张海涛

(长沙学院电子与通信工程系，湖南长沙 410003)

0 引言

在电子信息技术的高速发展带动下，高新技术产业规模不断扩大，对电子信息类应用型创新人才的需求也愈来愈多[1]。电子信息类专业是一门知识密集，发展和更新十分迅速且具有很强工程应用背景的技术学科。在信息高速增长的今天，企业为了生存和发展，势必会对人才提出更高的要求，即具有创新意识、创新能力，具有较扎实的理论基础和较强的工程实践能力，具有快速准确获取新知识的能力以及分析问题和解决问题的能力，具有良好的团队合作精神和竞争意识。对员工进行基本技能培训的任务已转嫁到学校的肩上。高校作为人才培养的重要基地，如何提高学生的理论与实践能力，培养创新应用型人才，是当前一个亟待研究和探讨的课题。

CDIO 代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[2]。CDIO 模式培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。CDIO 模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO 国际组织，并取得了良好的效果，按CDIO 模式培养的学生尤其受到社会与企业的欢迎。

随着社会信息化的深入，各行业大都需要电子信息类人才，而且薪金很高。学生毕业后可以从事电子设备和信息系统的设计、应用开发以及技术管理等。如电子工程师、嵌入式软件工程师、项目主管等[1]。但是，电子信息类传统教学模式存在一些问题：以课程分数考试为重点以教师为中心，一本书一块黑板满堂灌，理论与实践脱节教与学脱节，学生缺乏学习的自主性，知识不能够有效地转化为能力，理论教学与实践教学未能起到应有的效果，投入产出比低，而学生照样毕业，所以就产生了就业难与招聘难同在的怪现象，大多数企业不满意高校的人才培养质量，这是当前我国普通院校自动化专业教学中急需解决的重大课题，研究如何解决上述问题，对于培养出具有较强的创新意识、创新能力及团队合作能力的电子信息领域工程技术人才有重要意义。

1 研究现状及存在的问题

CDIO 模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg 基金会近2000 万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO 工程教育理念，并成立了以CDIO 命名的国际合作组织。其创始人Edward Crawley 由于该模式荣获美国工程院2010年“戈登奖”，该奖项被誉为“工程界的诺贝尔奖”。

我国高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师，然而我国工科的教育实践中还存在不少问题，如重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题[3]。Mc.Kinsey Global Institute 在2005年10月发表的一份报告称，2005年我国毕业的约60 万工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到10%，其中的原因，他认为“中国教育系统偏于理论，中国学生几乎没有受到project 和团队工作的实际训练，相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题。

为进一步在中国推广这种模式，使CDIO 服务于更多的国内高校，教育部高教司理工处围绕着CDIO 模式开展了各种形式的交流、研讨、推广和培训活动：2008年4月，教育部高等教育司发文成立“CDIO 工程教育模式研究与实践课题组”，课题组的任务是研究国际工程教育改革情况和CDIO 工程教育模式的理念及做法；对我国工程教育改革情况进行调研并指导有关院校开展CDIO 工程教育模式试点工作；组织开展CDIO 工程教育模式的研讨与交流活动。2008年12月确定了第一批18 所CDIO 试点高校名单，并成立了CDIO 试点工作组，2010年4月，第二批21 所CDIO 试点高校产生，全国共计有39 所高校在开展CDIO 试点工作，这种规模还在继续扩大。自2011年起，试点工作组以年会和培训班的形式对CDIO 研究与实践工作进行交流、研讨和总结。

另外，在CDIO 模式下进行的电子信息类相关课程的教学研究与改革也是近年来的研究热点[3-6]。经过深入研究、比较，发现CDIO 模式应用与电子信息类教学方面的研究存在以下局限性：①针对电子信息工程教学中的传感器原理、单片机原理及应用、数字电路、模拟电路等单一课程进行CDIO 模式教学，各课程之间缺乏沟通与衔接，未建立统一的产学研实现体系，知识脉络不通畅；②针对CDIO 模式教育理念开展的研究仅用在教育方式、教育理念上改变而已，缺少CDIO 工程项目教育理念的实践平台，或者由于受到场地、经费及系统调试困难等问题的影响，学生有效实践时间没有保障，实践效果较差；③在当前多数普通高校与企业缺少密切联系的状况下，特别对于实验条件差及周边地区工业不发达的工科院校来讲开展这项研究非常困难，不能完全实现其巨大作用，因此推广也很困难；④考核方式陈旧，考核的成绩较难体现学生实践动手能力的差别。

2 改革探索与实践

针对我国应用型高校电子信息类毕业生中出现的工程应用能力不足的现状，研究和探讨CDIO 模式工程项目教育理念为核心、以提高教师工程能力为基础，探索电子信息类应用型本科教学的新形式，引导学生有意识的培养自己的工程实践能力，在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面达到CDIO 大纲要求的预定目标。本文以长沙学院电子与通信工程系电子信息类本科生为试点对象，在人才培养体系、课程体系、实践项目的实施、教师培训等方面进行全方位改革。

2.1 设计以CDIO 模式教育理念为核心的培养方案

理论与实践课程的开设均以提高学生的工程实践能力为核心，讲授的理论知识能够切实地在实践项目的设计过程中发挥作用。以CDIO 模式教育理念为指导，通过外出调研和专家论证，争取经费，把电子信息类相应课程体系和课程内容改革密切结合，制定科学的应用型创新人才培养方案。

2.2 设计合理的师资力量培训方案

教师须具备课程相关的专业领域实践项目的开发经验，不但要在理论知识方面以“理”服人，还需要在在实践动手能力方面以技服人。

2.3 研究创新型、团队合作型实践项目

依托产学研基地、实验室、实习基地、竞赛培训基地及创新基地等实践教学资源，设计符合学生实际的实践工程项目或校企合作项目，设计的作品在达到要求的性能指标的同时必须具备实用性或者一定的经济性。通过实际作品的反馈，逐步提高学生的动手能力、创新意识以及团队合作能力。以长沙学院——上海智翔集团校企合作人才定制培养基地为实践项目平台，结合电子竞赛培训基地、大学生创新基地等优势条件，承接实际产业项目，以校企深入合作为载体，把创新能力、协作精神、理论联系实际的学风、动手能力、工程实践能力、针对实际问题进行电子信息类产品设计制作的能力培养作为具体目标，通过实践项目把对人才素质的检验反馈到教改中去，促进电子信息类课程体系和课程内容的改革。由于实践项目的设计紧密结合教学内容，紧紧跟踪前沿技术和企业生产实际，可以通过学院实践平台来引导实践性教学改革。由于理论与实践教学的需要，也促使教学器材或设备得以更新，将一些新器件(如CPLD/FPGA 等)和新的设计理念引入实践教学中，从而丰富了实验内容和手段，提高了实践环节的技术含量。有利于学生创新和实践能力的培养。