CDIO模式下“综合布线”实训项目的协同创新探索

徐功文， 李学东， 石怀伟， 王继伟

(山东建筑大学 计算机学院，山东 济南 250101)



·实习与实训·

CDIO模式下“综合布线”实训项目的协同创新探索

徐功文， 李学东， 石怀伟， 王继伟

(山东建筑大学 计算机学院，山东 济南 250101)

CDIO模式包括构思、设计、实施、运行四方面的内容，协同创新理念融合了师生间协同、学生间协同、教师间协同和校企间协同，CDIO模式和协同创新理念在教学改革特别是实践教学改革中具有明显的效果。该理念改变了以往以教师为中心的模式，突出学生中心，辅以教师指导，激发学生积极性，注重各方面能力的培养。论文以综合布线实训项目为例，探讨了CDIO模式和协同创新理念下的实施方案，该方案贯穿了系统分析、系统设计、系统实施和验收等各个方面。在该理念的指导下，学生分组完成实训项目，学生的实践能力和团队协作能力都得到了提升，效果明显。

CDIO; 综合布线; 实训项目; 协同创新

0 引 言

“综合布线”(Generic Cabling)是一门介绍智能建筑中综合布线系统的组成、设计、施工、测试、验收等过程的课程[1]。该课程实践性和工程性较强，教学中注重实验环节，理论联系实际，学生在实验中潜移默化，掌握分析问题、解决问题的能力。学生在课程结束后，能够理解综合布线设计标准与规范，了解综合布线系统的发展过程，熟悉综合布线系统中常用的传输介质，掌握综合布线的各个子系统的设计方法；掌握综合布线系统施工前准备、施工以及系统测试、验收等过程；能够针对不同需求，做出合适的布线方案，并在此基础上开展各种网络应用[2]。

通过进行综合布线工程技术方面的实训，可以积累学生的实践经验，提高学生的动手能力。最终培养学生必备的职业素养。学生毕业前熟练掌握网络综合布线工程技术基本操作方法和经验，能够承担网络综合布线工程施工[3]。

但是通过调查研究发现，毕业的部分学生中不能满足岗位要求，无法适应工作环境，也就是说，现在的高校教育没有培养出适应信息化社会的高素质计算机人才。所以当务之急是改进教学方法，提高专业课教学质量。

1 传统教学方式存在的问题

综合布线课程实训项目实践性强，不但要求学生掌握理论知识，还要求学生提高实践技能，学会在团队中合作共赢，培养整体和系统的观念。而在传统的综合布线教学中，往往存在以下4个方面的问题。

(1) 以理论知识授课为主。教师教学过程中关注理论知识的讲解和分析，注重理论知识的灌输，学生缺乏实践技能训练，不能把理论知识灵活地应用到实验中，没有全局的观念和认识。或者实验环节设置松散，不能形成系统化的知识架构，学生无法全面认识和掌握综合布线系统。知识面也局限于小的框框架架，学生的能力不能得到全面的发展和锻炼[4]。

(2) 缺少教师团队协同。大部分教师自己完成备课、授课等任务，处于彼此孤立、孤军奋战的状态，教师之间缺乏交流和互动，闭门造车；课程之间也没有协同和交互，导致教学模式僵化单调，教学质量和效果下降，不符合实践课程的教学要求，直接影响了人才培养的质量。综合布线实训项目涉及到AutoCAD工具的使用、建筑概论方面的知识，所以仅仅一位教师很难满足实训项目的教学要求。

(3) 实践教学脱离工程实际。虽然在综合布线实训项目中，原理性知识和操作技能并重，但是实践活动任务没有充分考虑学生未来的就业情况，没有考虑对学生职业能力的培养。究其原因，一方面是教师自身在实践能力方面的不足，另一方面是教师忽视了对学生进行职业素质培养的过程，实践课缺乏职业性导向，没有根据企业实际需求展开情景活动并对学生引导。

(4) 实践课程评价不尽合理。传统的评价模式只关注学生学习结果，是一种“以教为中心”的评价方式，不利于综合评价学生的能力。评价方式的改进要求一体化的评价方法，“以学为中心”，把过程和结果两者都纳入考核体系。实训成绩根据学生在操作中的方案设计能力、施工技术规范性、工程组织管理能力、综合职业素养等方面进行综合评定。

针对上述问题，我们在教学过程中导入CDIO思想，同时融入协同创新理念，设计开发综合布线实训项目。一方面解决上述问题，为该课程的改革进行有益探索，另一方面抛砖引玉，为其他实践类课程的教学改革提供参考。

