产教融合下基于OBE-CDIO的电子信息综合实践教学改革

何颖， 吴昊， 边倩

(1.西安思源学院，电子信息工程学院，陕西，西安 710038; 2.郑州市体育运动学校，河南，郑州 450004)

0 引言

随着信息新科技的不断更新，对教育的改革创新也提出鲜明的时代要求。尤其在新工科建设社会背景下，产教融合成为促进我国工程技术教育与产业经济发展共赢的重要形式[1-2]。

为了激发和培养学生主动学习的兴趣以及鼓励创新、培养创新精神的能力，在产教融合背景下，引入基于成果导向教育(Outcomes-based education,OBE)的理念，引入CDIO工程教学具体实施方法进行教学改革。

OBE理念，根据学生在毕业时所能达到的专业学习成果而提出对应的人才培养方案，明确学生应该掌握的知识和能力体系[3-4]。CDIO工程技术教育教学模式是建立在真实世界的产品和系统的构思(C)、设计(D)、实现(I)及运行管理(O)过程中，注重生产过程和工程系统的能力，注重社交技巧，例如合作沟通、解决问题、批判性创新、系统思考和终身学习自我提升，同时教学实践内容要以企业发展及人才需求为导向，设置教学实践内容，理论与实践相结合，并且具有完整的能力进行评价指标体系[5]。将OBE理念与CDIO工程教育模式结合起来，有理念有具体的实施手段，构建学生的积极性和创新性，培养学生解决问题能力及团队协作，这种工程教育模式对于创新性人才培养具有紧迫的现实意义[6]。

1 基于OBE-CDIO理念的电子信息综合实践教学改革技术路径

我校电子信息工程学院始终坚持立德树人，培养学生的创新思维发展，抓好学生就业工作，以就业促招生,经过多年的不断尝试改进，探索出符合我院实情的产教融合协同育人模式。通过对企业的调研或文献分析等方法，运用OBE理念将行业对电子信息类人才的能力需求转化为运用电子信息技术能力培养目标，进而反向设计实践课程体系，具体设计课程的实践教学内容，认真分析实践与理论内容的相应匹配，达到理论与实践的相互融合，提高教学效果。以CDIO工程教育理念指导实践课程的教学改革，以项目形式设计实践教学内容，学生综合训练项目由易到难，结合大学生设计竞赛和教师科研转化项目，以及基于成果导向思路，特别是结合企业需求的项目内容进行创新训练教学实践，培养学生分析问题、解决问题、团队合作、工程素质的综合能力。同时各个教学环节实施科学、规范、有效的监控，构建较为完善的本科教学质量监控体系和考核结果评价和反馈机制，把评价标准作为完善管理，提高管理效益的有力手段，加强创新人才培养过程评价，发现教学过程中的不足，并持续改进能力培养目标，不断改善OBE-CDIO教学工作成效[7]。基于OBE-CDIO理念的教学框架如图1所示。

图1 基于OBE-CDIO理念的教学框架

2 基于OBE-CDIO理念的综合实训教学案例

项目通过对电子信息、计算机科学与技术、网络工程专业的学生进行分组设计，通过对某段公路上3次采集的车辆音频信号，对车辆音频信号进行特征分析研究，将研究结果应用于车型识别。

2.1 构思阶段

基于OBE理念，教师与学生一起研讨制定项目任务需求分解。该项目需求对车辆音频信号分别从时域、频域和时-频域进行详细的特征分析，采用保持很好的推广泛化能力的支持向量机算法进行车型识别的应用。

2.2 设计阶段

学生根据具体的项目任务书，制定每组自己的项目内容设计，包括项目团队每人的职责、工作设计流程、具体的分工计划以及对设计时遇到的问题进行详细的记录，学生通过查询资料以及教师的指导做好各个模块的设计。

2.3 实现阶段

本阶段为各小组具体实现的设计内容。了解室外环境对测试样本的影响因素，通过多次检测实现对车辆音频信号采集的最佳效果。对车辆通过音频数据信号可以进行加窗、去噪等分析，进而分析信号的时域、频域以及时-频域的特征提取，用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)对采集的车辆数据进行小波分析并提取MFCC(Mel-scale Frequency Cepstral Coefficients)参数进行降维，利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行训练和分类。

