构建基于CDIO模式的电子信息类工程训练平台
潘萍
摘 要：工程训练是工程人才培养的关键，工程训练平台提供了学生工程实践能力培养环节中重要的实践环境。文章针对目前电子信息工程训练落后的状况，将CDIO理念运用到电子信息类人才培养中，集成和优化教育资源，从工程训练的层次、一体化的训练课程体系、平台运行的生态环境保障和评价等方面构建电子信息类工程训练平台。以期充分发挥工程训练中心的作用，为高校培养与企业相接轨的电子工程人才提供可借鉴的途径。
关键词：CDIO模式;电子信息;工程训练平台
中图分类号：G434文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2015）01-0088-02
一、引言
我国电子信息类专业教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的电子工程师，然而目前我国高校培养的电子信息类人才普遍缺少工程实践能力和创新能力。CDIO工程教育模式作为国际上一种最新的研究成果于2008年引入我国，为解决许多国家包括中国都面临的工程教学与实际产业需求脱节的问题提供了非常有价值的工具模板，为工程教学改革提供了最佳实践的框架。[1]
二、工程训练的现状与问题
工程训练主要是为了培养学生的工程实践能力、创新能力和综合素质。学生通过训练载体，以操作训练为手段进行实践，是高校大学生参加工程实践、大学生课外科技活动和创新设计的主要方式。欧美等主要发达国家的工程训练方式多样，主要通过以下几种方式实现学校教育与社会需求的有机结合：①加强与行业、企业的密切联系和合作;②增加课程设计和实践教学环节的比例;③尊重学生个性，培养团队协作能力;④加强本科生科研训练。
目前，我国理工科院校主要的工程训练载体包括工程训练中心、教学工厂和研习工厂等。工程训练获得一定效果的同时也存在一些问题。第一，教学功能单一。工程训练教学体系偏重机械类或近机械类专业的课程传承需求，训练内容偏重技能实训，与工程实际相脱节。[2]学生在实践过程中，不能产生真正的工程实践体验，因而很难培养工程实际所需的分析问题、解决问题能力，人才培养严重脱离产业需求。第二，教育资源相对匮乏，导致高校工程训练尚处于低水平。第三，管理体制及运行机制较为落后，教学管理较为松散。这些都导致我国工程技术人才培养的质量不尽如人意。电子信息类专业工程训练同样也存在着这些问题。
针对以上问题，本文将国际上先进的“构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）、运行（operate）工程教育理念引入到电子信息类专业实践类课程的教学改革中，并在此基础上开发出一个基于CDIO架构的工程训练平台。
三、电子信息类工程训练平台建设内容
以CDIO大纲和12项标准为指导，从电子信息类工程人才培养目标、工程训练层次、工程训练内容、工程训练中心的资源配置、平台运行效果的评价机制和平台运行的保障环境和优化等方面构建。
1.一体化工程训练课程体系
一体化课程是CDIO的四大主题之一，也是学生学习构思与设计复杂系统相关知识、技能的重要保证。[3]针对电子信息行业与专业发展需求，结合CDIO 能力大纲与相关标准，整合通识课程与专业课程的内容，优化通识教育课程内部结构，融合学科课程与综合课程，开发按电子信息系统设计要求的多学科或交叉学科课程，打破学科之间的壁垒，最终建立以项目设计为导向、以能力培养为目标的 “五层次四能力三结合”的渐进式CDIO工程训练课程体系，模型如图1所示。
其中“五层次”指通识基础与工程认知项目实践、工程基础项目训练、综合项目训练、拓展与创新项目训练和企业实习——毕业设计;“四能力”指培养电子工程师所必须具备的基础、专业技能、工程应用、创新设计等能力;“三结合”指学研产结合、课内外结合和校内外结合。将原来独立的课程实践、训练编制成大学本科阶段从低年级到高年级不同层次的训练，通过项目设计使整个课程体系系统地、有机地结合起来，并把个人、人际交往以及产品、过程和系统的建造能力的培养有机地融合到一起。
通识基础与工程认知项目实践是整个体系的起始阶段，教学目的就是培养学生的通识技能和体验工业生产现场、了解工程状态、认识技术手段、强化理论与实践相结合的工程意识，[4]在学生入校第一学期进行;工程基础项目训练在大一第二学期和大二进行，主要是工程意识和工程能力的进阶阶段，通过基础项目来整合学生学过的多学科或交叉学科课程内容;综合项目训练在大二下学期和大三进行，通过综合性的项目，使学生掌握电子系统的设计与制作，综合培养学生解决实际问题的能力;拓展与创新项目训练在大三的下学期和大四进行，通过开设第二课堂、职业技能培训和各种竞赛来不断培养学生的创新设计能力。创新项目主要来源于教师科研项目的子项目和大学生创新训练等。开设的各种赛事主要有电子设计大赛、机器人设计大赛、创新设计大赛;毕业实习和毕业设计是整个训练的最高阶段。学生在学完所有的专业课程和相关项目训练后，进入企业进行实习，接受工程项目的培训和任务。毕业设计内容可以通过学生实习所承担或接触项目的子系统项目来进行，利用所学的知识，就一个产品项目完成构思、设计、实施、运行等全过程的训练。
