电气信息类专业的工程教育模式探索

王萌?施艳艳

摘 要：针对高等学校电气信息类专业的特点，在深入理解CDIO工程教学教育模式的基础上，构建适合电气信息类专业的工程教学体系，并对具体实施方法进行详细探讨。CDIO工程教育模式可以加深学生对理论知识的理解，锻炼学生解决问题的能力，培养学生的创新精神和团队合作精神。实践表明，CDIO工程教学教育模式是一种切实有效的实践教学形式，为工程教学教育的改革指引了方向。

关键词：工程教学；CDIO；电气信息类专业

1.引言

在当前高等学校工科学生的工程教育过程中，两个不断增长的需求之间存在着看似不可调和的矛盾。一方面，工科生在取得学位前需要能够熟练掌握更多的理论知识；另一方面，年轻的工程师必须具备更强的人际交往能力和系统的专业技能，使他们能在工程应用和实际生产中发扬团队精神并发挥个人作用。[1]然而，我国传统工科教育中存在重视理论教学，轻视实际应用的问题，过度强调知识学习过程，对专业技能和学生素质重视不够。

受到传统工科教育模式的影响，电气信息类专业的实验课程往往是为了验证相关理论知识的内容。整个教学过程均以教师为中心，学生只是被动地跟着教师的计划，学习相关的实验技术和手段。这使得学生的理论应用水平和实际创新能力难以提高。为了使电气信息类专业的学生更适应未来社会的快速发展，该专业的工程教育改革势在必行。

为解决以上问题，电气信息类专业的工科学生必须建立起新的工程教学教育模式。近年来，欧美等教育发达国家倡导CDIO工程教育模式。CDIO包括产品构思、产品设计、项目实施和项目操作四个过程。[2]为了提高工科生在基本技能和实际运用中的创造性意识，本文结合多年的教学经验和先进的CDIO教育理念，探讨了CDIO在电气信息类专业教学实践中的应用。

2.CDIO教育模式

作为高等学校本科工程教育的最新成果，CDIO是由麻省理工学院等四所高等学校经过几年的探索提出的对工程教学教育模式进行改进的新型教育理念。电气工程师可以根据CDIO模式利用所学的知识和技能解决电力行业中的实际问题。CDIO是一种新的工程教学教育模式，它以新产品开发的整个过程为依据，使学生能够通过学习和实践，了解专业课程之间的本质联系，掌握实际工程应用的原理和技能。[3]

CDIO主要培养工科生的学习、实践和分析解决问题的能力。此外，多人合作研发和成员沟通水平也是CDIO的教育内容。在整个过程中，老师只进行项目工作协调和技术指点，通过CDIO模式激励学生的研习乐趣，提高创新实力。CDIO的教学模式契合欧美发达国家对工科教育的要求，是一种创新的教学框架和教育思想，并已成为一个普遍的国际工程教育模式。

高等学校电气信息类专业工科教育的任务是培养学生成为合格的现代电气工程师，能够参与工程项目的构思、设计、实施和操作的各个阶段。[4]构思阶段包括客户需求、相关技术、法规、企业战略和商业计划。设计阶段的重点是创新的设计内容，包括项目计划、项目图纸和具体实现方法。实施阶段是指设计到产品的转换，包括硬件设计、软件编码、系统测试和产品验证。实施阶段，为产品或系统提供预期价值，包括系统维护、产品升级、可循环利用和产品报废等。通过采用主动和体验式的学习方法，参与CDIO训练的工科生具有更好的职业发展能力和自我价值的认知，且具有批判意识。CDIO训练还能够吸引和激励工科生，使工科生具备创造力和领导力，并具有成就感。工科学生经过大学阶段的CDIO训练，更适合企业对专业人才的需求，事业上可以获得长足的发展。另一方面，了解CDIO工程教学教育的企业更愿意雇佣那些具有CDIO训练背景的工科毕业生。

3.CDIO实践教学体系

根据电气信息类专业在人才培养方面的要求和目标，建立了CDIO实践教学框架，主要包括三个环节。第一环节包括课程实验和设计。课程实验贯穿于整个学期，与课程的理论学习相结合。短期的课程设计是为了评估整个课程的掌握情况。第一环节重点强调对基本技能的训练。第二环节是科研训练。通过科研项目的训练，学生的电路分析和系统设计能力大大提高。第二环节是培养学生工程能力的主要组成部分。第三环节包括在电气相关企业的工程实践和论文设计。重点锻炼工科生在工程实际和创造性等方面的能力。另外，在教学实践的改革中，可结合“大学生创新性实验项目”，积极地指导工科生申报校级、省级或者国家级相关的研究项目。项目坚持以学生为主导地位，教师通过实施过程中的监督和指导确保项目的最终完成，鼓励学生在项目研究过程中合理安排时间，勤于总结，发表研究论文并申请专利。

在详细的实行过程当中，首先，按照学校实验室的具体情况，进行管理体系以及运行制度的深入完善和改进，增强专业课程研究中心的建设。开放硬件实验室，并配备相应的软件支持，如Matlab、OrCAD、Protel以及CCS等，作为学生参加各种课程实验和设计以及创新活动的重要场所；其次，根据不同的科学研究方向，各教师均应建立专门的研究室，同时为了使学生能够充分融入到教师的研究方向中，还可以成立不同的研究小组。这些研究室主要用来帮助工科学生参与到实际的项目组中进行科学研究。教师则主要负责指定具体的科研方向和研究任务的分工，并对学生进行适当的指点，从而提高工科学生的科研创造能力和研发水平；再次，带领学生去电气相关部门进行参观和实习，聘请专业人士来校讲座，鼓励本科生积极参与各种级别的电子设计大赛等，创建本科生参与科学研究、社会实践和理论创新的平台；最后，开展校企联合培养项目，学生可以到相关电气企业实习，从而在实习过程中了解项目开发过程和做事方法，养成良好的生活习惯，并培养深层次的团队合作精神，进而提高学生的就业竞争力。

4.结论

本文以CDIO实践教育体系为基础，对高等学校电气信息类专业的工程教育改革进行了研究。通过不断地探索，该教学体系不断完善，学生的实践能力、就业能力和整体素质得到了进一步提高，就业形势明显好转。总之，CDIO工程教学模式在电气信息类专业的本科生培养方面获得了良好的效果，并得到了广泛的认可，提高了毕业生的就业竞争力，满足了企业对专业人才的需求。

参考文献：

[1]中国工程院教育委员会. 探寻中国工程教育改革之路——“新形势下工程教育的改革与发展”高层论坛纪要[J].高等工程教育研究，2007（06）：43—47.

[2]顾佩华，沈民奋，李升平.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（01）：12—20.

[3]Ian Yellowley，Peihua Gu.Design Directed Engineering Education [J].Proceedings of the Canadian Enginneering Educatiao Association，2011（09）.

[4]陶勇芳，商存慧. CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J]. 中国高教研究，2006（11）：81—83.

（作者单位：河南师范大学物理与电子工程学院）endprint