CDIO在地方性高校通信工程专业教学改革中应用

李玲香梁小芝

(湖南科技学院 计算机与通信工程系，湖南 永州 425100）

0 引 言

以信息技术和计算机技术为代表的高科技迅猛发展，既推动了经济和社会生活的发展，也引起了高等教育的巨大变革。通信工程作为理工科院校的一个热门专业，旨在培养具备通信技术、通信系统和通信网等方面的知识，能在通信领域中从事研究、设计、制造、运营及在国民经济各部门和国防工业中从事开发、应用通信技术与设备的高级工程技术人才以满足社会对通信工程技术人才的需求。据有关人才市场交流中心数据统计，最近几年IT行业通信工程人才需求量一直呈上升趋势，但是相当一部分大学毕业生就业困难，主要原因有两个方面：一方面企业对工科院校培养出来的通信工程人才不甚满意；而另一方面现在大学生的就业形势非常严峻。如何解决这一矛盾，地方性院校应根据社会经济发展的需要，加大人才培养模式创新的力度，这样才能提高学生就业率，促使学院可持续发展。CDIO[1]的工程教育模式是否适合通信工程人才培养，下面将进行介绍与尝试。

1.DIO的教育理念介绍

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了 CDIO工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的国际合作组织。

CDIO 代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[1]。

CDIO 的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准[2]。瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher Education) 2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量，尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础。迄今为止，已有几十所世界著名大学加入了 CDIO组织，其机械系和航空航天系全面采用 CDIO工程教育理念和教学大纲，取得了良好效果，按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。

3.立基于CDIO的科学课程体系

应用型高校的“知识传授与能力培养”统合在一体化的教育过程之中，需要改变原来理论知识传授＋实践锻炼（实习实训）的分割化、条块化的培养过程。而 CDIO的工程教育模式显然符合当前高等教育改革的趋势。CDIO教育理念适合不同的工科专业工程能力培养，CDIO工程教育模式的三级项目分解路径[2]：

①一级项目：通过向企业调研，制定专业知识与能力的基本架构；

②二级项目：课程群的支撑，规划课程体系；

③三级项目：每门教学科目中的知识（点）的选择，多方联合设计教学大纲与课程计划，建设课程。

本课程体系根据上述 CDIO的三级项目分解路径，以培养个人能力（包括自学能力和创新能力）、协同工作能力和系统调控能力为主要目标，以科学的课程（内容）设置作为能力培养的载体，以科学的课程安排（进度）促进能力培养，建立科学的课程体系。目的是加强学生工程实践能力的培养和训练，提高学生进行工程实践的能力，并通过课堂、实验室和实践基地的有效设置保证培养计划的实施，实现学校与企业“零距离”，提高毕业学生就业率。同时符合培养应用型人才的定位和本专业特色。新的课程体系和培养模式如图 1所示。

新的课程体系具有以下几个特点：

第一个特点：新的课程体系侧重于通信工程与电子工程，计算机网络技术相结合，涉及通信工程专业多个研究方向，如信号及信息处理方面的研究、通信系统仿真方面的研究、通信电子电路或微机接口方面的研究、通信方面的软件开发和网络层协议研究等。加强了电路、电子系统与信号系统的基础知识，增设电子电路EDA（Electronic Design Automatic，电路设计自动化）技术等课程，突出当前电子技术新器件和新技术的应用。

第二个特点：课程设置符合应用型人才培养和专业特色，在专业方向上形成自己的鲜明特色，同时毕业生能符合IT人才市场的需求要求。

第三个特点：核心课程保证了必需的专业理论，使学生获得可持续学习的基础，由终结教育演变为终身教育。在终身学习过程中造就新一代劳动者。

图1.信工程专业核心课程培养结构示意图

4.学方法和教学手段改革

以社会需求为目标、以应用能力的培养为主线设计通信技术专业的培养方案。要以学科发展为依托，以课程体系和教学改革为核心，以能力培养为主线，教学与科研结合，不断提高教学质量。

4.1.教学过程中重视计算机辅助分析与设计等教学手段

重视EDA软件、DSP （Digital Signal Processing，数字信号处理）、MATLAB通信系统的分析和仿真软件等在实践教学环节中的辅助作用。同时把电路设计中 FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的应用和嵌入式系统的教学引入到课程体系的改革中来。以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

4.2.发学生的学习兴趣，引导学生如何主动学习

由以讲授为主向以自学为主转变，改革填鸭式的单向灌输以及一支粉笔和一块黑板的传统教学模式，逐步采用启发式教学方法，教师给定学习任务、学习进度，安排自学，要求学生写自学笔记、完成作业，在习题中培养学生的创造能力。采用专题讲座、答疑辅导、课堂讨论等教学形式培养学生的学习兴趣和学习能力。培养学生的自学能力是教学方法和教学手段改革的核心，自学能力是创造能力和其他各种能力的基础。