2.工程训练平台运行的生态环境保障研究
工程训练中心是平台项目“构思、设计、实施、运行”的主要依托载体，保障工程训练平台的良性运行，须从硬件上和软件上对工程训练中心进行建设。
硬件上：一是将相近学科的实验室“联合共建”，重视实验设备的更新和维护。二是开放实验室及训练项目，培养学生的兴趣，增加学生实践机会，让学生建立主动的学习经验，使学生从“听中学”转向“做中学”。三是建立仿真实验平台，为区域工程专业人才的训练提供场所，整合、利用和拓展平台功能;四是要加强对外交流合作，与国内外优秀企业积极开展产学研合作，将平台中心建设成为企业工程实践教育中心。
软件上：一是研究保障学校、企业、平台之间良性运行的分工机制、协作机制、激励机制和资源互补机制。二是扩大社会影响，吸引政府财政投入、企业投入和其它社会力量投入，并制定激励措施不断提高教师的工程实践能力和教学水平。三是开发最新技术项目，项目来源上可以从行业最新科技竞赛项目和对口企业最新开发项目上着手。
3.工程训练评价体系研究
借鉴CDIO的教学模式，学业评价方面可以包含理论知识的笔试、学生作品的评价（重点考核）、报告撰写的质量、设计过程的投入度、与小组成员合作的良好情况、成果的自我评价与宣传、面向教师、学生的答辩水平等，以及各项因素的权重研究;教师评价方面，对教师的考核以评价工程项目的设计、产学研合作和技术服务为主，职称认定时要有一定的工程实践经历。
参考文献：
[1]王旃，韦巍，姚缨英.CDIO渐进应用模式的关键管理变量研究[J].高等工程教育研究，2013（5）.
[2]吴波，隋金玲，刘华，李合增，张剑锋，陈琪，黄艳芳.“校企联合、资源共享”的“工程训练”课程建设与实践[J].中国大学教学，2013（5）.
[3]J.Bankel，K.F.Berggren，K.Blom，et al.The CDIO Syllabus- A Comparative Study of Expected Student Proficiency[J].European Journal of Engineering Education，2003，28（3）：1-26.
[4]马鹏举，王亮，胡殿明.构建多学科交叉的现代工程训练平台[J].高等工程教育研究，2009（5）.
（编辑：王天鹏）
摘 要：工程训练是工程人才培养的关键，工程训练平台提供了学生工程实践能力培养环节中重要的实践环境。文章针对目前电子信息工程训练落后的状况，将CDIO理念运用到电子信息类人才培养中，集成和优化教育资源，从工程训练的层次、一体化的训练课程体系、平台运行的生态环境保障和评价等方面构建电子信息类工程训练平台。以期充分发挥工程训练中心的作用，为高校培养与企业相接轨的电子工程人才提供可借鉴的途径。
关键词：CDIO模式;电子信息;工程训练平台
中图分类号：G434文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2015）01-0088-02
一、引言
我国电子信息类专业教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的电子工程师，然而目前我国高校培养的电子信息类人才普遍缺少工程实践能力和创新能力。CDIO工程教育模式作为国际上一种最新的研究成果于2008年引入我国，为解决许多国家包括中国都面临的工程教学与实际产业需求脱节的问题提供了非常有价值的工具模板，为工程教学改革提供了最佳实践的框架。[1]
二、工程训练的现状与问题
工程训练主要是为了培养学生的工程实践能力、创新能力和综合素质。学生通过训练载体，以操作训练为手段进行实践，是高校大学生参加工程实践、大学生课外科技活动和创新设计的主要方式。欧美等主要发达国家的工程训练方式多样，主要通过以下几种方式实现学校教育与社会需求的有机结合：①加强与行业、企业的密切联系和合作;②增加课程设计和实践教学环节的比例;③尊重学生个性，培养团队协作能力;④加强本科生科研训练。
目前，我国理工科院校主要的工程训练载体包括工程训练中心、教学工厂和研习工厂等。工程训练获得一定效果的同时也存在一些问题。第一，教学功能单一。工程训练教学体系偏重机械类或近机械类专业的课程传承需求，训练内容偏重技能实训，与工程实际相脱节。[2]学生在实践过程中，不能产生真正的工程实践体验，因而很难培养工程实际所需的分析问题、解决问题能力，人才培养严重脱离产业需求。第二，教育资源相对匮乏，导致高校工程训练尚处于低水平。第三，管理体制及运行机制较为落后，教学管理较为松散。这些都导致我国工程技术人才培养的质量不尽如人意。电子信息类专业工程训练同样也存在着这些问题。
