何穎， 吳昊， 邊倩

(1.西安思源學(xué)院，電子信息工程學(xué)院，陜西，西安 710038; 2.鄭州市體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校，河南，鄭州 450004)

0 引言

隨著信息新科技的不斷更新，對(duì)教育的改革創(chuàng)新也提出鮮明的時(shí)代要求。尤其在新工科建設(shè)社會(huì)背景下，產(chǎn)教融合成為促進(jìn)我國(guó)工程技術(shù)教育與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展共贏的重要形式[1-2]。

為了激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣以及鼓勵(lì)創(chuàng)新、培養(yǎng)創(chuàng)新精神的能力，在產(chǎn)教融合背景下，引入基于成果導(dǎo)向教育(Outcomes-based education,OBE)的理念，引入CDIO工程教學(xué)具體實(shí)施方法進(jìn)行教學(xué)改革。

OBE理念，根據(jù)學(xué)生在畢業(yè)時(shí)所能達(dá)到的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)成果而提出對(duì)應(yīng)的人才培養(yǎng)方案，明確學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)和能力體系[3-4]。CDIO工程技術(shù)教育教學(xué)模式是建立在真實(shí)世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思(C)、設(shè)計(jì)(D)、實(shí)現(xiàn)(I)及運(yùn)行管理(O)過(guò)程中，注重生產(chǎn)過(guò)程和工程系統(tǒng)的能力，注重社交技巧，例如合作溝通、解決問(wèn)題、批判性創(chuàng)新、系統(tǒng)思考和終身學(xué)習(xí)自我提升，同時(shí)教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容要以企業(yè)發(fā)展及人才需求為導(dǎo)向，設(shè)置教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容，理論與實(shí)踐相結(jié)合，并且具有完整的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[5]。將OBE理念與CDIO工程教育模式結(jié)合起來(lái)，有理念有具體的實(shí)施手段，構(gòu)建學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作，這種工程教育模式對(duì)于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)具有緊迫的現(xiàn)實(shí)意義[6]。

1 基于OBE-CDIO理念的電子信息綜合實(shí)踐教學(xué)改革技術(shù)路徑

我校電子信息工程學(xué)院始終堅(jiān)持立德樹(shù)人，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展，抓好學(xué)生就業(yè)工作，以就業(yè)促招生,經(jīng)過(guò)多年的不斷嘗試改進(jìn)，探索出符合我院實(shí)情的產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式。通過(guò)對(duì)企業(yè)的調(diào)研或文獻(xiàn)分析等方法，運(yùn)用OBE理念將行業(yè)對(duì)電子信息類(lèi)人才的能力需求轉(zhuǎn)化為運(yùn)用電子信息技術(shù)能力培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)而反向設(shè)計(jì)實(shí)踐課程體系，具體設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，認(rèn)真分析實(shí)踐與理論內(nèi)容的相應(yīng)匹配，達(dá)到理論與實(shí)踐的相互融合，提高教學(xué)效果。以CDIO工程教育理念指導(dǎo)實(shí)踐課程的教學(xué)改革，以項(xiàng)目形式設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生綜合訓(xùn)練項(xiàng)目由易到難，結(jié)合大學(xué)生設(shè)計(jì)競(jìng)賽和教師科研轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，以及基于成果導(dǎo)向思路，特別是結(jié)合企業(yè)需求的項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、團(tuán)隊(duì)合作、工程素質(zhì)的綜合能力。同時(shí)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施科學(xué)、規(guī)范、有效的監(jiān)控，構(gòu)建較為完善的本科教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系和考核結(jié)果評(píng)價(jià)和反饋機(jī)制，把評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為完善管理，提高管理效益的有力手段，加強(qiáng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)過(guò)程評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中的不足，并持續(xù)改進(jìn)能力培養(yǎng)目標(biāo)，不斷改善OBE-CDIO教學(xué)工作成效[7]?；贠BE-CDIO理念的教學(xué)框架如圖1所示。