2 CDIO模式的探索

2.1 CDIO模式

CDIO(Conceive Design Implement Operate)即构思、设计、实施、运行，该工程教育模式在2005年引入中国，汕头大学是国内较早实施CDIO教学改革的院校[5]。CIDO模式采用“做中学”的教学方法，通过具体的工程项目作为学习载体，由教师带领学生在项目的构思、设计、实施和运行中学习、实践，该模式不但可以巩固学生所学的知识点，还可以让学生从具体工程对象实践中总结、体会，掌握工程方法和技能。

CDIO的主要培养以下4个方面的能力：

(1) 技术知识以及推理能力，该方面的能力主要包括基础知识和专业知识的学习；

(2) 个人的专业技能的培养，学生需要具备专业人才所要求的工程推理、解决问题、知识探索、系统思维等方面的能力；

(3) 团队协作能力，学生要能够适应社会，全面发展，培养团队合作精神，提高专业人才的协调能力；

(4) 在现实环境中构建、设计、实施、运行，学生可以在教育过程中接触到真正的工程实践[6]。

2.2 教师角色的转变

在CDIO模式下，教师角色变为指导者，以学生为中心。而在传统的教学方法中，由教师布置所有的任务，学生按照教师要求按部就班地完成即可，学生通常在被动地学习。CDIO模式中，学生变被动为主动，学生为主导者，教师仅仅是指导者，在学生设计、实施、操作的过程中予以指导、纠正，由领路者变为陪跑者；教师不再像以前那样在前面领着学生跑，而是陪在学生旁边，跟学生一起跑，当学生出现偏差时，教师予以纠正[7]。

“教师为中心”变为“学生为中心”，要求学生自己思考，自己解决问题，实现专业目标。学生真正成为主体，充分发挥主观能动性，积极参与到整个实验项目的开发过程；教师为学生提供相关资料，学生在项目实践中培养团队合作精神。

2.3 建立合理的教学体系

CDIO模式不但要培养学生掌握专业技术知识和基本概念，还要培养学生在实验过程中的合作精神。综合布线实训项目采用CDIO模式时需要重点关注实训要求和学习过程。也就是说，在实训中，学生要有系统的意识和概念，对综合布线的知识体系有一个总体的把握；怎样帮助学生掌握这些技能，就是学习的方法和过程。教学体系的设计过程中要借鉴以往经验及其他课程经验，结合综合布线实训的特点，遵循CDIO原则，提出适合该实训项目的方案设计，培养学生的专业能力和职业素养，最终成为合格的专业技术人才[8]。

本文在“综合布线”实训项目中引入CDIO工程教育理念，在教学过程中围绕实践活动展开教学任务，建立和完善 CDIO 教学模式；以学生为中心，培养他们的实践操作能力和团队合作精神。培养学生掌握综合布线方案的设计和实施的基本技能，以解决传统教学方法中教学和实践脱节、教学目标和教学内容不匹配的问题，注重学生在CDIO能力方面的培养，实现CDIO目标。这一思想应用在综合布线实训项目中，其特色在于它能够创新学习者深化学习技术基础和实际应用能力的二元学习经验。

3 协同创新理念的引入

始于2012年的“协同创新计划”，旨在突破各种体制壁垒，多主体之间配合、补充，共享各类资源，以形成不同学科、不同知识点、不同主体互相交流、共同创新的新型教学模式。在该模式的指导下，需要教师设计更多的研究创新型实验，减少验证性实验；同时，需要不同主体之间协同创新，提高学生培养质量[9]。

协同创新理念引入教学改革，可解决人才培养与社会需求之间的矛盾；通过师生间、学生间、教师间、校企间协同，可以改变传统的教学模式，以学生为主导完成教学任务，提高学生的综合素质[10]。

(1) 教师与学生间的协同。在协同创新理念下，教师的任务是帮助学生整理学习思路，指出问题所在；学生要能够完成问题的分析和解决，积极查阅资料，主动思考问题。师生的协同体现于教师在学生的学习过程中给予指导，共同解决难题。这种方式有利于学生创新能力的培养。

(2) 学生与学生间的协同。学生组成团队一起交流和学习，他们之间是一种相互促进、共同进步的关系。在团队交流中，学生学会表达自己的观点，学会就某一知识点达成共识，培养协调能力和团队精神[11]。

(3) 教师与教师间的协同。因为每位老师的特长不一样，所以教师间的协同非常有必要。不同专业或层次的教师组建教学团队，互相学习、共同提高，共同制定教学计划、实验方案，从而提高教学质量和实验效果。

