張 瑾， 陳林秀， 白海峰

(西南交通大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;軌道交通信息工程與技術(shù)國家級實驗教學(xué)示范中心，成都 610000)

0 引 言

大多數(shù)工程專業(yè)意在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程科學(xué)素養(yǎng)以及解決問題的能力。這是從事工程技術(shù)領(lǐng)域工作的必備素質(zhì)。然而，要成為一個卓越工程人才，系統(tǒng)設(shè)計的理解能力、創(chuàng)新思維、團隊合作、較強的溝通能力也是必不可少的[1]。《中國高等工程教育研究質(zhì)量報告》(2014年度)[2]指出 ，我國工科畢業(yè)生質(zhì)量總體得到用人單位認可，但是“工程能力”和“創(chuàng)新創(chuàng)造能力”卻相對較低。如何將工程能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力訓(xùn)練，融入到現(xiàn)有的課程教學(xué)體系，特別是針對即將走上工作崗位的大學(xué)四年級工科學(xué)生，強化工程能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，是當(dāng)前工程教育改革的一個重點[3-7]。為此，結(jié)合我校信息技術(shù)類各專業(yè)學(xué)生具有較寬厚的學(xué)科基礎(chǔ)知識的特點，借鑒國內(nèi)兄弟院校的做法[8-14]，自2012年起，引入國際高等教育公認的CDIO工程教育理念，對多個專業(yè)《綜合課程設(shè)計》的教學(xué)組織形式進行系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、逐步推行改革試點，同時總結(jié)經(jīng)驗，不斷優(yōu)化，形成并踐行了“專業(yè)交叉+項目制”的新型教學(xué)模式。

1 課程設(shè)置理念

《綜合課程設(shè)計》是我校近幾年人才培養(yǎng)方案制定過程中，根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)需求，采用一體化教學(xué)體系設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一。該課程意在改變原來理論知識傳授與實踐鍛煉(實習(xí)實訓(xùn))的分割化、條塊化的培養(yǎng)過程，形成“知識傳授與能力培養(yǎng)”統(tǒng)為一體的教育模式。一體化教學(xué)體系設(shè)計思路如圖1所示。

圖1 一體化教學(xué)體系設(shè)計示意圖

該體系側(cè)重將理論教學(xué)與實踐教學(xué)兩個平臺的關(guān)系進一步協(xié)調(diào)。以導(dǎo)論課程(發(fā)現(xiàn)問題)、畢業(yè)設(shè)計(獨立解決問題)兩個項目設(shè)計為主線，貫穿于整個本科教學(xué)階段，使學(xué)生系統(tǒng)地得到構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的整體訓(xùn)練；其中《綜合課程設(shè)計》在整個體系中起到承上啟下的作用，將整個課程體系有機的、系統(tǒng)的結(jié)合起來。同時也為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供寬厚的理論基礎(chǔ)和嶄新的實驗場所。

2 《綜合課程設(shè)計》課程特點及教學(xué)現(xiàn)狀

《綜合課程設(shè)計》課程的目的是提供學(xué)生一次構(gòu)思、設(shè)計并實現(xiàn)的體驗。設(shè)計可以是硬件設(shè)計、實現(xiàn)，也可以是一個軟件實現(xiàn)，但都應(yīng)具有一定的工程意義。要求學(xué)生必須考慮實現(xiàn)一個工程設(shè)計所有的技術(shù)、非技術(shù)因素，并通過答辯、設(shè)計報告來展示設(shè)計結(jié)果。該課程教學(xué)中反映出的問題有[15]：

(1) 開設(shè)時間過晚。該課程是在完成大部分專業(yè)課程及實踐之后，于本科第7學(xué)期開設(shè)。臨近畢業(yè)，學(xué)生的就業(yè)、繼續(xù)深造等各種事務(wù)繁多，導(dǎo)致學(xué)生不能全身心投入設(shè)計中。

(2) 題目內(nèi)容較單一。傳統(tǒng)的教學(xué)組織方式是教師出題，學(xué)生選題，一人一題，獨立完成。由于學(xué)生人數(shù)較多，在題目的數(shù)量和質(zhì)量上較難保障，學(xué)生視野不夠開闊，創(chuàng)新能力得不到很好培養(yǎng)。

(3) 被動完成甚至抄襲現(xiàn)象。這種教學(xué)組織方式學(xué)生的主動性很難調(diào)動，使得學(xué)生容易敷衍了事，完成一些簡單功能交差或者抄襲他人的設(shè)計項目。