2.4 运作阶段

每组按照对车辆音频信号的采集路段不同，对所设计方案进行实验仿真，通过项目答辩介绍，用技术讲故事的方式进行交流，最后确定出哪一组做得方案最好，以及探讨改进措施及优化方案。

3 实施过程中关注的重点问题

3.1 优化师资结构，提高教师专业技能

学院对专业教学师资十分重视，从多种途径提高教师的专业技能。企业进行项目实战培训及专业教授对相关的课程体系学习培训，培养具有高水平的教师团队，并对专业教师进行师资优化，确保每个教师以最大的潜力发挥自己的才能，并鼓励引导学生勤思考，勤交流，在互相讨论问题时寻找最佳的解决方案。同时，支持和鼓励踏实勤奋的一线青年教师投入更多精力开展教学研究[8]。

3.2 坚持以学生为中心，实现高效课堂

为了让学生最大化地掌握课题内容，坚持以学生为中心，实现高效课堂。高效课堂关注学生的生活及成长，并且要走向深度。特别对于电子信息综合实践项目，引导学生具有批判性的思维，在信息技术环境的支持下，引导学生系统化地学习知识，提高学生学习效率，培养学生考虑问题的全面性，培养创新性思维。

3.3 将学科竞赛与OBE-CDIO实践教学相融合，培养学生的创新思维能力

将 OBE-CDIO工程教育模式融入学生综合训练及学科竞赛的全过程，通过比赛，培养学生工程实践能力及协作能力，对培养电子信息类大学生创新实践能力是一种补充和探索。学校举行的各种综合训练创新实践为各种大学生科技竞赛做好准备，每年的竞赛课题都是电子技术发展中涉及的前沿问题及企业面临的重点问题。在竞赛中时常要用到新的芯片、新的应用理论，这就要求学生查阅大量的文献资料，在竞赛培训中，加强相关能力的训练，适当提供原版外文器件使用手册给学生阅读，提高专业阅读水平。同时竞赛的时间是有限的，这就要求参赛者要有较强的分析判断能力，必须在较短的时间内迅速、准确地找到自己所需的信息，学院在中国机器人大赛中取得突出成绩是与学生的平时积累分不开的。OBE-CDIO综合实践教学与科技竞赛相互结合，以赛促学、以赛促教，教师将现代信息技术、最新科技动态、学生的技能水平反馈到电子信息类专业培养方案，促进专业教学效果的提升。

3.4 逐步实现课程线上教学资源，线上与线下教学相结合

学院正在加快课程建设的进度，先逐步实现2～3门课程的线上呈现全部教学资源，然后实现呈现全部课程的线上教学资源。在具体授课时，教师可根据实际教学内容采取相应的教学方式。

线上、线下学习方式各有优势，也各有劣势。只有充分发挥好线上、线下学习方式的各自优势，线上与线下的高效融合，才能更好地提高学生的学习效率[9-10]，多途径的教学方式可以满足学生的不同需求，也才能更好地适应未来教育改革与发展的大趋势。

4 总结

我院近年来开展了多方面的校企合作办学模式，利用企业优势资源促进就业人才的发展以及教学改革的进步。通过OBE理念反向设计人才培养计划，从具体的学科出发，建构适合自己专业知识体系进行线上、线下教育教学的硬件和软件设施，通过利用互联网技术的教学管理平台，收集课程教学的相关资料,包括文字、图像、音频、视频等;同时邀请知名教授及企业专家进校对学生进行现场的演讲与操作，对于实践性较强的课程，采用OBE理念预期教学成效，企业工程师进校与教研组教师共同探讨，反向设计实践教学课程体系，根据企业需求和技术发展，以项目化教学为主线重构学生知识片段，将CDIO工程教育模式的构思、设计、实现、运行运用到项目教学中，培养学生的主动学习能力、实践创新意识、团队协作的人文精神以及工程实践素质，培养实践能力强的高素质应用型创新人才。