基于CDIO理念的通信工程导论课程学习与探索

王尊阳

（北京电子科技学院 2021级通信工程，北京 100070）

1 前言

信息技术是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》中被列为国家竞争力的核心技术之一。我国2018年颁布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准（上）》电子信息类教学质量国家标准规定，信息与通信工程领域主要涵盖通信与信息系统、信号与信息处理，研究信息获取、处理、传输和应用的理论与技术，以及相关的设备、系统、网络与应用，包括信号探测与处理、信息编码与调制、信息网络与传输、多媒体信息处理、信息安全及新型通信与信息处理技术等。

《通信工程导论》是通信工程专业课程体系的重要课程，也是该专业学生必修的入门基础课。通过学习导论课，可以让学生对专业方向和知识有一个整体认知，也可以更好地进行学业规划。但是，学生状态转换不适应、教材更新不及时、知识衔接不连贯、工程意识不到位等问题，影响了学习效果。信息化背景下，如何激发学生专业学习的积极主动性，如何引导学生结合自己实际掌握的知识点建构课程框架，如何引导学生理论与实践相结合自主获得知识，成为新生必须解决的问题。

2 通信工程导论课程存在的问题

目前，通信工程导论课程学习中学生状态转换不适应，学习积极性主动性不足，知识衔接不连贯，教材更新不及时，课程内容跟不上时代发展，工程意识不到位等问题，学习效果大打折扣。

2.1 状态转换不适应，主动学习精神不足

刚进校园的新生从高中繁忙的学习状态转换为具有很多可支配时间的大学学习状态时，心理上存在多多少少的不适应。大一新生尚且不能基于高等教育视角调整学习模式，还不能明确自己的定位与方向，加上在学习上缺乏自主性、主动性、自律性等，这样就会导致学生进入后续专业课程的学习时仍然被动接受知识，对专业知识的学习缺乏积极性与主动性，从而影响通信工程专业培养目标的实现。

2.2 教材更新不及时，不能紧跟时代发展

通信工程是工程类专业体系的重要部分，通信技术的发展对国民经济发展有着举足轻重的支撑作用。通信产业是国家发展战略的支柱产业之一，信息与通信技术日新月异，科技含量高、技术设备更新换代快，通信工程导论亦应与时俱进，但是目前大多数版本的通信工程导论教材介绍最新通信技术的篇章不足。通信工程导论教材的即时更新，是个非常复杂的过程，需要多专业共同努力，这些因素都可能导致通信工程导论教材内容不能及时更新。

2.3 知识衔接不连贯，难以激发学习兴趣

通信工程导论课程是通过整体介绍专业知识，让学生系统了解所学专业的基本内容，事先知道需要掌握的基本概念。大一新生学习的通信工程导论，教材里有很多学术概念和专业术语，主要包括通信工程专业简介及发展历史、通信的基本概念、信号处理、信息终端、信息传输系统、信息交换、信息网络等，新生难以理解。但是，新生进校后的第一学期课程主要包括英语、政治、高等数学I、线性代数等，属于通识课程及学科基础课程。通信工程专业课程大都在大二下学期开设，由于大一新生尚未接触通信工程专业知识，从而很难理解通信工程导论中的基本概念和专业术语，也就不可能把所学理论知识与实践联系起来，还不能完整的形成一个专业工程体系概念。

2.4 工程意识不到位，学习效果大打折扣

通信工程专业导论教学没有实践环节，学生还没有工程意识，没有建立相关的工程思维和工程概念。

3 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式，是麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过长期研究，在工程类专业教学改革研究领域实现的突破性成果（图1）。