圖1 基于OBE-CDIO理念的教學(xué)框架

2 基于OBE-CDIO理念的綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)案例

項(xiàng)目通過(guò)對(duì)電子信息、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生進(jìn)行分組設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)某段公路上3次采集的車(chē)輛音頻信號(hào)，對(duì)車(chē)輛音頻信號(hào)進(jìn)行特征分析研究，將研究結(jié)果應(yīng)用于車(chē)型識(shí)別。

2.1 構(gòu)思階段

基于OBE理念，教師與學(xué)生一起研討制定項(xiàng)目任務(wù)需求分解。該項(xiàng)目需求對(duì)車(chē)輛音頻信號(hào)分別從時(shí)域、頻域和時(shí)-頻域進(jìn)行詳細(xì)的特征分析，采用保持很好的推廣泛化能力的支持向量機(jī)算法進(jìn)行車(chē)型識(shí)別的應(yīng)用。

2.2 設(shè)計(jì)階段

學(xué)生根據(jù)具體的項(xiàng)目任務(wù)書(shū)，制定每組自己的項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)，包括項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)每人的職責(zé)、工作設(shè)計(jì)流程、具體的分工計(jì)劃以及對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)遇到的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的記錄，學(xué)生通過(guò)查詢資料以及教師的指導(dǎo)做好各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。

2.3 實(shí)現(xiàn)階段

本階段為各小組具體實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。了解室外環(huán)境對(duì)測(cè)試樣本的影響因素，通過(guò)多次檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛音頻信號(hào)采集的最佳效果。對(duì)車(chē)輛通過(guò)音頻數(shù)據(jù)信號(hào)可以進(jìn)行加窗、去噪等分析，進(jìn)而分析信號(hào)的時(shí)域、頻域以及時(shí)-頻域的特征提取，用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)對(duì)采集的車(chē)輛數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分析并提取MFCC(Mel-scale Frequency Cepstral Coefficients)參數(shù)進(jìn)行降維，利用支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)進(jìn)行訓(xùn)練和分類(lèi)。

2.4 運(yùn)作階段

每組按照對(duì)車(chē)輛音頻信號(hào)的采集路段不同，對(duì)所設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，通過(guò)項(xiàng)目答辯介紹，用技術(shù)講故事的方式進(jìn)行交流，最后確定出哪一組做得方案最好，以及探討改進(jìn)措施及優(yōu)化方案。

3 實(shí)施過(guò)程中關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題

3.1 優(yōu)化師資結(jié)構(gòu)，提高教師專(zhuān)業(yè)技能

學(xué)院對(duì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)師資十分重視，從多種途徑提高教師的專(zhuān)業(yè)技能。企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)培訓(xùn)及專(zhuān)業(yè)教授對(duì)相關(guān)的課程體系學(xué)習(xí)培訓(xùn)，培養(yǎng)具有高水平的教師團(tuán)隊(duì)，并對(duì)專(zhuān)業(yè)教師進(jìn)行師資優(yōu)化，確保每個(gè)教師以最大的潛力發(fā)揮自己的才能，并鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生勤思考，勤交流，在互相討論問(wèn)題時(shí)尋找最佳的解決方案。同時(shí)，支持和鼓勵(lì)踏實(shí)勤奮的一線青年教師投入更多精力開(kāi)展教學(xué)研究[8]。

3.2 堅(jiān)持以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)高效課堂

為了讓學(xué)生最大化地掌握課題內(nèi)容，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)高效課堂。高效課堂關(guān)注學(xué)生的生活及成長(zhǎng)，并且要走向深度。特別對(duì)于電子信息綜合實(shí)踐項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生具有批判性的思維，在信息技術(shù)環(huán)境的支持下，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)知識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生考慮問(wèn)題的全面性，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維。

3.3 將學(xué)科競(jìng)賽與OBE-CDIO實(shí)踐教學(xué)相融合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