(4) 高校与企业间的协同。校企之间的合作，延伸了大学课堂，使得学生有机会参与到社会实践当中；学生可以有效结合课本知识和社会实践，增强学习效果，培养创新精神，提高实践能力[12]。

综合这四个方面的协同，提升了教师的教学水平和学生的实践能力，有助于培养学生的创造性思维。

4 实训项目方案

4.1 实训项目整体构思

山东建筑大学在2007年购置了整套的西元综合布线系统以及综合布线工具。

综合布线实验主要装置为KYSYZ-6-6，该装置长5.28 m，宽2.64 m，高2.6 m；由八个角区域构成，其中每个角区域可以供一组学生做实验。而且每个角区域可以模拟实际建筑系统中的工作区子系统、水平子系统、管理间子系统、垂直子系统、设备间子系统、建筑群子系统等综合布线的六大子系统，为学生的实训提供了场所。配备有配线实训装置(KYPXZ-01-02)1台，该实验装置可以协助学生完成配线架实验以及线缆测试等工作。

另外，综合布线实验室还有2台光纤熔接机、2台Fluke DTX-1800线路测试仪、2台Fluke EtherScope II网络性能测试仪，以及线缆、管槽及其相关的施工工具。所有这些装备，为实训项目的进行打下了良好的物质基础。

在实训项目实施过程中，首先将学生分组，每组4～6人，选出一名各方面能力比较强的同学做队长。然后每一组进行构思、设计、实施、运行等四个环节。

图1为引入CDIO模式和协同创新理念后的“综合布线”实训项目设计方案的鱼骨图。

4.2 实训环节的设置

把CDIO模式和协同创新理念应用于综合布线实训过程，让学生置身于其中，通过构思实训框架、设计实训方案、实施实训工程、实训结果验收及系统运行等四个方面，实现个人及团队技能的体验，完成复杂的系统工程；同时，教师与学生之间、学校与企业之间实现协同，提高实训质量。

(1) 构思。教师给出的方案，要求学生设计出某公司或某机构的综合布线系统，提出布线设计方案。学生首先需要构思整个系统架构，了解客户需求，了解客户目前的系统状态。

构思过程中，学生需要熟悉建筑物的构造和特点，所以需要建筑概论教师的协同配合。由该教师给学生讲解民用及工业建筑设计的基本原理和方法、建筑物的基本组成及构造原理等内容，学生能够结合建筑物特点进行系统分析，尽可能地满足客户需求。

(2) 设计。学生根据授课老师提出的要求，设计综合布线系统，用AutoCAD工具绘制出系统管线、弱

图1 综合布线实训项目设计方案鱼骨图

电系统走线等布线信息。设计的过程中，要考虑信息点的数量，线缆的长度，线缆的选择，线缆的路由，配线架的选择等内容。设计施工方案，给出设备和耗材选择以及报价。

综合布线系统是智能建筑必备的基础设施。综合布线是否合理，将直接影响到工程的功能与质量。AutoCAD软件功能强大，它的目标是为设计人员提供一个方便实用的设计环境和工具，缩短设计周期，提高设计效率和质量。鉴于综合布线系统设计的重要性，需要有专业的AutoCAD教师负责讲授AutoCAD工具的使用方法和系统的设计过程。

(3) 实施。进入实施阶段，学生利用综合布线实验室的西元布线系统，完成管槽的布设、信息插座的安装、线缆的连接等工作，分别用到光纤熔接机、压线钳、网线钳、扁嘴钳、钢锯等工具，用到PVC管槽、网线、水晶头、光缆、螺丝、扎线扎带等耗材。在操作过程中，学生要发扬团队精神，相互帮助，相互协商，合理分工，共同完成施工任务。

(4) 运行。最后是运行，查看该系统能否正常运行。首先利用Fluke DTX-1800线路测试仪对系统进行测试，查看线缆连接及配线系统是否满足要求，线缆的各项性能是否达标，以完成系统的整体验收。然后测试系统的语音业务是否正常，数据业务是否正常，并用Fluke EtherScope II网络性能测试仪测试网络环境能否胜任客户的工作需求[13]。

在学生的四个实践环节中，教师始终参与，协同组成员完成各项任务。在任务完成后，对每个组及每个组内的成员进行考核，并对他们完成的系统进行比照，找出自己的不足并加以改进。组与组之间、组员之间互相学习，共同进步。学生在实践中掌握各种知识，并形成团队合作精神。

