CDIO模式下的電子信息工程卓越人才培養(yǎng)模式改革與實踐——以《低頻電子線路》為例

寧仁霞，周云艷

（1.黃山學(xué)院 信息工程學(xué)院，安徽 黃山245041；2.黃山學(xué)院 機電工程學(xué)院，安徽 黃山245041）

近年來，研究者把國際工程教育改革的最新成果歸納為CDIO：構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），指的是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體, 讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[1]。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力4 個層面。

瑞典國家高教署(Swedish National Agency for Higher Education) 2005年采用CDIO 的12 條標(biāo)準(zhǔn)對本國100 個工程學(xué)位計劃進(jìn)行評估，新標(biāo)準(zhǔn)為工程教育的系統(tǒng)化發(fā)展提供了基礎(chǔ)[2]。在我國，工科教育的實踐環(huán)節(jié)還存在一些問題，比如重理論輕實踐、重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等問題。

1 電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)面臨的機遇和挑戰(zhàn)

在經(jīng)歷了世界金融危機之后，我國經(jīng)濟加速轉(zhuǎn)向基于改革開放和科技創(chuàng)新的雙輪驅(qū)動的新模式。因此，充分認(rèn)識時代提出的挑戰(zhàn)和機遇，開拓創(chuàng)新，培養(yǎng)大批社會所需的創(chuàng)新型工程科技人才是目前高校正在面臨的課題之一。

在電子信息人才培養(yǎng)中，也面臨著較好的機遇。國家正在科技投入，電子制造業(yè)也在持續(xù)發(fā)展，給電子信息專業(yè)人才培養(yǎng)提供了良好的機遇。

2 電子信息工程專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，作為傳統(tǒng)專業(yè)的電子信息工程專業(yè)發(fā)展十分迅速，但同時也存在一些問題。

電子信息工程專業(yè)人才的培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)和機遇：

1.國內(nèi)多數(shù)電子類企業(yè)科技創(chuàng)新能力薄弱，核心競爭力不強，缺乏關(guān)鍵的核心技術(shù)。

2.工程科技人員和學(xué)生的創(chuàng)新能力不強。我國高等工程教育正面臨著：實踐教育環(huán)節(jié)改革力度不夠，工程設(shè)計環(huán)節(jié)缺失，教育重理論、輕設(shè)計、缺實踐，學(xué)生實踐能力培養(yǎng)收效甚微；多數(shù)教師重視理論研究，缺乏工程意識；多學(xué)科知識的融合與交叉欠缺，創(chuàng)新教育不足；基礎(chǔ)教育缺乏對工程科技所需的動手實踐與創(chuàng)新的興趣培養(yǎng)。

3.專業(yè)人才培養(yǎng)模式墨守成規(guī)，改革力度不夠。目前，在專業(yè)人才培養(yǎng)上，大都以知識輸入為導(dǎo)向的教學(xué)理念為主，近年來多數(shù)高校已經(jīng)有了較強的改革意識，在人才培養(yǎng)模式上做出很多改革措施[3，4]。但仍存在一些問題。培養(yǎng)目標(biāo)不夠明確，不能適應(yīng)快速發(fā)展的行業(yè)需求，且改革的步伐遠(yuǎn)跟不上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)致學(xué)校畢業(yè)的學(xué)生就業(yè)率不高，就業(yè)效果不理想，知識落后嚴(yán)重，無法滿足社會對電子信息類人才質(zhì)量需求，需求與供給無法有效銜接。

人才培養(yǎng)方式往往以知識輸入為導(dǎo)向，沿用“填鴨式”的教學(xué)方式，忽略了學(xué)生的能力需求，忽略了行業(yè)需求。在教學(xué)觀念上仍然以“我要講什么內(nèi)容”，無法滿足學(xué)生“需要掌握哪些內(nèi)容”，造成了學(xué)生對知識需求不明確，進(jìn)而學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確。忽略了電子信息行業(yè)對學(xué)生能力的要求。同時，對學(xué)生解決問題的能力鍛煉不足，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏思考。

在課程體系上依然沿用傳統(tǒng)的學(xué)科導(dǎo)向進(jìn)行課程設(shè)置，重視知識邏輯體系的完整性，忽略了工程技術(shù)體系的需求。課程的設(shè)置重視知識的理論連貫度，未考慮工程應(yīng)用背景及工程技術(shù)體系的需求。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中往往顧此失彼。在課程體系中缺乏工程能力和工程素養(yǎng)教育環(huán)節(jié)。

近年來，隨著教育部“卓越工程師”計劃的推進(jìn)[5，6]，多數(shù)高校積極開展了以應(yīng)用型能力培養(yǎng)為核心的教育教學(xué)改革[7]，并取得了一定的成效。

3 卓越電子人才培養(yǎng)模式研究

我校作為全日制地方本科院校，在校生近20000 人，學(xué)校的定位著眼于服務(wù)地方經(jīng)濟社會，努力推進(jìn)學(xué)科專業(yè)建設(shè)，注重培養(yǎng)應(yīng)用型的高級專門人才。電子信息類專業(yè)作為“卓越工程師”計劃的主要支撐專業(yè)之一，本文通過以能力為導(dǎo)向，構(gòu)建卓越電子人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新思想。

3.1 構(gòu)建以能力為導(dǎo)向的培養(yǎng)目標(biāo)

