基于CDIO的高职电子专业项目化教学探索与实践

赵方 苏咏梅

一、引言

CDIO工程教育理念是国际工程教育的最新研究成果。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，将工科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。这种教育理念和“做中学”的项目化教学要求是一致的，非常适用于高职工科人才的培养。

电子类专业是近年来高职工科专业中发展较快、实践性很强的专业之一。笔者对高职电子专业毕业生进行了跟踪调查，结果显示：毕业生大多具有一定的专业技术能力，但普遍缺乏综合解决问题的能力、系统的工程设计意识和团队协作能力及职业能力。而“高等职业教育”具有教育、职业、高等“三维”属性的内涵要求，因此其培养的人才规格必须是知识、能力、素质的全面发展。基于提高学生职业能力的目的，在CDIO理念导向下，笔者对所在院校电子专业进行了项目化教学的探索，并在“单片机原理及应用”和“电工电子技术”课程教学中进行了实践，取得了良好效果。

二、传统高职电子专业教学中存在的问题

高职电子类教育应培养满足电子企业生产、建设、管理、服务第一线需要的，具有较强实践能力和创新能力的高级应用型人才，但目前高职电子类毕业生很难达到这一要求，原因在于：

1.教育理念与现代企业用人理念不和谐。当前，高职电子类专业教育大多采用以学科专业知识教学为中心的传统教育理念，把传授基本知识作为教学的主要任务，忽视对学生系统工程意识的培养，普遍存在注重传授专业知识，忽略团队协作能力等人文素质培养的问题。而现代企业需要的是具有创新能力、团队协作能力及系统工程意识的人才，形成了企业用人要求和传统教育理念的不和谐。

2.教学及评价方法与现代企业要求不和谐。目前高职电子类专业的课堂教学普遍采取以教师、教材为中心的“填鸭式”教学方法，强调理论知识的系统性，要求知其然，还要知其所以然，习惯“满堂灌”的传授方式，缺少师生之间、学生之间的多向交流。主要以理论知识的掌握程度（考试分数的高低）来衡量学生，并以此作为评优、评先的依据，这样评价出来的优秀学生往往是分数高、证书多的学生。但这样的“优秀学生”却经不起市场检验，从而造成学校的“好学生”和企业要求的“好学生”不和谐。

3.实践教学模式与企业需求不和谐。目前校内实践环节多以实验室验证性实验为主，实验设备多为“实验箱”或“实验台”，几乎没有学生可以自由发挥的余地。实验项目多年不变、内容单一，缺少设计性、创新性。学生在实践环节中只要按照实验指导书单纯地接线，根本不需要思考为什么，有何用途，如何改进等问题。这种固定的实验模式使得学生无法自己设计实验去验证自己的想法，丧失了实践的主动性，阻碍了学生兴趣的发展和工程意识及创新能力的提高。这与现代企业需要的，具有系统工程意识和创新能力的毕业生是不相符的。另外，校外实践大都在最后一学期安排学生进厂实习，实习中学生发现了自己知识的不足，但已经没有时间去弥补了，这与高职学生“以用促学”的理念也是不和谐的。

三、基于CDIO理念的电子专业项目化教学探索

电子专业课程要求学生在掌握多科知识的基础上，开发设计出一个完整的电子产品，而电子产品的开发是一个由构思—设计—实施—运行等环节组成的工作流程，因此电子专业应以具体的项目设计贯穿整个教学过程。据此，我们进行了电子专业项目化教学的探索：

1.更新教育理念，制订基于CDIO工程教育观的动态人才培养方案。应打破传统的“教师中心”“教材中心”的教育理念，紧跟市场需求，树立职业教育必须坚持“以职业活动为导向，以能力为目标，以学生为主体，以素质为基础，以项目为载体”的教学理念。在教学中以具体项目的设计为主线，重视学生的创新能力、工程素质的培养和综合性工程项目的训练。同时为适应电子技术的发展，应不断根据企业的需求修订人才培养方案，建立起动态的人才培养方案管理体系（如111页图1所示），教师需要定期做市场调研，不断调整人才培养方案，并建立起专门的反馈机制对毕业生的就业、工作情况进行跟踪，找出差距，重新调整人才培养方案直至与市场需求相和谐，从而缩短学生能力和企业需求之间的差距，使高职院校和企业之间和谐发展、共同促进。

图1 动态人才培养方案框图

2.采用适合CDIO工程教育模式的课堂教学方法及评价方法。基于CDIO工程教育理念，我们提出了以学生为中心，教师为组织者和协调人的项目化教学的五步教学法。

第一步：基本知识的传授。主要采用讲授法辅以多媒体课件，讲授时遵循“理论够用”的原则精简理论知识，注意前后知识点及与其他课程的联系，引导学生用综合知识解决问题。

第二步：案例的仿真。根据所学知识由教师提出设计项目，师生共同讨论项目的解决方案，并用仿真软件如MATLAB、Proteus、Multisim等做出电路图进行真实环境的仿真，师生共同解决仿真中出现的问题。最后，教师对所学知识进行总结并指出其适用领域。

第三步：分组布置设计项目。教学中把一个班分成若干小组，教师根据知识点设计几个项目让每个小组自由选择一个项目共同完成设计任务，也可以根据小组成员兴趣爱好，自行选择设计项目。小组成员分工协作经过方案论证、选择系统仿真并完善系统、性价比高的仿真系统的完成、简单设计报告的撰写四个步骤共同完成设计项目。有条件的小组还可以利用课余时间做出实物电路系统，专业性很强的课（如单片机）要求做出实物。

