基于CDIO的应用型高校信息专业人才培养模式研究

施达雅

摘 要：信息产业在快速发展的同时面临着核心技术匮乏、人才紧缺等危机，高校作为人才培养和储备基地，正在探索如何优化人才培养模式以更好适应社会需求。以构思（C）—设计（D）—实现（I）—动作（O）的工程教育理念为核心规划四年课程体系;根据工程师素质和能力结构要求，按照基础、专业和应用三层架构执行实践教学活动，以达到专业训练和工程训练目的;在设计课程模块时，结合实际产业的专业岗位职责整合专业方向课程体系;开设校企合作课程以提高终端课程综合应用效果;课程实践环节结合项目进行，以提升学生实战水平。该人才培养模式适用于应用型本科信息专业学生培养，旨在为提升应用型人才基本能力、实践能力和创新能力提供参考。

关键词：CDIO;人才培养模式;课程整合;工程教育

0 引言

近20年来，我国信息产業实现了快速发展，产业规模稳步扩大，重点企业实力逐渐加强。特别是电子信息产业对经济发展和国家竞争力提升发挥了巨大作用。如何加强自主创新，加快核心技术突破，构建现代信息技术体系，对于加快产业转型升级，实现“2025年中国制造”目标具有重要战略意义。

在应用型高校，电子信息专业培养的是具有从事各类电子设备和信息系统分析、设计、应用和开发的应用工程技术人才，需要学生具有一定的创新意识、先进技术应用能力。本专业对学生的实际应用开发能力要求较高，而且要使学生与时俱进地掌握新技术、新器件。但是传统教学模式中，理论与实践课程是分离的，实践课时比例也相对较低，理论课与生产、生活实践结合较少，这些都导致学生技能掌握不到位。

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育理念因提供了产教结合的良好途径，因而得到了众多高校关注。不少学者就基于CDIO的应用型人才培养模式进行了相关教学改革研究。大部分学者将工程教育理念应用于课程建设，分析如何与生产实际相结合，培养学生实践水平。如李静等[1]等分析了计算机导论课程中存在的问题，并提出融合CDIO理念的教学内容、教学模式和教学方法等方面的课程建设措施;王溢琴[2]等提出以项目工程案例为情境，重构课程知识体系，并采用网络学习和课堂讲授相结合的教学模式;邓万友[3]建议采用分层次构建课程、分阶段设计实践环节等多种考核模式，从而构建新型的现代教学体系。

本文尝试结合当前信息产业人才需求标准，结合CDIO理念规划专业培养路径，以工程教育理论实践为核心设置四年课程。在课程实施过程中，以产业导向为基础整合课程体系，以项目为基础改革实践教学方案等，以期结合当前产业需求，探寻新型人才培养模式。

1 电子信息产业发展现状及问题

自2000年党中央确立“以信息化带动工业化”战略方针以来，电子信息产业发展迅速[4]。在经济新常态下，电子信息相关企业已经得到了快速发展，企业规模不断扩大并且形成了较为科学的产业结构[5]，为电子信息产业继续发展提供了良好基础。虽然目前电子产业发展取得了一定成果，但其后续发展仍面临一系列挑战[6]，如人才紧缺、创造力不足等。

当前，电子信息产业面临亟待解决的关键问题：①技术开发人才匮乏，产业优化升级的基础是电子技术创新，电子信息产业有其自身的复杂性，要生产高质量的电子产品，就必须拥有创新的技术[7]，而核心技术的开发和创新，又需要优秀的技术开发人员。但是我国技术创新型人才相对稀缺，急需加大人才培养力度;②电子产品创新性仍然很低，电子信息产业发展的关键因素是创新，电子产品创新性不足严重阻碍了电子信息产业发展。

2 以行业为导向的CDIO人才培养模式改革

高校工程教育偏重STEM（Science-Technology-Engineering-Mathematics）理论教学，过度强调知识传授而忽视个人能力培养，强调个人学术能力而忽视团队协作精神。现今制造业的技术焦点已经转向中国制造2025年所涉及的相关领域，这是一场“人机协作”，即实现2025年中国从制造大国到制造强国的转型。这一战略目标对人才提出了新要求：具有工程意识和一定工程实践水平，掌握应用技术能力。因此，应用型本科院校应该满足新型的人才需求，改变教学培养模式，培养电子行业应用型人才[8]。应用教育旨在培养人才知识、能力和质量，促进人才全面协调发展，使人才具备生产、建设和管理等综合能力。CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果[9]，是一种基于现实世界理念，将产品和系统的概念（C）—设计（D）—实现（I）-操作（O）过程作为背景环境而进行的工程教育[10]。在基于CDIO的教育模式下，尝试在以下环节试点改革。