(4) 缺乏平時過程的有效管理。課程設(shè)計是一個綜合性很強的教學(xué)環(huán)節(jié)，需要指導(dǎo)教師及學(xué)生的相互配合，以及時間、精力的大量付出。往往由于雙方在設(shè)計過程中缺乏應(yīng)有的溝通交流，導(dǎo)致最后不了了之。

3 “專業(yè)交叉+項目制”教學(xué)模式改革

專業(yè)交叉教學(xué)模式可以使學(xué)生發(fā)揮各自專業(yè)特長，從系統(tǒng)協(xié)調(diào)的角度去解決工程實際問題；項目制教學(xué)模式主要以問題為導(dǎo)向，鍛煉提高學(xué)生的創(chuàng)新、實踐、綜合能力。

3.1 跨專業(yè)《綜合課程設(shè)計》教學(xué)模式構(gòu)建

結(jié)合信息控制技術(shù)各類專業(yè)，引入國際高等教育公認的CDIO工程教育理念，對全系5個專業(yè)《綜合課程設(shè)計》教學(xué)組織形式進行系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計。自2012年9月起，逐步在通信工程、城軌控制工程、鐵道信號3個專業(yè)推行改革試點，同時總結(jié)經(jīng)驗，不斷優(yōu)化，預(yù)計到2018年9月，將實現(xiàn)全系通信工程、城軌控制工程、鐵道信號、計算機應(yīng)用、測控技術(shù)及儀器5個專業(yè)全覆蓋。

3.2 CDIO項目制《綜合課程設(shè)計》教學(xué)組織架構(gòu)

CDIO項目制《綜合課程設(shè)計》的核心目標(biāo)是從解決實際工程問題出發(fā)，通過“系統(tǒng)構(gòu)思—方案設(shè)計—具體實施—項目驗收(答辯)”等環(huán)節(jié)的實施，使不同專業(yè)的學(xué)生在完成對應(yīng)課程設(shè)計的同時，管理與執(zhí)行能力、團隊合作能力以及創(chuàng)新實踐的能力得到鍛煉。要達到這一目標(biāo)，保障有力的教學(xué)組織架構(gòu)至關(guān)重要。如圖2所示，由“課程負責(zé)教師+指導(dǎo)教師”組成教學(xué)團隊；“項目經(jīng)理+項目成員”組成學(xué)生項目小組；教學(xué)團隊成員分工合作開展課程的各項教學(xué)活動。其中課程負責(zé)教師負責(zé)課程的總體進度規(guī)劃、專題討論的召集與授課以及協(xié)調(diào)技術(shù)指導(dǎo)教師和指導(dǎo)教師的工作；技術(shù)指導(dǎo)教師是為所有項目小組服務(wù)，主要負責(zé)提供軟、硬件技術(shù)支持及管理耗材；指導(dǎo)教師具體負責(zé)項目小組的課題指導(dǎo)。

圖2 《綜合課程設(shè)計》教學(xué)組織總體架構(gòu)

3.3 教學(xué)組織

課程負責(zé)教師根據(jù)項目進展，定期召開專題討論(講座)，課堂會議安排如圖3所示。設(shè)置開題培訓(xùn)、團隊組建、總體協(xié)調(diào)會、小組協(xié)調(diào)會、設(shè)計任務(wù)下達、初步設(shè)計、詳細設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)、聯(lián)合測試、小組答辯、小組自評等多個教學(xué)訓(xùn)練活動環(huán)節(jié)，以引導(dǎo)學(xué)生解決項目實施中的共性問題，形成以學(xué)生為主，教師為輔的新型授課模式。

圖3 《綜合課程設(shè)計》課堂會議安排

3.4 過程管理模式

(1) 題目設(shè)計。以科研項目、現(xiàn)場實際問題為載體，充分考慮各專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)及技術(shù)優(yōu)勢，以項目制方式構(gòu)思、設(shè)計課程，從而形成項目選題指南。題目來源主要包括：① 教師科研項目由各位指導(dǎo)教師結(jié)合自己的科研項目，先行設(shè)計課題方向，提前下發(fā)給學(xué)生；② 現(xiàn)場實際問題根據(jù)學(xué)生在現(xiàn)場單位暑期實習(xí)過程中遇到的問題、畢業(yè)校友工作中反饋的需要解決的技術(shù)問題等；③ 學(xué)生科創(chuàng)及感興趣的題目由部分學(xué)生在科技創(chuàng)新園的一些項目或?qū)W生過程中感興趣的問題，與指導(dǎo)教師協(xié)商確認后形成相應(yīng)的題目。

