基于CDIO的电子信息工程专业实践教学改革

王建波

(商丘师范学院 电子电气工程学院，河南 商丘,476000)

CDIO是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学创立的工程教育理念，代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)4部分[1]，结合电子信息工程专业培养要求，它以产品或项目研发设计到运行的工程流程为教学过程，通过实践与理论的有机结合，充分理解课程间的联系，掌握实践技能，培养学生的综合素养和工程实践能力，实现工程教育目标.

商丘师范学院属地方性本科院校，向应用型教育转型被确立为学校“十三五”规划的重要内容，转型发展的改革正如火如荼开展.本文以商丘师范学院电子信息工程专业学生培养目标为依据，结合地方经济发展对人才的要求及商丘师范学院实际，按照CDIO的工程教育理念对电子信息工程专业的实践课程体系、教学模式进行改革研究.

1 电子信息工程专业人才培养模式现状分析

电子信息工程专业是一个宽口径的专业，涉及知识面广，地方性本科院校因升本时间不长，往往培养目标不清晰，同时受师资和实习实训设备等的限制，在人才培养模式上存在较多问题，主要表现在：(1)注重理论教学，实践环节较少或不成体系；(2)学生通过实践教学虽然能掌握基本原理与实验技术，具备一定的分析能力，但没有经过系统的工程训练，电子系统设计与实际开发能力不足；(3)实践环节评价体系不能满足工程教育培养要求；(4)课程教学中注重让学生掌握基本知识与基本技能，对创新能力培养不足；(5)团队合作能力与沟通能力培养较少，难以满足当代电子信息产业发展及企业需求；(6)人才培养改革力度跟不上电子信息技术发展的速度，教学模式、教学内容、尤其是实践教学与实际生产往往脱节，所学非所用[2-3].

商丘师范学院电子信息工程专业经过几年的转型发展探索，结合地方经济发展需求，已明确了专业培养目标，为此探索科学合理的课程体系实现高素质应用技术型人才培养，是人才培养模式改革在现阶段的主要内容.实践教学是高等学校各专业教育教学中的重要组成部分，对于工程技术专业尤为重要，是培养合格工程技术人才的关键环节.商丘师范学院电子信息工程专业实践学分占总学分的比例已达到30%以上，实践环节在人才培养中的比重越来越高，只有建立科学的符合工程教育理念的实践教学体系才能切实满足工程技术人才的培养要求.

2 CDIO工程教育理念下的实践教学体系改革

2.1 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育理念包括三个核心内容：一个愿景、一个教学大纲和12条标准.强调实现工程教育目标以基于实际生产的项目为依托，以12条标准为指引确立人才培养模式，达到培养大纲中要求的工程毕业生必备的4个层面能力：工程基础能力(技术知识与推理能力)、个人能力和职业道德、团队合作与交流能力、企业或工程环境下产品及系统的构思、设计、实施和运行能力.

2.2 构建CDIO工程实践教学体系

为实现专业人才目标定位，培养符合地方电子信息类人才需求，能够从事嵌入式系统产品设计、电子产品工艺制造、系统测试和技术管理的工程应用技术型人才，专业实践环节需要进行科学规划，形成合理高效的实践教学体系，实现4个层面能力的综合培养.以CDIO工程教育理念为指导，构建以项目为导向的一体化实践课程体系，促进知识的积累、技能的提高，同时依托项目突出培养学生的合作意识与沟通交流能力、工程实践能力、创新实践能力[4-7].根据CDIO项目标准构建的电子信息工程专业实践教学体系如图1所示，分为3个层次.

图1 电子信息工程专业实践教学体系

三级项目以配合理论课程开设的课程实验项目为主，包含验证性实验和简单的设计性、综合性实验项目，是教师根据课程教学需求而设立的项目.通过三级项目的开展，学生一方面可以加深对理论课程的理解，同时锻炼基本的实践技能，如电子元器件识别与连接、基本仪器仪表的使用等.

二级项目围绕相关核心课程群开展，突出培养学生专业综合能力，以课程设计、专业综合实训、毕业设计、创新创业项目、专业竞赛等形式开展教学.二级项目是对整个人才培养体系的重要补充，让学生能够从系统的角度认识专业知识体系，深入理解与掌握专业知识，是突出培养学生理论联系实际能力、创新思维能力、自主学习能力的重要模块.

一级项目是重点体现工程教育理念的项目，要求能够贯穿于整个本科教学阶段，主要包括专业导论课程、认知实习、校内工程综合实训、毕业实习.在一年级开展导论课程和认知实习，让学生在入学之初就能从行业及工程的角度认识所学专业，培养专业认同感，并能有序、有目的地学习后续课程.分散在各个教学阶段的二级项目通过科学规划与设置，可以构成一级项目，如表1所示，从系统的角度开展二级项目，将工程教育渗透到各实践环节.一级项目的科学设计与有序推进，让学生在校内外从工程实践的角度整合所学理论与实践技能，内化于心，受到构思-设计-实现-运作的整体训练，培养学生的工程实践能力.

表1 从系统&工程角度规划的部分二级项目

创新能力是工程背景下需要培养的核心能力之一，依托兴趣班、社团、课程兴趣小组，以各类项目、竞赛、创新实践学分要求等促进学生创新创业能力的训练，贯穿整个本科学习阶段.

通过上述设计与规划，电子信息工程专业的实践教学环节构成了以一级项目为主线，二级项目为支撑，三级项目为基础的有机整体，充分培养学生项目或工程设计能力、团队协作能力与精神、创新意识等工程技术能力.同时，始终贯彻项目这一实践组织形式，能够让学生充分了解行业企业需求、专业培养方向与目标，激发学习兴趣，明确努力方向，有利于实现高素质工程技术人才培养.

