電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的工程教育模式探索

王萌?施艷艷

摘 要：針對(duì)高等學(xué)校電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，在深入理解CDIO工程教學(xué)教育模式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建適合電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的工程教學(xué)體系，并對(duì)具體實(shí)施方法進(jìn)行詳細(xì)探討。CDIO工程教育模式可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，鍛煉學(xué)生解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)合作精神。實(shí)踐表明，CDIO工程教學(xué)教育模式是一種切實(shí)有效的實(shí)踐教學(xué)形式，為工程教學(xué)教育的改革指引了方向。

關(guān)鍵詞：工程教學(xué)；CDIO；電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)

1.引言

在當(dāng)前高等學(xué)校工科學(xué)生的工程教育過(guò)程中，兩個(gè)不斷增長(zhǎng)的需求之間存在著看似不可調(diào)和的矛盾。一方面，工科生在取得學(xué)位前需要能夠熟練掌握更多的理論知識(shí)；另一方面，年輕的工程師必須具備更強(qiáng)的人際交往能力和系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)技能，使他們能在工程應(yīng)用和實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神并發(fā)揮個(gè)人作用。[1]然而，我國(guó)傳統(tǒng)工科教育中存在重視理論教學(xué)，輕視實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，過(guò)度強(qiáng)調(diào)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程，對(duì)專(zhuān)業(yè)技能和學(xué)生素質(zhì)重視不夠。

受到傳統(tǒng)工科教育模式的影響，電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程往往是為了驗(yàn)證相關(guān)理論知識(shí)的內(nèi)容。整個(gè)教學(xué)過(guò)程均以教師為中心，學(xué)生只是被動(dòng)地跟著教師的計(jì)劃，學(xué)習(xí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段。這使得學(xué)生的理論應(yīng)用水平和實(shí)際創(chuàng)新能力難以提高。為了使電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生更適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的快速發(fā)展，該專(zhuān)業(yè)的工程教育改革勢(shì)在必行。

為解決以上問(wèn)題，電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的工科學(xué)生必須建立起新的工程教學(xué)教育模式。近年來(lái)，歐美等教育發(fā)達(dá)國(guó)家倡導(dǎo)CDIO工程教育模式。CDIO包括產(chǎn)品構(gòu)思、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施和項(xiàng)目操作四個(gè)過(guò)程。[2]為了提高工科生在基本技能和實(shí)際運(yùn)用中的創(chuàng)造性意識(shí)，本文結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的CDIO教育理念，探討了CDIO在電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。

2.CDIO教育模式

作為高等學(xué)校本科工程教育的最新成果，CDIO是由麻省理工學(xué)院等四所高等學(xué)校經(jīng)過(guò)幾年的探索提出的對(duì)工程教學(xué)教育模式進(jìn)行改進(jìn)的新型教育理念。電氣工程師可以根據(jù)CDIO模式利用所學(xué)的知識(shí)和技能解決電力行業(yè)中的實(shí)際問(wèn)題。CDIO是一種新的工程教學(xué)教育模式，它以新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程為依據(jù)，使學(xué)生能夠通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，了解專(zhuān)業(yè)課程之間的本質(zhì)聯(lián)系，掌握實(shí)際工程應(yīng)用的原理和技能。[3]

CDIO主要培養(yǎng)工科生的學(xué)習(xí)、實(shí)踐和分析解決問(wèn)題的能力。此外，多人合作研發(fā)和成員溝通水平也是CDIO的教育內(nèi)容。在整個(gè)過(guò)程中，老師只進(jìn)行項(xiàng)目工作協(xié)調(diào)和技術(shù)指點(diǎn)，通過(guò)CDIO模式激勵(lì)學(xué)生的研習(xí)樂(lè)趣，提高創(chuàng)新實(shí)力。CDIO的教學(xué)模式契合歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)工科教育的要求，是一種創(chuàng)新的教學(xué)框架和教育思想，并已成為一個(gè)普遍的國(guó)際工程教育模式。

高等學(xué)校電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)工科教育的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生成為合格的現(xiàn)代電氣工程師，能夠參與工程項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和操作的各個(gè)階段。[4]構(gòu)思階段包括客戶(hù)需求、相關(guān)技術(shù)、法規(guī)、企業(yè)戰(zhàn)略和商業(yè)計(jì)劃。設(shè)計(jì)階段的重點(diǎn)是創(chuàng)新的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括項(xiàng)目計(jì)劃、項(xiàng)目圖紙和具體實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)施階段是指設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件編碼、系統(tǒng)測(cè)試和產(chǎn)品驗(yàn)證。實(shí)施階段，為產(chǎn)品或系統(tǒng)提供預(yù)期價(jià)值，包括系統(tǒng)維護(hù)、產(chǎn)品升級(jí)、可循環(huán)利用和產(chǎn)品報(bào)廢等。通過(guò)采用主動(dòng)和體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)方法，參與CDIO訓(xùn)練的工科生具有更好的職業(yè)發(fā)展能力和自我價(jià)值的認(rèn)知，且具有批判意識(shí)。CDIO訓(xùn)練還能夠吸引和激勵(lì)工科生，使工科生具備創(chuàng)造力和領(lǐng)導(dǎo)力，并具有成就感。工科學(xué)生經(jīng)過(guò)大學(xué)階段的CDIO訓(xùn)練，更適合企業(yè)對(duì)專(zhuān)業(yè)人才的需求，事業(yè)上可以獲得長(zhǎng)足的發(fā)展。另一方面，了解CDIO工程教學(xué)教育的企業(yè)更愿意雇傭那些具有CDIO訓(xùn)練背景的工科畢業(yè)生。