2.1 契合工程教育理念，规范人才培养路径

CDIO人才培养模式强调学生主动设计、团队合作及沟通能力，促进学以致用。本文尝试优化课程设置：以工程理论和工程实践教育为课程体系核心，重新整合知识体系结构，构建按照基础、专业和应用3个层次，由公共基础、学科基础、专业方向和工程实践四大模块组成的课程体系。在四年培养过程中，将各课程模块依次融入专业培养路径中，形成如图1所示的专业整体培养路径。首先通过公共教育课程组提高人文素质和基本能力，同时尝试从一年级就开始探讨研究式学习课程，如技术前沿、项目课程等，从而激发学生探究专业领域的兴趣。对于电类专业还可以在一年级增开电子设计入门课程，如电子电路、单片机应用设计、常用仪器仪表应用等，使学生在大一阶段就开始注重专业素质和工程应用能力提升，为后续竞赛打下良好基础。同时，增加自主学习环节，鼓励学生通过取得专业证书获得学分，加强学生软技能培养。在二、三年级，将继续推动学科基础课程和专业方向课程教学;更新教学手段，采用翻转课堂、思维导图等多种形式进行教学，以确保学生核心专业能力培养[11]。最终在四年级精确设置两三门终端课程的专业实践环节，使学生形成综合应用能力。在形式上采用让学生“走出去”的方式，在企业完成针对性较强的工程技术教育与岗位实践教学;同时采用“请进来”的办法，在校内教学环境中，由企业技术骨干共同参与指导学生完成工程技术项目课程与实践教学内容。

高等教育是基于行业导向的基础教育，因此要持续关注学生学习成果。在学生毕业后要建置专属职业历程档案及追踪机制，以此调查结果反馈作为课程持续改善及职业生涯课程规划的依据。因时制宜地进行课程规划及教学方法、学习资源的规划和配置[12]。

2.2 更新专业课程群，适应专业岗位实践需要

由于生产线和作业现场的许多问题往往具有综合特征，专业技术课程内容也应该是一个综合结构。因此会根据产业中专业岗位组的职责确定专业技术应用能力，重新组织课程内容作为突破原课程体系的主线。删除不符合职位要求的课程内容，开设校企课程，形成具有行业特色的课程体系。尝试将专业课程整合到电子信息工程培训计划中[13-14]：传统专业基础课程整合;传统基础课程和专业课程整合;原专业课之间的整合;不同学科之间的课程整合;理论课与实践课整合等[15]。如表1、表2所示，在课程组设置时将嵌入式系统、射频与微波电路、电路设计与仿真、检测与转换技术和可编程逻辑设计等组合成微电子技术应用模块。通过本模块学习和相应的课程实践，学生可以掌握集成电路原理和设计工具，从而培养学生半导体制造实践技能;也可以将工业电子中广泛使用的PLC技术、工业控制网络等课程整合成另一个课程组，使学生在学习过程中能对某个分支建立更完整的认知体系，能更加有准备地深入学习，也会对未来择业获得更清晰的认识。

此外，开设以团队为基础的特殊课程[16]，培养学生的跨学科整合技能。数字显示技术是专业方向课中开设的一门校企合作课程，在授课过程中与冠捷企业工程师团队共同完成，讲授内容包含液晶和等离子显示电视机技术，专业性和技术性强。企业工程技术人员将该行业产品中的最新技术带到课堂，与生产实践情境相结合，为学生带来直观体验，使学生获益颇多。未来还将在具体实践中同企业更加紧密联系，寻找合适企业合作共同构建项目课程，提高终端课程质量，配合产学合作;同时与相关企业保持沟通，完成成果导向课程规划。

2.3 调整授课内容，以项目推进实践环节

在专业课程学习过程中，诸如“信号与系统”、“数字信号处理”和“通信原理”等系列课程相对抽象、计算密集[17-18]，而且实验条件相对局限，实训方法相对单一，实验模式通常是让学生根据实验指导书按步完成相应操作即可。根据CDIO教学理念，结合虚拟仿真教学基本原则，可以采用基于模块化设计的虚拟仿真教学模式，使学生在参与实训项目的过程中，获得理论与实践结合的直观体验，提升学生综合素质。在具体实施过程中包含以下环节：

（1）理论讲授环节。首先展示虚拟仿真平台环境，通过已有虚拟仿真平台，进行基础知识演示，并展示项目结果，使学生获得对开发环境的整体认知;接着进行模块任务布置，难度设置兼顾学生学习水平和能力基础，让学生明确相关理论基础及预期目标。学生通过分组方式进行合作训练，组内合理分配任务。

（2）项目模块任务执行环节。根据目标任务，指导组内学生通过自主学习、讨论进行模块任务分析，明确分步骤设计需求;然后，根据需求分析逐步完成设计，在该过程中教师会给出界面设计流程，适当提供程序流程参考图，小组内可以根据自己的理解，各抒己见，团结合作完成设计。这种模式旨在让学生通过自主模块设计，将理论知识与实际效果相结合，并且能体验某些因素在信号处理过程中产生的误差与影响，最终改进知识系统并形成与工作相匹配的应用程序功能。在设计探究环节，可以充分发挥学生的主观能动性，加强团队合作能力[19]，通力合作获得更优方案。