(2) 選題流程。① 學(xué)生須根據(jù)選題指南組成不多于5人的項目小組，鼓勵多個專業(yè)的同學(xué)合作完成項目，實現(xiàn)不同專業(yè)背景下的互相學(xué)習(xí)和提高，要求項目小組成員中必須由多個專業(yè)的學(xué)生構(gòu)成；② 每個小組選出一位項目經(jīng)理，負責(zé)項目各項事務(wù)的管理以及與教師的溝通。小組須主動聯(lián)系一名老師作為項目指導(dǎo)教師；③ 各組在確定具體題目時應(yīng)明確項目屬性。項目屬性必須至少符合以下一種：實用、創(chuàng)新、已有方案改進；④ 一個課題方向可以允許多個小組選擇，選題的最終確定由選題報告會的評委意見決定；⑤ 當(dāng)選題確定后，項目經(jīng)理須將寫有設(shè)計題目、指導(dǎo)教師姓名和簽名的表格提交給課程負責(zé)老師。

(3) 過程管理。通過引入嚴格的企業(yè)項目管理制度，促使學(xué)生學(xué)會通過合作完成難度較大的任務(wù)，增強職業(yè)責(zé)任感，有效的解決了畢業(yè)年級學(xué)生無心學(xué)習(xí)、對課程敷衍了事的問題。具體做法有：① 課程第一次會議明確課程設(shè)計要完成的任務(wù)，規(guī)定設(shè)計不同階段所需提交的資料及提交時間。特別要說明的是，所有要求提交的文件資料均須按時一次性提交，后續(xù)補交遺漏文件將不被接受。課程實施過程中各類文件及發(fā)布時間見表1。② 項目小組每次提交文檔資料時，須請資料接收人簽收“文檔提交跟蹤記錄表”；③ 針對課程設(shè)計任務(wù)實施的不同階段，須填寫2次組員評價表，評價在會議現(xiàn)場完成。

表1 《綜合課程設(shè)計》文件一覽表

3.5 課程評價指標(biāo)

根據(jù)該課程設(shè)置的目標(biāo)，對課程的考核采用了較為細致的考核辦法，著重體現(xiàn)學(xué)生在整個過程的參與程度與表現(xiàn)。如圖4所示。

圖4 《綜合課程設(shè)計》課程評分指標(biāo)

4 主要特色

改革改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式中以“單一專業(yè)、學(xué)生個體”為單位展開小型系統(tǒng)(程序)設(shè)計的實踐教學(xué)模式，轉(zhuǎn)而采取以“跨專業(yè)、學(xué)生小組”為單位聯(lián)合開發(fā)具有中等規(guī)模和復(fù)雜度的軟、硬件系統(tǒng)的訓(xùn)練模式，較好解決了團隊能力訓(xùn)練與專業(yè)能力訓(xùn)練的銜接統(tǒng)一。

4.1 跨專業(yè)合作

首先在2個專業(yè)中合作試點，隨后逐步推廣到其他信息技術(shù)類專業(yè)。比如：利用通信工程專業(yè)學(xué)生具備良好的通信信息處理、軟硬件編程能力，尤其是開發(fā)移動終端設(shè)備應(yīng)用程序能力；城軌控制工程專業(yè)同學(xué)的軌道交通行業(yè)背景，對軌道交通控制領(lǐng)域待解決工程問題的深度理解。將2個專業(yè)學(xué)生優(yōu)勢相結(jié)合，通過團隊合作，完成難度較大、實用價值高的項目。

4.2 創(chuàng)新能力與技術(shù)管理相結(jié)合

在課程設(shè)計過程中，鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，結(jié)合已有知識，對課題進行構(gòu)思、設(shè)計及實現(xiàn)，比如：LEGO軌道檢測與維修機器人設(shè)計，主要是學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)背景(鐵道信號)，結(jié)合機器人設(shè)計，來完成相應(yīng)的課程設(shè)計，可滿足現(xiàn)場的實際需求，從中體現(xiàn)學(xué)生的積極創(chuàng)新思路。在整個設(shè)計階段，需要由項目經(jīng)理來管理，包括與項目組成員及與指導(dǎo)教師的溝通，項目進展的推進等，使學(xué)生在完成技術(shù)任務(wù)的同時鍛煉了一定的團隊管理能力。