2.3 CDIO实践基地及平台建设

实践环节的开展离不开实践基地的建设，根据CDIO工程教育项目要求，建立5个不同层次的实践平台或基地.(1)基础实践平台：由课程实验室和基础实训室组成，满足课程建设的需要，培养学生的基本实践技能；(2)综合实践平台：以服务于按课程群组建的综合实践项目而建立的实践平台，如电子设计综合实训室、信息处理综合实训室、嵌入式系统综合实训室等；(3)创新实践平台：融市创新创业园、学校创新创业中心、学院创新实验室三级创新创业平台为一体，为学生的创新创业训练提供实践基地；(4)校内工程实践平台：将企业生产线引入校园，构建校内工程实践平台，实现教学与生产的有机统一，商丘师范学院建立了SMT生产线，利用该生产线有效地实现了电子信息工程专业工程化教学；(5)产学研合作平台：加强与地方政府、企业的合作，将校内培养与企业培养相结合，商丘师范学院采用“3+1”的教学模式，前三年以在校学习为主，企业认知实习、见习为辅，第四年以企业实习实践为主，学校辅以管理和指导，利用该平台有效地实现了高校培养与企业需求的对接.

加强实践平台管理，借助信息技术手段进行科学管理，采用以学生的自我管理为主，管理教师监督为辅的管理模式，提高实践平台的开放率，让学生能够充分开发第二课堂，高效利用各类实践资源，不断提高实践能力.

3 CDIO工程教育理念下的实践教学模式改革

要实现高素质工程技术人才培养，有了科学的实践教学体系，还需要吸收工程教育的最新理念与方法，使用合理有效的教学模式，切实落实电子信息工程专业学生4方面能力的培养.

3.1 实践教学内容改革

电子信息行业发展速度快，在实践教学中既要注重基础知识与技能的教学，又要及时摒弃已淘汰的内容，同时还要关注电子信息的最新理论与技术，渗透到教学中.对照CDIO标准，有目的地安排各实践环节的教学内容，做到循序渐进，既有原有知识与技能的巩固，又有新知识与技能要求，避免同一知识与技能的重复教学.单一实践环节教学中应注重从系统的角度组织教学内容，采用模块、项目形式组合教学内容，便于培养学生理论联系实践的能力.整个实践教学内容的安排应做到基础与前沿、经典与现代、虚拟仿真与系统实现的有机结合，使实践教学紧跟行业技术发展步伐.

3.2 实践教学模式改革

实践教学以项目为主线，将专业知识、能力、综合素养的培养目标融入项目中.改革原有教师讲解示范、学生操作的实践教学模式，体现过程教学，采用基于问题、项目、案例的互动式、研讨式教学方式，以小组合作、翻转课堂等多种形式，培养学生自主、合作、探究的学习方式，完成知识、技能培养目标的同时，提升学生合作与交流能力；改革原有教师给定实践内容与方法，学生验证的教学模式，采用学生设计项目、教师指导与监督的教学方式，培养学生的创新意识；改革原有各实践教学环节孤立教学的模式，依托项目采用工程系统教学方法，注重工程意识与工程实践能力的培养.

3.3 实践评价模式改革

采用多样化的学习评价方式，根据对学生能力的培养要求、实践内容或形式选择合适的考核方式，可采用期末实践考核、学习记录、案例讨论、小组设计制作、课程论文、课程答辩、项目报告、设计评估(记录、报告、自评、互评)、网络平台学习与测试记录、创新性学分认定等多种考核形式，通过不同考核方式促进学生知识与技能、表达能力、合作与交流能力等综合能力的提高，达到工程培养的目标.

3.4 教材与资源库建设

教材是学生学习的基本资源，根据培养目标、人才培养模式选择或开发合适的教材是教学改革中的一项重要内容.根据CDIO以项目为主线的教学模式，电子信息工程的专业课程及实践环节应选择以模块、项目为组织形式的教材.同时，当前学生的学习已经不再局限于课堂，课余时间的充分挖掘才能真正实现高素质工程技术人员的培养，在信息时代，可以充分利用网络平台建设专业资源库，为学生第二课堂的学习提供学习资源，这一措施也有利于渗透专业前沿理论与技术，让学生的专业学习内容与行业前沿技术同步，实现毕业与就业的无缝对接.

4 教师CDIO工程教育能力的提升

教师的工程实践能力与教学能力的高低直接关系到人才培养的优劣，CDIO工程教育要求教师既能传授专业知识，又具备个人实践能力、团队协作能力、系统工程能力，并能通过有效的教学方法与手段，帮助、指导、督促学生实现专业知识与技能向工程实践的转化.教师工程教育能力的提升需要依托学校政策、产学研合作来实现，商丘师范学院积极与政府、行业企业合作，将外部引进与内部培养相结合，采用选派教师到企业挂职锻炼、拓展横向课题与项目、引进企业一线工程师、以工程经验作为聘用要求、聘请行业专家参与一线教学等多种措施，实现教师工程知识和能力的有效提升.加强校企合作，实现产、学、教、研、训的融合，培养教师的同时，也有利于让学生真正接触企业、企业工程师与企业文化，培养学生的实际工程经验和能力.

5 结 语

实践教学环节是电子信息工程专业工程技术人才培养的重要内容，对于新升本院校，在转型发展背景下，为培养高素质应用技术型人才，采用CDIO工程教育理念对大学四年的各项实践环节进行科学规划，构成有机统一的整体；加强与企业合作，在校内外构建符合工程技术人才培养的实践平台；以项目为主线，改革实践教学模式，突出实践教学在学生工程素养培养中的作用.在教学中不断探索、创新，改革传统教学中存在的问题，有效提升学生素质和专业教学质量.