王萌?施艷艷

摘 要：針對高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)的特點，在深入理解CDIO工程教學(xué)教育模式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建適合電氣信息類專業(yè)的工程教學(xué)體系，并對具體實施方法進行詳細探討。CDIO工程教育模式可以加深學(xué)生對理論知識的理解，鍛煉學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和團隊合作精神。實踐表明，CDIO工程教學(xué)教育模式是一種切實有效的實踐教學(xué)形式，為工程教學(xué)教育的改革指引了方向。

關(guān)鍵詞：工程教學(xué)；CDIO；電氣信息類專業(yè)

1.引言

在當(dāng)前高等學(xué)校工科學(xué)生的工程教育過程中，兩個不斷增長的需求之間存在著看似不可調(diào)和的矛盾。一方面，工科生在取得學(xué)位前需要能夠熟練掌握更多的理論知識；另一方面，年輕的工程師必須具備更強的人際交往能力和系統(tǒng)的專業(yè)技能，使他們能在工程應(yīng)用和實際生產(chǎn)中發(fā)揚團隊精神并發(fā)揮個人作用。[1]然而，我國傳統(tǒng)工科教育中存在重視理論教學(xué)，輕視實際應(yīng)用的問題，過度強調(diào)知識學(xué)習(xí)過程，對專業(yè)技能和學(xué)生素質(zhì)重視不夠。

受到傳統(tǒng)工科教育模式的影響，電氣信息類專業(yè)的實驗課程往往是為了驗證相關(guān)理論知識的內(nèi)容。整個教學(xué)過程均以教師為中心，學(xué)生只是被動地跟著教師的計劃，學(xué)習(xí)相關(guān)的實驗技術(shù)和手段。這使得學(xué)生的理論應(yīng)用水平和實際創(chuàng)新能力難以提高。為了使電氣信息類專業(yè)的學(xué)生更適應(yīng)未來社會的快速發(fā)展，該專業(yè)的工程教育改革勢在必行。

為解決以上問題，電氣信息類專業(yè)的工科學(xué)生必須建立起新的工程教學(xué)教育模式。近年來，歐美等教育發(fā)達國家倡導(dǎo)CDIO工程教育模式。CDIO包括產(chǎn)品構(gòu)思、產(chǎn)品設(shè)計、項目實施和項目操作四個過程。[2]為了提高工科生在基本技能和實際運用中的創(chuàng)造性意識，本文結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗和先進的CDIO教育理念，探討了CDIO在電氣信息類專業(yè)教學(xué)實踐中的應(yīng)用。

2.CDIO教育模式

作為高等學(xué)校本科工程教育的最新成果，CDIO是由麻省理工學(xué)院等四所高等學(xué)校經(jīng)過幾年的探索提出的對工程教學(xué)教育模式進行改進的新型教育理念。電氣工程師可以根據(jù)CDIO模式利用所學(xué)的知識和技能解決電力行業(yè)中的實際問題。CDIO是一種新的工程教學(xué)教育模式，它以新產(chǎn)品開發(fā)的整個過程為依據(jù)，使學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)和實踐，了解專業(yè)課程之間的本質(zhì)聯(lián)系，掌握實際工程應(yīng)用的原理和技能。[3]

CDIO主要培養(yǎng)工科生的學(xué)習(xí)、實踐和分析解決問題的能力。此外，多人合作研發(fā)和成員溝通水平也是CDIO的教育內(nèi)容。在整個過程中，老師只進行項目工作協(xié)調(diào)和技術(shù)指點，通過CDIO模式激勵學(xué)生的研習(xí)樂趣，提高創(chuàng)新實力。CDIO的教學(xué)模式契合歐美發(fā)達國家對工科教育的要求，是一種創(chuàng)新的教學(xué)框架和教育思想，并已成為一個普遍的國際工程教育模式。

高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)工科教育的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生成為合格的現(xiàn)代電氣工程師，能夠參與工程項目的構(gòu)思、設(shè)計、實施和操作的各個階段。[4]構(gòu)思階段包括客戶需求、相關(guān)技術(shù)、法規(guī)、企業(yè)戰(zhàn)略和商業(yè)計劃。設(shè)計階段的重點是創(chuàng)新的設(shè)計內(nèi)容，包括項目計劃、項目圖紙和具體實現(xiàn)方法。實施階段是指設(shè)計到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換，包括硬件設(shè)計、軟件編碼、系統(tǒng)測試和產(chǎn)品驗證。實施階段，為產(chǎn)品或系統(tǒng)提供預(yù)期價值，包括系統(tǒng)維護、產(chǎn)品升級、可循環(huán)利用和產(chǎn)品報廢等。通過采用主動和體驗式的學(xué)習(xí)方法，參與CDIO訓(xùn)練的工科生具有更好的職業(yè)發(fā)展能力和自我價值的認知，且具有批判意識。CDIO訓(xùn)練還能夠吸引和激勵工科生，使工科生具備創(chuàng)造力和領(lǐng)導(dǎo)力，并具有成就感。工科學(xué)生經(jīng)過大學(xué)階段的CDIO訓(xùn)練，更適合企業(yè)對專業(yè)人才的需求，事業(yè)上可以獲得長足的發(fā)展。另一方面，了解CDIO工程教學(xué)教育的企業(yè)更愿意雇傭那些具有CDIO訓(xùn)練背景的工科畢業(yè)生。