將 OBE-CDIO工程教育模式融入學(xué)生綜合訓(xùn)練及學(xué)科競(jìng)賽的全過(guò)程，通過(guò)比賽，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力及協(xié)作能力，對(duì)培養(yǎng)電子信息類(lèi)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力是一種補(bǔ)充和探索。學(xué)校舉行的各種綜合訓(xùn)練創(chuàng)新實(shí)踐為各種大學(xué)生科技競(jìng)賽做好準(zhǔn)備，每年的競(jìng)賽課題都是電子技術(shù)發(fā)展中涉及的前沿問(wèn)題及企業(yè)面臨的重點(diǎn)問(wèn)題。在競(jìng)賽中時(shí)常要用到新的芯片、新的應(yīng)用理論，這就要求學(xué)生查閱大量的文獻(xiàn)資料，在競(jìng)賽培訓(xùn)中，加強(qiáng)相關(guān)能力的訓(xùn)練，適當(dāng)提供原版外文器件使用手冊(cè)給學(xué)生閱讀，提高專(zhuān)業(yè)閱讀水平。同時(shí)競(jìng)賽的時(shí)間是有限的，這就要求參賽者要有較強(qiáng)的分析判斷能力，必須在較短的時(shí)間內(nèi)迅速、準(zhǔn)確地找到自己所需的信息，學(xué)院在中國(guó)機(jī)器人大賽中取得突出成績(jī)是與學(xué)生的平時(shí)積累分不開(kāi)的。OBE-CDIO綜合實(shí)踐教學(xué)與科技競(jìng)賽相互結(jié)合，以賽促學(xué)、以賽促教，教師將現(xiàn)代信息技術(shù)、最新科技動(dòng)態(tài)、學(xué)生的技能水平反饋到電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案，促進(jìn)專(zhuān)業(yè)教學(xué)效果的提升。

3.4 逐步實(shí)現(xiàn)課程線上教學(xué)資源，線上與線下教學(xué)相結(jié)合

學(xué)院正在加快課程建設(shè)的進(jìn)度，先逐步實(shí)現(xiàn)2～3門(mén)課程的線上呈現(xiàn)全部教學(xué)資源，然后實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)全部課程的線上教學(xué)資源。在具體授課時(shí)，教師可根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容采取相應(yīng)的教學(xué)方式。

線上、線下學(xué)習(xí)方式各有優(yōu)勢(shì)，也各有劣勢(shì)。只有充分發(fā)揮好線上、線下學(xué)習(xí)方式的各自優(yōu)勢(shì)，線上與線下的高效融合，才能更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[9-10]，多途徑的教學(xué)方式可以滿足學(xué)生的不同需求，也才能更好地適應(yīng)未來(lái)教育改革與發(fā)展的大趨勢(shì)。

4 總結(jié)

我院近年來(lái)開(kāi)展了多方面的校企合作辦學(xué)模式，利用企業(yè)優(yōu)勢(shì)資源促進(jìn)就業(yè)人才的發(fā)展以及教學(xué)改革的進(jìn)步。通過(guò)OBE理念反向設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)計(jì)劃，從具體的學(xué)科出發(fā)，建構(gòu)適合自己專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系進(jìn)行線上、線下教育教學(xué)的硬件和軟件設(shè)施，通過(guò)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)管理平臺(tái)，收集課程教學(xué)的相關(guān)資料,包括文字、圖像、音頻、視頻等;同時(shí)邀請(qǐng)知名教授及企業(yè)專(zhuān)家進(jìn)校對(duì)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的演講與操作，對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，采用OBE理念預(yù)期教學(xué)成效，企業(yè)工程師進(jìn)校與教研組教師共同探討，反向設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)課程體系，根據(jù)企業(yè)需求和技術(shù)發(fā)展，以項(xiàng)目化教學(xué)為主線重構(gòu)學(xué)生知識(shí)片段，將CDIO工程教育模式的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行運(yùn)用到項(xiàng)目教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神以及工程實(shí)踐素質(zhì)，培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。