图1

CD10工程教育模式以产品研发到产品运行的生命周期为载体，将工程专业体系的各门课程之间有机联系起来进行科学系统的学习。基于CD10理念重构知识架构，激发同学们的学习积极性和主动性，促进学生时点与过程结合、理论与实践结合，激发对通信工程导论的学习兴趣，更深入的理解工程基础知识，实现时点学习与过程回顾结合、课内学习与网络平台结合、理论学习与实践应用结合、成绩考核与教学评价结合，进而提升工程型毕业生的工程基础知识、个人基本能力、人际团队能力和工程系统能力，达到预定工程专业教学大纲的综合培养目标（图2）。

图2

4 基于CDIO理念的学习模式探索

面对通信工程导论课程学习中存在的问题，引入CDIO工程教育理念，“构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）”四要素，学生可以结合实践理解基础概念与专业理论，并结合自己实际掌握的知识点重构课程体系框架，进而实现学习目标，并进行职业规划。

4.1 科学构思（Conceive），时点与过程结合

通信工程导论课程坚持的是让学生“开心学、开源学、自主学、创新学”的创新理念，走的是“让学生敢想、敢做、能抗压”的创新思路。其核心旨在以本专业具体的沉浸式项目对大一新生进行专业兴趣的引导，让学生在每一个时点、每一个学期都开心的、有兴趣的开展学习。本课程涉及的内容跨越四个学期，每个学期都针对本阶段的学生进行不同能力的培养，循序渐进，有助于学生综合能力的提高；本课程的项目为迭代进行，学生在第一学期对项目进行开放性畅想，在最后一学期的综合实践，对项目进行创新设计，从而形成一个闭环，实现时点与过程的结合。

4.2 合理设计（Design），课内与课外结合

除了基础的课堂学习以外，同学们要抓住课外机会多参加研讨交流会，听取行业专家的讲座。通信产业是国家发展战略的支柱产业之一，信息与通信技术日新月异，通信工程导论亦应与时俱进，同学们必须合理设计自己的学习架构，坚持课内学习基础知识与课外研讨交流相结合。通过与通信工程行业专家交流研讨，听取行业专家对最新通信专业发展的见解，借鉴专家教授们的宝贵经验，并扬长避短，选择适合自己的最佳学习模式，激发自己对通信工程专业的学习兴趣。

4.3 引导实现（Implement），理论与实践结合（表1）

表1 CDIO 教学模式“理论+实践”课程教学大纲内容

通过在网络教学平台中的创新作品展，引导同学们把自己的创新作品放在课程平台进行展示，在欣赏优秀作品的同时，会激发同学们的创新乐趣和热情，结合自己学习的理论知识，适时将理论转化为实践成果。同时，同学们要多关注身边实际的需求和问题，培养自身的创新设计思维，应用专业知识去解决实际的工程问题。科学引导学生将自己所学基础知识与实践应用相结合，经常参加国内外通信行业重点建设的实验室，分享行业专家的实验成果，借鉴专家教授们的宝贵实践经验。

4.4 强化运作（Operate），考核与评价结合

考核评价，是对通信工程概论课程学习情况和实践效果的检验与评价。在学期末，通过科学的测评，可以有效促进和提高学生的学习效果。这样，就必须建立一套适合工程教育特点的考核与评价体系，科学规划“基础考核”和“拓展考核”标准。考核指标既要包括对基础知识的掌握，又要涵盖实践实验的拓展。通过“基础考核+拓展考核”方式，一方面促进了学生对基础知识的学习与掌握，另一方面也加强了学生将理论转化为实践的推动力。

5 结语

通信工程导论是大学生的专业启蒙课，也是学生了解信息与通信工程领域的窗口。基于CDIO理念的工程教学模式是学习通信工程专业课程的一个重要方向。基于CDIO理念的“构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）”四要素学习通信工程导论课程可以更深入的了解通信领域的基础概念和基本理论，能够取得较好的效果，让学生在感性认知的基础上，进行理性知识点的掌握，并以此激发自主学习兴趣、重构课程知识体系框架，在知识点掌握的过程中又可以提高感性的认识和培养创新的思想，进而锻炼和提高学生的综合能力，实现学习目标和职业规划。