前面提到，CDIO 工程教育模式提出了12 條標(biāo)準(zhǔn)，其中標(biāo)準(zhǔn)之二是關(guān)于學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定與實現(xiàn)，從教育者的角度來看，就是要把學(xué)生培養(yǎng)成什么樣的人才？ 這就關(guān)系到培養(yǎng)目標(biāo)的定位是否準(zhǔn)確清晰，是否具有可行性。CDIO 的核心思想就是建立工程的概念。本文以電子信息工程專業(yè)的《低頻電子線路》（以下簡稱低頻）課程為例，說明建立工程概念并進(jìn)行模塊化教學(xué)的具體過程。

《低頻》是工科本科電子信息類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，這門課程涵蓋的理論知識在電類專業(yè)中占有基礎(chǔ)性地位，是理論與實際聯(lián)系非常緊密、實踐性很強的課程。本課程的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生獲得電子線路方面的基本理論、基本分析方法和基本技能，著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

3.2 模塊化教學(xué)設(shè)計

從《低頻》課程的培養(yǎng)目標(biāo)可以將對電子線路基礎(chǔ)知識劃分為3 個方面能力：理解基本理論能力、掌握基本分析方法能力以及解決問題的能力。根據(jù)這3 個方面的能力要求以及CDIO 理念，在教學(xué)改革中進(jìn)入項目驅(qū)動法教學(xué)模式，即將課程內(nèi)容分為幾個不同專題，如器件專題、電路專題、系統(tǒng)電路專題等。每個專題中涉及理論知識、課程任務(wù)（項目）、實現(xiàn)過程等方面。如在課程中將晶體管與運放作為一個專題，學(xué)習(xí)完理論知識后，要求學(xué)生了解器件型號、特性等，設(shè)計一些趣味電子制作。學(xué)生在完成制作的過程中，加深了對理論知識的理解，同時也會遇到一些問題，如在制作過程中找不到理想的器件，有的學(xué)生就學(xué)會了分析電路，找出設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)行器件替換。這項技能看似簡單，但在學(xué)習(xí)之初，教師能有效引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，這個過程對于培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力是十分重要的[8]。

3.3 創(chuàng)新實踐教學(xué)體系，突出應(yīng)用型能力培養(yǎng)

CDIO 模式中設(shè)計與實現(xiàn)在工科專業(yè)中主要依賴于實踐環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)是工科專業(yè)中十分重要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一，而學(xué)生不斷探索的創(chuàng)新精神，創(chuàng)新潛力，創(chuàng)造意識，工程能力等是實踐教學(xué)效果的十分重要的衡量指標(biāo)。在《低頻》課程中體現(xiàn)尤其明顯，該課程都配有相應(yīng)的實驗課程。長期以來，學(xué)生實驗課的任務(wù)就是將實驗箱上相應(yīng)的模塊連線即可，或者是直接按照實驗講義上的電路直接連線。實驗課的效果大打折扣，而且學(xué)期間的課程連貫性不強。比如在我校電子信息工程專業(yè)中《低頻》課程和實驗在第4 學(xué)期開設(shè)，在第3 學(xué)期和第5 學(xué)期分別開設(shè)了《電子工藝實習(xí)》和《電子技術(shù)課程設(shè)計》，體現(xiàn)出實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練強調(diào)學(xué)生動手能力的鍛煉及知識的連貫性。具體做法是在開設(shè)《電子工藝》課程時，每人發(fā)一塊面包板（尺寸：50cm*70cm）和基礎(chǔ)元器件，在該課程中，注重學(xué)生對元器件的選用和線路連接能力。第4 學(xué)期開設(shè)《低頻》時，學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)依然利用這塊面包板自行設(shè)計電路，將實驗項目設(shè)計成一些相對獨立的小項目，按照從簡單到復(fù)雜的過程，要求學(xué)生完成基礎(chǔ)電路的設(shè)計，鼓勵學(xué)生進(jìn)一步完成具有挑戰(zhàn)性的項目。到了第5學(xué)期，開設(shè)《電子技術(shù)課程設(shè)計》時，要求學(xué)生依然利用這塊板子設(shè)計一個相對完整的系統(tǒng)。使用面包板的優(yōu)點主要有提高使用效率，方便學(xué)生多次實踐。學(xué)生在多次的設(shè)計中，逐步了解系統(tǒng)的設(shè)計的要點，建立初步的工程概念。

3.4 改革考核方式，注重學(xué)習(xí)過程

CDIO 教育模式依然離不開考核?！兜皖l》作為電子信息工程專業(yè)的必修課，目前的考核標(biāo)準(zhǔn)，以閉卷考試為主的考核方式,考試形式單一,考試過分強調(diào)知識的記憶, 在很大程度上限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。這種考核方式已無法反映本課程工程性，實踐性的特點。結(jié)合本課程特點，在探索《低頻》考核方式上，筆者從以下幾個方面著手。一是注重基礎(chǔ)理論的掌握。二是充分利用計算機，借助EDA 工具，如利用Multisim 等電路仿真軟件實現(xiàn)電路設(shè)計的模擬考核。三是結(jié)合本課程工程性強的特點，以項目考核的方式進(jìn)行。以上3 個方面又分為多個部分，每個部分完成后才能拿到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。學(xué)生在完成以上各個部分后，才有課程成績，避免了一錘定音的現(xiàn)象。另外，在項目設(shè)計上充分考慮項目的趣味性，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索知識的愿望。

4 總 結(jié)

運用CDIO 的工程教育模式，研究了電子信息工程專業(yè)卓越人才培養(yǎng)模式的改革及實踐。以《低頻》為例，從構(gòu)建培養(yǎng)目標(biāo)到改革考核方式等方面進(jìn)行探索，為我校電子信息工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供改革思路。

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