针对以上问题，本文将国际上先进的“构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）、运行（operate）工程教育理念引入到电子信息类专业实践类课程的教学改革中，并在此基础上开发出一个基于CDIO架构的工程训练平台。
三、电子信息类工程训练平台建设内容
以CDIO大纲和12项标准为指导，从电子信息类工程人才培养目标、工程训练层次、工程训练内容、工程训练中心的资源配置、平台运行效果的评价机制和平台运行的保障环境和优化等方面构建。
1.一体化工程训练课程体系
一体化课程是CDIO的四大主题之一，也是学生学习构思与设计复杂系统相关知识、技能的重要保证。[3]针对电子信息行业与专业发展需求，结合CDIO 能力大纲与相关标准，整合通识课程与专业课程的内容，优化通识教育课程内部结构，融合学科课程与综合课程，开发按电子信息系统设计要求的多学科或交叉学科课程，打破学科之间的壁垒，最终建立以项目设计为导向、以能力培养为目标的 “五层次四能力三结合”的渐进式CDIO工程训练课程体系，模型如图1所示。
其中“五层次”指通识基础与工程认知项目实践、工程基础项目训练、综合项目训练、拓展与创新项目训练和企业实习——毕业设计;“四能力”指培养电子工程师所必须具备的基础、专业技能、工程应用、创新设计等能力;“三结合”指学研产结合、课内外结合和校内外结合。将原来独立的课程实践、训练编制成大学本科阶段从低年级到高年级不同层次的训练，通过项目设计使整个课程体系系统地、有机地结合起来，并把个人、人际交往以及产品、过程和系统的建造能力的培养有机地融合到一起。
通识基础与工程认知项目实践是整个体系的起始阶段，教学目的就是培养学生的通识技能和体验工业生产现场、了解工程状态、认识技术手段、强化理论与实践相结合的工程意识，[4]在学生入校第一学期进行;工程基础项目训练在大一第二学期和大二进行，主要是工程意识和工程能力的进阶阶段，通过基础项目来整合学生学过的多学科或交叉学科课程内容;综合项目训练在大二下学期和大三进行，通过综合性的项目，使学生掌握电子系统的设计与制作，综合培养学生解决实际问题的能力;拓展与创新项目训练在大三的下学期和大四进行，通过开设第二课堂、职业技能培训和各种竞赛来不断培养学生的创新设计能力。创新项目主要来源于教师科研项目的子项目和大学生创新训练等。开设的各种赛事主要有电子设计大赛、机器人设计大赛、创新设计大赛;毕业实习和毕业设计是整个训练的最高阶段。学生在学完所有的专业课程和相关项目训练后，进入企业进行实习，接受工程项目的培训和任务。毕业设计内容可以通过学生实习所承担或接触项目的子系统项目来进行，利用所学的知识，就一个产品项目完成构思、设计、实施、运行等全过程的训练。
2.工程训练平台运行的生态环境保障研究
工程训练中心是平台项目“构思、设计、实施、运行”的主要依托载体，保障工程训练平台的良性运行，须从硬件上和软件上对工程训练中心进行建设。
硬件上：一是将相近学科的实验室“联合共建”，重视实验设备的更新和维护。二是开放实验室及训练项目，培养学生的兴趣，增加学生实践机会，让学生建立主动的学习经验，使学生从“听中学”转向“做中学”。三是建立仿真实验平台，为区域工程专业人才的训练提供场所，整合、利用和拓展平台功能;四是要加强对外交流合作，与国内外优秀企业积极开展产学研合作，将平台中心建设成为企业工程实践教育中心。
软件上：一是研究保障学校、企业、平台之间良性运行的分工机制、协作机制、激励机制和资源互补机制。二是扩大社会影响，吸引政府财政投入、企业投入和其它社会力量投入，并制定激励措施不断提高教师的工程实践能力和教学水平。三是开发最新技术项目，项目来源上可以从行业最新科技竞赛项目和对口企业最新开发项目上着手。
3.工程训练评价体系研究
借鉴CDIO的教学模式，学业评价方面可以包含理论知识的笔试、学生作品的评价（重点考核）、报告撰写的质量、设计过程的投入度、与小组成员合作的良好情况、成果的自我评价与宣传、面向教师、学生的答辩水平等，以及各项因素的权重研究;教师评价方面，对教师的考核以评价工程项目的设计、产学研合作和技术服务为主，职称认定时要有一定的工程实践经历。
参考文献：
[1]王旃，韦巍，姚缨英.CDIO渐进应用模式的关键管理变量研究[J].高等工程教育研究，2013（5）.
[2]吴波，隋金玲，刘华，李合增，张剑锋，陈琪，黄艳芳.“校企联合、资源共享”的“工程训练”课程建设与实践[J].中国大学教学，2013（5）.
[3]J.Bankel，K.F.Berggren，K.Blom，et al.The CDIO Syllabus- A Comparative Study of Expected Student Proficiency[J].European Journal of Engineering Education，2003，28（3）：1-26.
[4]马鹏举，王亮，胡殿明.构建多学科交叉的现代工程训练平台[J].高等工程教育研究，2009（5）.
（编辑：王天鹏）
