基于CDIO模式的多層次工程實踐教學體系探討

劉志剛

摘要：針對理工科教育“重理論，輕實踐”培養方式，與產業界用人需求嚴重脫節的客觀情況，“以創新型人才培養為目標，回歸工程實踐”成為國內外工程教育轉型的重要標志。以東北大學秦皇島分校為例，剖析電子信息工程實踐教學存在的一些問題，提出構建基于CDIO模式的電子信息工程實踐教學體系的一些建議。

Abstract： The training model of science and engineering education must pay attention to theory， but ignore practice， and this doesn't meet with the industry employment needs. Therefore， the reform in domestic and international engineering education is aiming at innovative talent cultivation， and regressing to engineering practice. From the realities in NEUQ， some questions about practical teaching in electronics and information engineering specialty are analyzed， and relative practical teaching system based on the CDIO framework is proposed.

關鍵詞：工程教育；CDIO模式；實踐教學體；電子信息工程

Key words： engineering education；CDIO framework；practical teaching system；electronics and information engineering specialty

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）36-0250-02

0 引言

世界范圍的工程教育經過從“務實”到“務虛”階段，已經跨進新一輪“求實學”、 “重實際”、 “干實事”的階段，正在推動工程教育的范式由“技術型”、 “科學型”向以創新型人才培養為目標的“工程型”轉變，因此，當前工程教育轉型的標志為“回歸工程實踐”。美國歐林工學院是工程教育改革一個典范。它成立于1997年，是一所新興的工科院校，顛覆了傳統的教學模式，把基于項目的體驗式教學貫穿大學四年，重塑并實現了跨學科、重設計為特色，工程知識、技能和人品素質相結合的工程教育理想[1-3]。

針對我國工科專業“重理論，輕實踐”培養方式，以及與產業界用人需求嚴重脫節的客觀情況，2011年1月我國教育部發布《關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》，提出了面向工業界、面向世界、面向未來，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，即卓越工程師計劃。東北大學作為第二批高校加入我國卓越工程師計劃。

1 東北大學秦皇島分校電子信息工程實踐教學體系現狀剖析

電子信息工程專業是電子與信息方面的寬口徑專業，是信息理論、電子技術、通信技術和計算機技術的交叉學科，培養能夠掌握電子技術、信息處理、計算機技術和通信網絡技術相互交叉融合的研究型人才和應用型人才[4]。電子信息工程理論教育占主導地位，可以依次分為通識教育、專業基礎教育以及專業教育三部分，而實踐教育處于從屬地位，由實驗課、課程設計、生產實習以及畢業設計等構成，這也是工科教育中“重理論，輕實踐”本質所在。因此工程教育的重點是以創新型人才培養為目標，加強實踐教育，構建多層次協同的工程實踐體系。

東北大學秦皇島分校電子信息工程專業實踐教育是以教學實踐平臺為載體，教學實踐平臺有課內實踐平臺、課外實踐平臺兩種類型。課內實踐平臺一般有實驗課程、課程設計、校內實訓、校外實習、畢業論文（設計）等；課外實踐平臺一般有學校、院系或專業興趣小組活動及創新實踐社團活動、各類競賽、課外科研開發項目與學術研究活動等多種形式，如表1所示。

我院針對課外實踐平臺建立學生創新與電子實習實驗室，以此創新實驗室為基礎，鼓勵學生參與科技創新項目，如全國大學生科技競賽、學校資助科創項目以及自選項目等，學生在校期間多次獲得國家級、省級獎項，申請專利多項，發表論文多篇，這是實踐教學的亮點，但也存在不足，如實驗課多為驗證性的，學生缺乏興趣；課程設計時間短，學生無法按時完成，即使完成也是拷貝往屆設計方案，由于缺乏必要的設計環節，出了問題也不知道是何原因。畢業設計目標不明確，參與的積極性比較低?？萍紕撔马椖侩m然很好，但是惠及的學生較少。

2 基于CDIO模式的電子信息工程實踐教學體系優化策略

2.1 CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果[5-7]。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到運行的生命周期為載體，目標是讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，并以綜合培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。

2.2 電子信息工程實踐教學體系優化策略

根據CDIO工程教育規律，針對東北大學秦皇島分校電子信息工程專業工程教育存在的問題，提出以下應對建議：

①針對學生反映實驗課多為驗證性的，對此缺乏學習興趣的問題，學院其實已經要求院屬實驗室提供一些開放性、體驗性實驗題目，但是學生并不了解，建議學院在網上或者通過別的途徑告知學生，并告訴學生申請的流程，使學生能夠選擇自己感興趣的開放性實驗。

②由于課程設計時間短，許多學生無法按時完成，即使完成也是拷貝往屆設計方案，當電路出現問題不會分析。而根據CDIO教育規律，課程設計由于缺乏必要的構思、設計環節，其工程訓練的效果就不能達到預期目標，因此建議適當延長課程設計時間，或者提前要求學生對課程設計的題目進行構思與設計。

③針對科技創新項目惠及面過窄的情況，學院其實已經要求專業老師在畢業設計同時提供兩個科創題目，但是仍然不能滿足要求。因此建議學生積極主動和專業老師聯系，申請加入老師研究團隊，不要總是等學院安排。

④針對畢業生大量參與東軟培訓的情況，反映許多畢業生希望接受必要的工程訓練，建議學院在院屬實驗室的基礎上，籌建工程實訓實驗室，如可以將單片機、DSP、FPGA等實驗室合并建成嵌入式實訓實驗室，將物聯網實驗室建成物聯網工程實訓實驗室。而在校外可以海灣公司、康泰公司共建校外實訓基地，為畢業生提供大量的實訓機會。

⑤畢業設計是工程教育的最后環節，集中反映了CDIO工程培養模式思路：學生首先根據自己興趣選擇畢業設計題目填寫選題表；其次根據課題任務要求，收集資料，給出可行的解決方案，填寫開題報告；接著，完成系統硬件設計，軟件編寫，PCB的制作以及焊接等，撰寫論文初稿；最后，進行軟硬件系統的聯調，根據聯調中出現的問題，完善系統方案，形成論文終稿。

3 結論

本文分析了國內外工程教育現狀與趨勢，結合東北大學秦皇島分校實際情況，以培養創新型人才為目標，剖析電子信息工程專業實踐教學的優勢與不足，并針對驗證性實驗過多，課程設計過短以及畢業設計積極性比較低等問題，按照CDIO工程教育規律，逐一地給出相關應對措施，以期完善電子信息工程實踐教學體系。

參考文獻：

[1]吳婧姍，鄒曉東.回歸工程實踐：歐林工學院改革模式初探[J].高等工程教育研究，2013（1）：40-45，70.

[2]王孫禺，曾開富.針對理工教育模式的一場改革[J].高等工程教育研究，2011（4）：18-26.

[3]李曼麗.獨辟蹊徑的卓越工程師培養之道[J].大學教育科學，2010（2）：91-96.

[4]中華人民共和國教育部高等教育司.普通高等學校本科專業目錄和專業介紹（2012）[M].高等教育出版社，2012.

[5]雷環，湯威頤，EdwardF.Crawley.培養創新型、多層次、專業化的工程科技人才[J].高等工程教育研究，2009（5）：29-35.

[6]應自爐，甘俊英，廖惜春.基于COOP-CDIO的電子信息工程專業建設[J].電氣電子教學學報，2011（3）：13-14，23.

[7]崔江，陳則王，王又仁，孔德明.契合CDIO大綱的本科畢業設計探討[J].電氣電子教學學報，2013（6）：89-90.