第四步：资源共享。每个小组独立讲授自己项目的设计思路、仿真结果以及在设计中遇到的问题、解决的方法。其他小组可以提出疑问或更好的方案，这一过程实质是学生之间相互讨论、各显神通的过程，经过讨论可以大大开阔学生解决问题的思路和知识面，从而也达到了知识共享的目的。

第五步：教师总结。对每个小组的设计做出评价，提出改进措施。

这种项目化的教学方法是以项目设计为主线贯穿于整个教学过程，使学生得到构思、设计、实现、运作（CDIO）的整体训练。通过项目设计将整个课程体系有机、系统地结合起来，同时所需要学习和掌握的内容都围绕项目设计这个核心，形成一个整体（如图2所示）。图2表明了以设计为导向的人才培养模式，这一模式让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行学习，同时学生的工程基础知识、创新能力、人际团队能力、职业道德和工程系统能力都得到了提高。这种教学模式使学生的知识、能力、素质三者协调发展，全面实施素质教育，学生最终收获的不是一张考试卷，而是一个个仿真系统或真实电子产品。

项目教学法不能仅以考试分数来评价学生的能力，而应以学生每个项目的完成情况、创新能力以及团队协作能力来综合评价学生，笔试成绩作为辅助参考。

3.CDIO工程教育理念下的项目化实践教学探索。针对传统实践教学存在的不足，结合CDIO工程教育理念，我们提出了五阶段式阶梯实践教学模式（如图3所示），基于这一模式，必须对原有的实践教学做出改革：

图3 五阶段式阶梯实践教学模式

第一，完善校内实训基地，寻求有效的校企合作模式。五阶段式阶梯实践教学模式的主要载体是校内实训基地和校外实训基地，因此，必须建立和完善校内实训基地以供学生实践训练。当前大多数高职院校有校企合作企业，但大都流于形式而没有真正落到实处，主要是由于企业从中获益不大甚至无法获益造成的，因此寻求能够双赢的校企合作模式是关键。例如，我院经过多年探索，形成了企业冠名班和“1+1+1”分阶段培养的有效校企合作模式。

第二，更新实践教学项目，建立递进式的实践模式。实践项目的安排遵循认识实验—基本实验—设计性实验—综合实验由浅入深的模式安排，其中的认识实验和基本实验是对课本基本知识掌握情况的检验，采用传统实验方式即可，而设计性实验和综合性实验需根据实际情况把学生分成若干小组完成设计任务，由老师带领学生到企业参观电子产品的制作过程和环境或通过视频观看电子产品的实际工作环境和过程，从实际应用中找出设计项目自行分析设计，做到“真题真做”。

第三，建立开放性的实验室，完善校内外实训基地。高职院校的实验室一般是学生上实验课时才能进入，而电子类专业的设计过程需要大量的测量工具如示波器、万用表等，这些仪器价格都比较高，学生无力自行购买，学生要想成功设计出电子小制作还必须有这些仪器，这一矛盾导致很多同学自己制作电子产品的愿望被消灭在萌芽状态。通过建立开放实验室可以解决这一矛盾，有兴趣的同学可以自行购买元器件（电子元器件都很便宜，一般学生都能负担得起），利用实验室的测量工具进行设计。这样既提高了设备的利用率，又使学生获得实惠：动手能力、创新能力等得到提高。

第四，成立高质量的电子协会。现在高职院校都有电子协会，但基本都是对收音机、电脑等的简单维修，电子协会名不符实。CDIO理念下的电子协会应该以电子制作为主，定期举行电子竞赛。如我院从2009年开始成立了基于CDIO理念的电子协会，协会会员自行分组，进行自己感兴趣的电子产品设计，协会配有教师团队，遇到问题可以求助于老师。新会员（一般为大一新生）在老会员的帮助下，提前学习了大部分的专业课，如在上单片机课程时，参加电子协会的学生在别的同学对单片机还很陌生的情况下，就已经能熟练地进行单片机产品的设计了。

四、教学改革成功的关键

要想使改革取得成效，教师是关键，需要从以下两方面做起：

1.加强专业课教师的工程实践能力。高职院校普遍存在“重教学、轻科研”的现象，基于CDIO的项目化教学改革要想获得真正的成效，必须加强专业课教师的工程实践能力。可通过科研项目的研究和学校为专业课教师提供参与工程项目的机会来提高或强化教师的工程实践能力。师资团队通过与企业建立合作开发项目等途径，加强老师教学设计的构思—设计—实现—运作能力，即教师教学设计的CDIO能力，同时，也使教师自身的CDIO工程实践能力得到提升，教学中项目的引入也能真正来自于企业一线，学生所学和社会需求之间的距离更短。

2.导师制的引入。目前高职院校的学生和专业课老师的交流一般仅限于课堂，不能实现更深层次的师生交流，因此应学习本科院校引入导师制。学生从进校就开始分为几个小组并配备专业教师，师生定期或不定期地见面沟通与交流，教师对学生进行必要的专业指导，提高和激发学生的创新意识和潜力。将学生无目标和无动力的学习转化为有的放矢的学习，将为了考试的学习转化为主动探索知识为主的学习。另外，导师制的引入也使得电子协会与开放性实验室的魅力更大，学生在课外遇到的实际问题都可以找自己的导师商讨，并得到及时解决。

总之，CDIO工程教育理念引入我国的历史还不长，我们将继续深入学习CDIO的精华，不断完善电子类专业的教学改革，并将CDIO项目化教学理念推广到其他学科的教学改革中，以培养出更多的适应市场需要的应用型、技能型、创新型人才。