基于CDIO的中外合作通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

朱其剛 毛文杰 楊金梁 任丙忠

摘? 要：文章討論了CDIO工程教育理念，結(jié)合山東科技大學(xué)中外合作辦學(xué)通信工程專業(yè)的教學(xué)運行狀態(tài)，提出了基于CDIO理念的人才培養(yǎng)模式。文章從通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的現(xiàn)狀入手，介紹了山東科技大學(xué)中外合作辦學(xué)通信工程專業(yè)項目的基本情況，討論了人才培養(yǎng)模式的研究目標，從教師教學(xué)能力培養(yǎng)，課程群建設(shè)，實踐教學(xué)設(shè)計等方面提出了改革建議。研究內(nèi)容對于通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式持續(xù)完善具有引領(lǐng)作用。

關(guān)鍵詞：CDIO;中外合作;通信工程;人才培養(yǎng)模式;課程群

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）05-0172-04

Abstract： This paper discusses the concept of CDIO engineering education， and puts forward a talent training model based on the concept of CDIO in combination with the teaching operation status of communication engineering major in Shandong University of Science and Technology. Starting from the current situation of the talent mode of communication engineering professionals， this paper introduces the basic situation of Sino-foreign cooperation in running communication engineering projects in Shandong University of Science and Technology， discusses the research objectives of the training mode， and puts forward reform suggestions from the aspects of teaching ability training， course group construction and practical teaching design. The research content plays a leading role in the continuous improvement of the training mode of communication engineering professionals.

Keywords： CDIO; sino-foreign cooperation; communication engineering; talents training mode; course group

現(xiàn)代科技日新月異，人類社會已經(jīng)進入智能信息化時代。通信工程專業(yè)在新時代備受社會關(guān)注，成為眾多考生青睞專業(yè)之一。該專業(yè)致力于培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的德、智、體等方面全面發(fā)展的高等技術(shù)應(yīng)用型專門人才，要求學(xué)生畢業(yè)時熟練掌握信息傳輸?shù)幕纠碚摵图夹g(shù)，具備實際操作檢測、維護管理通信設(shè)備及保障通信系統(tǒng)正常運行的能力。

構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運作CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）理念是美國MIT及瑞典的3所大學(xué)提出的一種新型工程教育模式，近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO教育理念以工程教育思想為指導(dǎo)，以學(xué)生為核心，教學(xué)過程注重學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，倡導(dǎo)學(xué)生積極參與項目管理和過程控制，重視團隊協(xié)作能力和自主學(xué)習能力培養(yǎng)，以培養(yǎng)專業(yè)能力合格的工程技術(shù)人才為培養(yǎng)目標。

山東科技大學(xué)中外合作辦學(xué)通信工程專業(yè)，通過與澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)工程學(xué)院的合作，引入CDIO工程教育模式，堅持“國際化、開放式”的人才塑造思想，依托“厚基礎(chǔ)、重實踐、強能力”的宗旨，突出“思想、視野、能力”三位一體，將學(xué)生的工程教育置于現(xiàn)代工程背景之下，在教學(xué)中強調(diào)工程項目驅(qū)動理念，致力于培養(yǎng)工程應(yīng)用出色的通信專業(yè)本科生。

一、通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀

（一）通信工程專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

通信工程專業(yè)口徑寬泛，涉及知識面廣，發(fā)展歷史相對短暫，培養(yǎng)目標不夠清晰，技術(shù)更新周期短，同時受師資和實習實訓(xùn)設(shè)備等的限制，在培養(yǎng)人才過程中存在較多問題，主要表現(xiàn)在：

1. 理論教學(xué)作為主要手段，灌輸式填鴨式教學(xué)方法仍然存在。授課中，學(xué)生更多的是被動的聽和寫，沒有參與教學(xué)互動和知識點思考，限制了學(xué)生的想象和探索思想，不利于激發(fā)新方法新結(jié)構(gòu)新目標的構(gòu)建。

2. 缺乏系統(tǒng)的工程訓(xùn)練過程。學(xué)生通過課程實驗、實踐教學(xué)等掌握了系統(tǒng)的基本運行原理與實驗技術(shù)，具備一定的糾錯能力，但沒有進行過系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，信息系統(tǒng)設(shè)計與實際開發(fā)能力不足。