3.CDIO實踐教學(xué)體系

根據(jù)電氣信息類專業(yè)在人才培養(yǎng)方面的要求和目標(biāo)，建立了CDIO實踐教學(xué)框架，主要包括三個環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)包括課程實驗和設(shè)計。課程實驗貫穿于整個學(xué)期，與課程的理論學(xué)習(xí)相結(jié)合。短期的課程設(shè)計是為了評估整個課程的掌握情況。第一環(huán)節(jié)重點強調(diào)對基本技能的訓(xùn)練。第二環(huán)節(jié)是科研訓(xùn)練。通過科研項目的訓(xùn)練，學(xué)生的電路分析和系統(tǒng)設(shè)計能力大大提高。第二環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的主要組成部分。第三環(huán)節(jié)包括在電氣相關(guān)企業(yè)的工程實踐和論文設(shè)計。重點鍛煉工科生在工程實際和創(chuàng)造性等方面的能力。另外，在教學(xué)實踐的改革中，可結(jié)合“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目”，積極地指導(dǎo)工科生申報校級、省級或者國家級相關(guān)的研究項目。項目堅持以學(xué)生為主導(dǎo)地位，教師通過實施過程中的監(jiān)督和指導(dǎo)確保項目的最終完成，鼓勵學(xué)生在項目研究過程中合理安排時間，勤于總結(jié)，發(fā)表研究論文并申請專利。

在詳細的實行過程當(dāng)中，首先，按照學(xué)校實驗室的具體情況，進行管理體系以及運行制度的深入完善和改進，增強專業(yè)課程研究中心的建設(shè)。開放硬件實驗室，并配備相應(yīng)的軟件支持，如Matlab、OrCAD、Protel以及CCS等，作為學(xué)生參加各種課程實驗和設(shè)計以及創(chuàng)新活動的重要場所；其次，根據(jù)不同的科學(xué)研究方向，各教師均應(yīng)建立專門的研究室，同時為了使學(xué)生能夠充分融入到教師的研究方向中，還可以成立不同的研究小組。這些研究室主要用來幫助工科學(xué)生參與到實際的項目組中進行科學(xué)研究。教師則主要負責(zé)指定具體的科研方向和研究任務(wù)的分工，并對學(xué)生進行適當(dāng)?shù)闹更c，從而提高工科學(xué)生的科研創(chuàng)造能力和研發(fā)水平；再次，帶領(lǐng)學(xué)生去電氣相關(guān)部門進行參觀和實習(xí)，聘請專業(yè)人士來校講座，鼓勵本科生積極參與各種級別的電子設(shè)計大賽等，創(chuàng)建本科生參與科學(xué)研究、社會實踐和理論創(chuàng)新的平臺；最后，開展校企聯(lián)合培養(yǎng)項目，學(xué)生可以到相關(guān)電氣企業(yè)實習(xí)，從而在實習(xí)過程中了解項目開發(fā)過程和做事方法，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，并培養(yǎng)深層次的團隊合作精神，進而提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。

4.結(jié)論

本文以CDIO實踐教育體系為基礎(chǔ)，對高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)的工程教育改革進行了研究。通過不斷地探索，該教學(xué)體系不斷完善，學(xué)生的實踐能力、就業(yè)能力和整體素質(zhì)得到了進一步提高，就業(yè)形勢明顯好轉(zhuǎn)?？傊?，CDIO工程教學(xué)模式在電氣信息類專業(yè)的本科生培養(yǎng)方面獲得了良好的效果，并得到了廣泛的認可，提高了畢業(yè)生的就業(yè)競爭力，滿足了企業(yè)對專業(yè)人才的需求。

參考文獻：

[1]中國工程院教育委員會. 探尋中國工程教育改革之路——“新形勢下工程教育的改革與發(fā)展”高層論壇紀(jì)要[J].高等工程教育研究，2007（06）：43—47.

[2]顧佩華，沈民奮，李升平.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2008（01）：12—20.

[3]Ian Yellowley，Peihua Gu.Design Directed Engineering Education [J].Proceedings of the Canadian Enginneering Educatiao Association，2011（09）.

[4]陶勇芳，商存慧. CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J]. 中國高教研究，2006（11）：81—83.

（作者單位：河南師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院）endprint