4.3 創(chuàng)新考核機制

改革課程考核機制。加大過程考核的比重，注重隨堂測試、課題討論、團隊作業(yè)等學(xué)習(xí)過程評價；加強課程實踐中溝通交流、團隊合作與領(lǐng)導(dǎo)能力等綜合能力評價；創(chuàng)新考試形式，采用項目報告、答辯、海報宣傳等新形式，切實考察學(xué)生掌握知識、運用知識的綜合能力。

5 成 效

2012年～2017年，連續(xù)運行6屆，從最初的一個專業(yè)試點，到后來的2個專業(yè)交叉，再推廣到目前的3個專業(yè)融合，受益面不斷擴大，學(xué)生積極性普遍較高。

5.1 學(xué)生對課程滿意度較高

從學(xué)生課程滿意度評價中收集到的主觀評語，由表2可以看出，“專業(yè)交叉+項目制”的教學(xué)模式對學(xué)生運用所學(xué)專業(yè)知識解決綜合性、實際問題起到了積極的作用，收到了學(xué)生較高的認可度。

表2 學(xué)生對課程滿意度評價主觀評語舉例

5.2 學(xué)生通過項目自我評價較好

《綜合課程設(shè)計》設(shè)計了2次學(xué)生對項目貢獻度的自我評價，分別在第7周項目方案答辯和第14周設(shè)計成果答辯會議上完成。評價分為客觀評價和主觀評價兩部分，其中客觀評價中每位成員的貢獻度比例(%)由項目小組成員商議后確定；主觀評價要求小組成員每人從項目總體完成情況、個人收獲、下一階段計劃等方面進行評價。令人可喜的是，我們從各項目小組的項目貢獻度自我評價中看到最多的是“收獲大、解決了、學(xué)會了、提高了”，諸如此類的詞。

5.3 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師反饋學(xué)生積極主動

自2012年在2009級通信工程專業(yè)中推行“CDIO”項目制課程設(shè)計以來，收到越來越多的來自畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師的積極反饋。普遍感受是：學(xué)生通過這樣的訓(xùn)練，對“畢業(yè)設(shè)計工作流程應(yīng)該是怎樣的”“遇到問題應(yīng)該如何解決”這樣的問題有了更加清晰的認識，工作更加積極主動、目標(biāo)明確。

6 結(jié) 語

“專業(yè)交叉+項目制”這種新型的《綜合課程設(shè)計》教學(xué)組織形式極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過嚴格的過程管理保障了項目的進度和質(zhì)量，為學(xué)生創(chuàng)造了合作完成任務(wù)的良好工作環(huán)境，最大程度提供了學(xué)生鍛煉、展現(xiàn)個人能力的舞臺，發(fā)掘了學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性。

經(jīng)過6年的實踐，在高等工程教育理念的踐行和項目制設(shè)計模式的推廣方面積累了經(jīng)驗：① 改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式中以學(xué)生個體為單位展開小型系統(tǒng)(程序)設(shè)計的實踐教學(xué)模式，轉(zhuǎn)而采取以學(xué)生小組為單位聯(lián)合開發(fā)具有中等規(guī)模和復(fù)雜度的軟、硬件系統(tǒng)的訓(xùn)練模式，較好解決了團隊能力訓(xùn)練與專業(yè)能力訓(xùn)練的銜接統(tǒng)一；②構(gòu)建跨專業(yè)《綜合課程設(shè)計》教學(xué)形式并付諸實施，使得先進的工程教育理念得以實踐；③設(shè)計CDIO項目制《綜合課程設(shè)計》教學(xué)組織架構(gòu)，開發(fā)出課程實施過程中各類文件以及課程評價指標(biāo)，為“專業(yè)交叉+項目制”教學(xué)模式的推廣提供基礎(chǔ)。

深深體會到，學(xué)生、課程負責(zé)教師、指導(dǎo)教師須進一步統(tǒng)一思想。尤其是課程負責(zé)教師需要和眾多指導(dǎo)教師在教學(xué)組織、題目設(shè)計、學(xué)生過程管理等方面達成更多的共識。同時，還需對指導(dǎo)教師進行培訓(xùn)引導(dǎo)，使他們逐漸理解、認同這種模式的價值，并在指導(dǎo)學(xué)生過程中執(zhí)行、配合到位。