3. 課程設(shè)置集中，實踐環(huán)節(jié)偏少，對創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。教學(xué)中過于強調(diào)課程考核，忽略動手能力的培養(yǎng)。

4. 培養(yǎng)體系不能滿足工程教育培養(yǎng)要求，團隊協(xié)作能力培養(yǎng)力度低，人才培養(yǎng)改革力度不能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，教學(xué)模式與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標有所脫節(jié)，不能實現(xiàn)學(xué)以致用。

（二）我校中外合作辦學(xué)項目辦學(xué)情況

山東科技大學(xué)與澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)合作舉辦通信工程專業(yè)本科教育項目，是學(xué)校認真組織調(diào)研合作學(xué)校的優(yōu)勢及山東省對于該專業(yè)的培養(yǎng)需求情況，基于“強強合作”原則確定的合作項目。隨著國際化推進，合作辦學(xué)進展順利，項目教學(xué)日臻完善。

1. 項目嚴格按照《中華人民共和國中外合作辦學(xué)條例》的規(guī)定，與塔斯馬尼亞大學(xué)優(yōu)質(zhì)教育資源相互融合，共同協(xié)商制定學(xué)生培養(yǎng)方案和年度實施計劃，重視全方位教學(xué)過程，充分體現(xiàn)了山東科技大學(xué)傳統(tǒng)工科教育優(yōu)勢與塔斯馬尼亞大學(xué)大工程培養(yǎng)理念相結(jié)合，突出了理論與職業(yè)素養(yǎng)的并重，提升了國際影響力。

2. 學(xué)習領(lǐng)悟“驅(qū)動式工程教育”新思想，全面提升學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力。基于CDIO工程教育理念，深刻領(lǐng)悟CDIO國際教育內(nèi)涵思想，堅持“國際化、開放式”的人才培養(yǎng)教育模式。創(chuàng)新制定教育教學(xué)新方法新概念新體系。方案兼?zhèn)潆p方教學(xué)要求，在保證中方課程學(xué)習要求的前提下，又體現(xiàn)國外專業(yè)能力培養(yǎng)的開放性;堅持語言學(xué)習和實踐技能并進，構(gòu)建“思想、視野、能力”相互促進的課程架構(gòu)，借鑒和吸收塔斯馬尼亞大學(xué)先進的教學(xué)理念、教學(xué)方法，突出強化英語教學(xué)，提升學(xué)生國際競爭力。

3. 建立教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督體系，保證項目正常運行質(zhì)量。學(xué)校為了切實保證并不斷提高中外合作辦學(xué)項目的教學(xué)質(zhì)量，建立了從學(xué)生入學(xué)到學(xué)生畢業(yè)的全過程教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督保障體系。如圖1所示。

該評價體系主要由教學(xué)檢查制度、教學(xué)督導(dǎo)制度、學(xué)生信息聯(lián)絡(luò)員制度、管理人員聽課制度，學(xué)生評價制度和考核評價體系六部分組成。其中，考核評價制度根據(jù)授課主體不同分別使用。引進澳方的課程采用澳方的考核評價體系，試卷由澳方提供，澳方教師按其課程考核評價方法及評價標準對學(xué)生成績進行評定，考試評閱結(jié)束后存入我校的試卷庫。共同開發(fā)課程的試卷和考核評價方法及標準由雙方共同商定。

同時，根據(jù)中外合作辦學(xué)項目的特點，特別加強了對澳方提供的課程、教材、教師等教育教學(xué)資源的審核與監(jiān)控。另外，每學(xué)期澳方都派專員來我校，對澳方教師的教學(xué)進行管理和監(jiān)控，對學(xué)生學(xué)習的情況進行檢查。通過建立教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督機制，保證了良好的教風學(xué)風，保證了人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

二、基于CDIO理念的人才培養(yǎng)方式模式探索

（一）人才培養(yǎng)模式的研究目標

1. 制定培養(yǎng)方案的宏觀架構(gòu)，強調(diào)基礎(chǔ)理論的教學(xué)。加強過程控制，重基礎(chǔ)、重學(xué)習、重方法，實施項目合作化教學(xué)平臺，理論知識濃縮于實踐環(huán)節(jié)，通過學(xué)以致用培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團隊協(xié)作能力。