3.CDIO實(shí)踐教學(xué)體系

根據(jù)電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)在人才培養(yǎng)方面的要求和目標(biāo)，建立了CDIO實(shí)踐教學(xué)框架，主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)包括課程實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。課程實(shí)驗(yàn)貫穿于整個(gè)學(xué)期，與課程的理論學(xué)習(xí)相結(jié)合。短期的課程設(shè)計(jì)是為了評(píng)估整個(gè)課程的掌握情況。第一環(huán)節(jié)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)基本技能的訓(xùn)練。第二環(huán)節(jié)是科研訓(xùn)練。通過(guò)科研項(xiàng)目的訓(xùn)練，學(xué)生的電路分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力大大提高。第二環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的主要組成部分。第三環(huán)節(jié)包括在電氣相關(guān)企業(yè)的工程實(shí)踐和論文設(shè)計(jì)。重點(diǎn)鍛煉工科生在工程實(shí)際和創(chuàng)造性等方面的能力。另外，在教學(xué)實(shí)踐的改革中，可結(jié)合“大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”，積極地指導(dǎo)工科生申報(bào)校級(jí)、省級(jí)或者國(guó)家級(jí)相關(guān)的研究項(xiàng)目。項(xiàng)目堅(jiān)持以學(xué)生為主導(dǎo)地位，教師通過(guò)實(shí)施過(guò)程中的監(jiān)督和指導(dǎo)確保項(xiàng)目的最終完成，鼓勵(lì)學(xué)生在項(xiàng)目研究過(guò)程中合理安排時(shí)間，勤于總結(jié)，發(fā)表研究論文并申請(qǐng)專(zhuān)利。

在詳細(xì)的實(shí)行過(guò)程當(dāng)中，首先，按照學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的具體情況，進(jìn)行管理體系以及運(yùn)行制度的深入完善和改進(jìn)，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)課程研究中心的建設(shè)。開(kāi)放硬件實(shí)驗(yàn)室，并配備相應(yīng)的軟件支持，如Matlab、OrCAD、Protel以及CCS等，作為學(xué)生參加各種課程實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新活動(dòng)的重要場(chǎng)所；其次，根據(jù)不同的科學(xué)研究方向，各教師均應(yīng)建立專(zhuān)門(mén)的研究室，同時(shí)為了使學(xué)生能夠充分融入到教師的研究方向中，還可以成立不同的研究小組。這些研究室主要用來(lái)幫助工科學(xué)生參與到實(shí)際的項(xiàng)目組中進(jìn)行科學(xué)研究。教師則主要負(fù)責(zé)指定具體的科研方向和研究任務(wù)的分工，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹更c(diǎn)，從而提高工科學(xué)生的科研創(chuàng)造能力和研發(fā)水平；再次，帶領(lǐng)學(xué)生去電氣相關(guān)部門(mén)進(jìn)行參觀和實(shí)習(xí)，聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人士來(lái)校講座，鼓勵(lì)本科生積極參與各種級(jí)別的電子設(shè)計(jì)大賽等，創(chuàng)建本科生參與科學(xué)研究、社會(huì)實(shí)踐和理論創(chuàng)新的平臺(tái)；最后，開(kāi)展校企聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目，學(xué)生可以到相關(guān)電氣企業(yè)實(shí)習(xí)，從而在實(shí)習(xí)過(guò)程中了解項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程和做事方法，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，并培養(yǎng)深層次的團(tuán)隊(duì)合作精神，進(jìn)而提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.結(jié)論

本文以CDIO實(shí)踐教育體系為基礎(chǔ)，對(duì)高等學(xué)校電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的工程教育改革進(jìn)行了研究。通過(guò)不斷地探索，該教學(xué)體系不斷完善，學(xué)生的實(shí)踐能力、就業(yè)能力和整體素質(zhì)得到了進(jìn)一步提高，就業(yè)形勢(shì)明顯好轉(zhuǎn)?？傊珻DIO工程教學(xué)模式在電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的本科生培養(yǎng)方面獲得了良好的效果，并得到了廣泛的認(rèn)可，提高了畢業(yè)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，滿(mǎn)足了企業(yè)對(duì)專(zhuān)業(yè)人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：河南師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院）endprint