5.验实践教学改革

5.1.验实践教学——影响通信工程专业人才培养的关键因素

在通信技术飞速发展的今天，要求通信技术人员必须具有良好的理论基础和实践经验。因此为了培养合格的通信专业学生，除了要讲授最新的理论知识外，还要通过大量的专业实验让学生理解、验证理论知识，了解其应用。例如对“信号与系统”的教学，不能仅谈理论，必须搭配相对应的实验来验证基础理论，同时引导并培养学生的动手操作能力。

综观通信工程专业实验、实践环节的教学发展趋势，存在三大矛盾：电子信息技术的快速发展与电子实践教学落后

的矛盾；创新实践能力的高要求与传统实践教学落后的矛盾；教学多元化要求与实践教学资源不足的矛盾。理论教学是对知识的传授，实验教学是对学生进行技术的传授，而实习环节就是对学生能力的培养，培养学生的工程实践能力、创新实践能力和第一职业能力。

5.2.验实践教学改革——建立有鲜明特色的创新实验、实践教学体系

通信工程专业要不断完善实践教学体系，深化实验教学改革，大量开设综合性、设计性实验，把工程化教育和学生实践能力、应用能力的培养落到实处。

5.2.1.新教育观念

构建“厚基础、强专业、重实践、多目标”人才培养体系和科学合理的实践能力体系[3]，从整体上策划每个实践教学环节。在知识、能力、素质三方面构建集课内、外教学，理论和实践教学为一体的教学培养模式，突出创新精神和实践能力的培养。

5.2.2.验课程体系整合与优化 以课群为单位建立课组基于CDIO教育理念，可以将单一课程实验整合为按课群划分为不同门类的专业实验(含多门课程的综合课程设计)，增加了实验课学时。在实验内容上压缩验证性实验，增加综合性、设计性实验教学内容，使实验教学内容体系整体优化，从而使重组的实验教学内容体系成为相对独立的教学体系，有独立的教材、独立的学分、独立的实验教师，鼓励学生提出更优良的实验解决方案有利于培养学生主动分析解决问题的能力、实践动手能力、主动研究的探索精神。整合后减少了必做实验项目，增加选做实验项目有利于贯彻因材施教的原则，有利于创新能力和实践能力培养、鼓励个性发展，有利于实现培养实践型人才的目标。同时加强专业主干实验课实践创新教育功能，分层次分步骤开设创新实验项目，扩展学生思维空间，增强创新能力。

5.2.3.施基于CDIO工程模式的科研项目为载体的实践教学模式

抓住学生实践能力结构的中心地位和“解决问题”的能力培养。选拔部分优秀并有余力的学生参与实验室建设和教师科研工作，既提高学生自主学习和独立研究的能力，又解决了教师精力不足等问题。

5.2.4.青年教师专业实践技能训练与学生实践创新能力培养相结合

为提高青年教师的专业知识、专业技能，促进青年教师实践能力提高及专业化发展，也为学院、学生的可持续发展提供坚实的保证。结合大学生“挑战杯”，ACM程序设计各种设计大赛，每名教师可带1～3名学生进行实践项目训练，项目完成形式可以为软件、硬件、软硬件相结合的方式，并组织成果竞赛来促进积极性。

5.2.5.施开放性多元化实践教学模式[5]

① 组织学生积极参加各类竞赛，在选题、申报、实现、总结等环节上适度引导，培养学生实践创新能力。

② 建立固定的校外专业实习、培训基地，为学生提供实践锻炼的平台，挖掘学校与市场的“零距离特征”。湖南科技学院计算机与通信工程系已与北京渥瑞达科技发展有限公司、北京奥尔斯电子科技有限公司，上海捷普科技有限工公司、广州达内、湖南永州电信分公司建立校企合作实习（实训）基础。这不仅为师生提供了实践锻炼的机会，而且为培养通信工程专业学生综合实践能力和创新能力提供了良好学习条件。

③ 建立宽口径的实验平台，加大开放实验室力度，实现在时间、空间上的全方位开放，培养学生基本的实验技能和利用所学知识进行综合设计的能力。

6. 论

本文对通信工程专业学生通信系统工程能力培养模式进行了探讨，提出在通信工程专业采用CDIO 教育理念课程体系设置改革和方案设计，建立科学的课程体系。把传统的理论知识传授＋实践锻炼（实习实训）的分割化、条块化的培养模式逐步向“知识传授与能力培养”统合在一体化的教育模式转换，确立新的教育理念。新的课程体系设置和计划过程中，重视课程内容改革和教学过程的优化，在改革中突出能力，特别是对于应用型工科学生，培养其系统工程能力技能是创新能力培养的基础，而创新能力是使学生获得可持续学习的基础，由终结教育演变为终身教育。同时加强实验教学改革，只有教学与科研相结合，才能建立一套科学的教学管理制度，这是地方性院校办学质量的重要途径之一。

[1]王硕旺等.CDIO:美国麻省理工学院工程教育的经典模式——基于对CDIO课程大纲的解读[J].高等工程教育研究,2009, 28(4):116-119.

[2]http://www.chinacdio.cn/

[3]顾佩华等.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008, (1):12-20.[4]赵韩强等.创新型人才培养体系的探索与实践[J].理工高教研究,2008,27（2）：68-70.