(5) 校企合作。为了拓展学生的视野，提高学生的创新能力，我们联系山东积成电子、山东地纬、山东绿盟等公司建立校外实训基地，一旦他们有综合布线的项目，我们会派出学生协助他们完成规划、设计、实施、测试等工作。一方面解决了他们工程技术人员不足的问题，另一方面也给予了学生充分的锻炼机会，学生能够掌握综合布线不同的知识环节在工程实践中的应用。校外的企业实践经验反过来又指导了学生校内的实训项目，高年级的学生带动了低年级的学生，形成良性循环[14]。

另外，我们联系NETGEAR、TCL-罗格朗国际电工、南京普天等国内外著名企业，邀请他们的技术人员定期到学校交流，让学生能够在学校学习期间接触到最新的综合布线技术。

融合CDIO和协同创新理念的综合布线实训项目，经过教师团队精心设计，突出了设计性和创新性；CDIO和协同创新是实训项目改革的双翼，着眼于学生实践能力的提升，着重培养学生开拓性思维、实践思维和团队精神[15]。

4.3 实训效果分析

CDIO视域下，以协同创新为核心指导思想的综合布线实训项目的改革方案，明确地指出了课程要求的具体培养目标。改变了以教师为中心的教学模式，充分体现了学生的主体地位，有助于调动学生的积极性，提高学生的自主学习能力。学生不但熟悉了理论知识，还掌握了实践操作。

在综合布线实训项目的实施过程中，多名专业课教师协同开发教案，共同指导学生实践；实验过程中，以学生为主导，以项目为主线；学生在项目的设计、实施过程中，以小组为单位，一方面有项目分工，另一方面又有相互合作，在相互讨论和共同鼓励中前进，最终完成综合布线系统的实施、测试和验收。学生在实训中加深了对理论知识的理解，学会了布置管槽、铺设线缆、线头连接、配线架安装等操作，掌握了实践技能；在实训中学会了思考，激发了学习热情；在实训中相互交流，增强了团队精神。这些能力的锻炼，为以后的工作打下了坚实的基础。

改革实训项目后，学生的学习兴趣提高了、动手能力增强了；学生在完成综合布线实训项目后，感觉学到了真本领。教师团队指导学生连续两年获得全国职业技能大赛网络组三等奖的好成绩；在课程改革后，从毕业学生的调查反馈中了解到，该模式对他们的影响是积极的，能够帮助他们迅速融入工作中去，毕业生们很快就成为了所在公司的技术骨干。

5 结 语

综合布线实训项目引入CIDO和协同创新理念后，不但重视个人能力的培养，还重视团队精神的培养；不但重视理论知识的传授，还重视实践能力的培养。并没有偏重于某一个方面，所以能够培养学生多方面的才能。培养了学生综合布线系统整体的观念，培养了团队精神和自我学习的能力，培养了分析问题、解决问题的能力。学生通过学习，真正成为具有相当文化素质的计算机应用技能型人才[16]。校企合作也拓展了学生和教师的视野，实现了学生培养工作和就业工作的零对接。实践证明，这种新的培养模式有利于学生综合能力的培养和提高，有利于学生就业。

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Exploration and Practice ofGenericCablingPractical Project with Collaborative Innovation Idea Based on the CDIO Pattern

XUGong-wen,LIXue-dong,SHIHuai-wei,WANGJi-wei

(School of Computer Science and Technology, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China)

There are four parts in CDIO pattern: conceive, design, implement and operate. The collaborative innovation idea contains the coordination between teachers and students, coordination among students, coordination among teachers, coordination between schools and enterprises. CDIO pattern and collaborative innovation idea have obvious effect in the teaching reform, especially in practice teaching reform. This idea changes the former pattern which is teacher-oriented to the new pattern which is student-oriented. In the new pattern, under the teacher's guidance, more attention is paid to the students' cultivation of various abilities. In this paper, taking Generic Cabling practical project as an example, the scheme was discussed about how to implement the CDIO and collaborative innovation idea in the teaching activity. This scheme ran through the system analysis, system design, system implementation and acceptance of the project. The students were grouped in different teams to complete the training program, their practical ability, teamwork and leadership were improved obviously.

CDIO； generic cabling； practical project； collaborative innovation

2015-06-15

2015年度山东省青年教师教育教学研究课题(15SDJ181)；山东省教育科学研究重点资助课题(15SB002)；山东建筑大学名校工程计划；山东建筑大学开放实验室项目(2015yzkf119)

徐功文(1974-)，男，山东胶南人，硕士，讲师，CCF高级会员(E200019504S)，主要研究方向为实验室管理，人工智能，跨媒体检索等。Tel.：13793161299;E-mail：xugongwen@163.com

TP 391.9

A

1006-7167(2016)05-0231-05