（3）成果验收环节。在完成模块设计后让学生展示仿真成果，项目汇报环节是设计者思路的一个体现，对设计者而言是对整个设计过程的梳理和深度理解，而旁听者会接收到设计理念，发现设计亮点。因此，该环节在促进项目交流的同时也能让学生互相吸收借鉴经验，而且教师能根据实际效果对教学方案作适当修改。

这种改革方法的主要目的是使学生能够有针对性地完成每个训练目标，理论与实践相结合，从而提高学生兴趣，增强实践动手自信心;同时，提高理论与实践结合度，缩短学用时差，更快适应工作岗位需要。

2.4 以工程应用能力培养为核心，强化实践教学

在实践教学方面坚持“四年不断线”，加大综合性、设计性实验开设力度，加强毕业论文（设计）管理，切实促进学生创新精神、实践能力和创新能力提升。

根据工程师素质和能力结构要求，将实践教学体系划为基础、专业和应用3个层次架构，如图2所示。一年级主要完成基础层实践，通过实习、基础实验培养学生专业基本技能;二三年级则完成专业层实践训练，通过各专业课的课程设计、生产实习等培养学生单项技能;三四年级通过工程项目训练、毕业设计和到企业顶岗训练等达到应用目的。基础工程能力培养主要通过课程基础实验、课程设计和毕业设计实现;行业工程能力则通过综合设计性题目、开放性实验、工程项目训练和科技创新活动等进行训练。

3 结语

在信息产业快速发展背景下，为了适应市场需求，本文尝试应用CDIO工程教育理念进行应用型人才教育模式改革。通过规划培养路径，使工程教育理念渗透于四年的课程学习过程中;通过更新课程群，使学生掌握行业具体方向的整体概念和技术工具;通过项目驱动实践环节，使理论与实践结合更加紧密，提高实战水平;通过工程项目实践，使学生在四年里不间断地获取工程实践经验。经过多层面的改革策略实施，促使学生提高基本能力、核心能力和软能力，并提升沟通能力、问题解决能力和团队合作能力。实践表明，此类改革措施对于提升学生综合工程素质起到了一定作用，缩短了学校到工作岗位的学用时间差。未来还要继续以学生岗位实践效果为依据，探讨如何优化更有针对性的改革模式，培养更加适应行业需求的应用型人才。

参考文献：

[1] 李静，冯素琴. CDIO工程教育理念下《計算机导论》课程建设研究[J]. 软件导刊，2019，18（7）：207-210.

[2] 王溢琴. 整合CDIO与混合教学模式的路由交换课程探究[J]. 计算机时代，2019，24 （6）：85-88.

[3] 邓万友. 构建基于CDIO理念的工程教育新模式[J]. 湖北科技学院学报，2019，31（3）：145-148.

[4] 邓少文. 现代化背景下电子信息产业的创新开拓之路[J]. 科技创业月刊，2017，18（5）：49-50.

[5] 万鹏，成峰. 我国电子信息工程中存在的问题及改善对策[J]. 电子测试，2017（7）：126-127.

[6] 贾丽华. 移动通信网络中大数据处理的关键技术[J]. 信息通信，2017，144（1）：271-272.

[7] 薛磊. 电子信息工程发展现状及保障措施分析 [J]. 赤峰学院学报：自然科学版，2016，31（1）：71-72.

[8] 胡保玲. 地方本科院校应用型人才培养路径研究[J]. 文教資料，2017，825（15）：128-129.

[9] 银光球，张福江. 基于CDIO机械本科课程教学改革探索与实践[J]. 教育教学论坛，2017，69（29）：152-154.

[10] 张文兴，钟金豹. 面向CDIO模式的“机械工程控制基础”课程教学探索[J]. 课程教育研究：新教师教学，2015（17）：169-169.

[11] 李维维，唐旭东. 应用型工程院校学生专业核心能力的构建与培养[J]. 高等工程教育研究，2008，25（1）：110-112.

[12] 程渊. “学习设计"理念在英语课程教学中的研究与实践[J]. 教学与管理：理论版，2008，52（9）：104-105.

[13] 李维维，唐旭东. 应用型工程院校学生专业核心能力的构建与培养[J]. 高等工程教育研究，2008，25（1）：110-112.

[14] 段晓杰. 电子信息工程专业“卓越工程师”专业课程体系与培养方法研究[J]. 考试周刊，2013（16）：104-105.

[15] 于波，吕秀丽. 电子信息工程专业课程群研究与建设[J]. 电子世界，2014，25（21）：182-182.

[16] 何丹. 高校跨学科人才培养的几点思考[J]. 科学导报，2014（12）：92.

[17] 曹建玲，朱联祥. “数字信号处理”课程教学改革与实践[J]. 中国电力教育，2011，37（20）：75-76.

[18] 刘翠响，王宝珠. 电子信息专业信号处理系列课程实践教学研究[J]. 中国电力教育，2014，83（5）：170-171.

[19] 李欧. 探讨基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践策略[J]. 天津职业院校联合学报，2019，14（6）：64-67.

（责任编辑：孙 娟）