2. 制定基于CDIO模式的一體化教學(xué)計劃，逐步推行CDIO工程人才計劃和課程學(xué)習大綱。依托市場需求，合理設(shè)置課程門類和學(xué)習廣度，保證課程體系完備，并能適應(yīng)不斷變化的信息技術(shù)需求，形成經(jīng)得起考驗的人才培養(yǎng)計劃。

3. 制定基于CDIO模式不同級別的專業(yè)課程群及具體課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)活動和教學(xué)內(nèi)容。以工程訓(xùn)練思想為指導(dǎo)，培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才為目標，努力創(chuàng)建工程教育環(huán)境和平臺，完善人才培養(yǎng)體系。

4. 構(gòu)建工程實踐的監(jiān)控體系，監(jiān)測模式培養(yǎng)的運行狀態(tài)?？茖W(xué)合理的監(jiān)控體系是工程實踐取得良好效果的保證，同時又能規(guī)范工程訓(xùn)練的教學(xué)過程。

（二）人才培養(yǎng)模式的探索

1. 專業(yè)教師CDIO教學(xué)能力的培養(yǎng)。CDIO工程教育要求教師既能傳授專業(yè)知識，又具備工程實踐能力。教師是學(xué)生學(xué)習的鏡子，教師的言傳身教能夠激發(fā)學(xué)生培養(yǎng)實踐能力、科技創(chuàng)新能力以及團隊協(xié)作能力，幫助學(xué)生完成理論與實踐相結(jié)合的學(xué)習過程。教師工程教育能力的提升可以借助于學(xué)校政策，山東科技大學(xué)鼓勵教師深入工程實踐一線，參與工程建設(shè)，體驗企業(yè)文化，培養(yǎng)教師理論與實踐相結(jié)合的能力，實現(xiàn)“產(chǎn)”“學(xué)”“研”的融合，促進工程實踐教學(xué)能力提升。

2. 完善課程群規(guī)劃與建設(shè)?！罢n程群”是一個寬泛的概念，通常是指把若干具有關(guān)聯(lián)性與銜接關(guān)系，能夠相互支撐、補充或強化的單門課程組合優(yōu)化，進而產(chǎn)生課程組或者課程群體。2007年，教育部下發(fā)的《關(guān)于進一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（教高〔2007〕2號）中提到，課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革需優(yōu)化配置，課程的設(shè)置必須與經(jīng)濟社會的發(fā)展相輔相成，課程群建設(shè)是實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化的有效手段之一。

通信工程專業(yè)中，信號處理課群是專業(yè)中的一個重要分組。具體課程包含有信號與系統(tǒng)、語音傳輸技術(shù)、數(shù)字信號處理、多媒體通信技術(shù)、DSP技術(shù)等等，此類課程既有選修課又有必修課，課程之間具有相關(guān)性和連續(xù)性。其中，信號與系統(tǒng)和數(shù)字信號處理可以作為群課程基礎(chǔ)，多媒體和DSP相關(guān)課程作為實踐能力培養(yǎng)課程。如圖2所示：

信號處理是通信工程的基本任務(wù)，因此信號系統(tǒng)和信號處理是專業(yè)核心課程，根據(jù)應(yīng)用方向不同在此基礎(chǔ)上可設(shè)置不同的選修課，學(xué)生選擇時可以因人而異。信息傳輸是通信另一重要任務(wù)，學(xué)習過程必須全程兼顧。學(xué)習塔斯馬尼亞大學(xué)大工科的教育理念，充分考慮后續(xù)通信原理類課程要求，在選擇信號處理課程群內(nèi)容時應(yīng)全盤兼顧，融會貫通，保證專業(yè)課程體系完備，學(xué)習過程循序漸進。

3. 基于CDIO構(gòu)建全新實驗、創(chuàng)新型實踐教學(xué)模式

一般來說課程理論學(xué)習在先，實驗教學(xué)隨后，實驗學(xué)習服務(wù)于課程理論學(xué)習，實驗過程只是理論學(xué)習的驗證和補充，不能體現(xiàn)實踐教學(xué)的獨立性和功能性。信號處理課程群以仿真信號處理過程為主，大多采用MATLAB仿真軟件，而軟件本身的學(xué)習也需要大量時間。軟件也只是模擬了信號處理的全過程，學(xué)生得不到創(chuàng)新實踐的火花，綜合實踐能力的培養(yǎng)也成為空話。

應(yīng)用型創(chuàng)新教學(xué)突出啟發(fā)性和研究性，注重個體創(chuàng)新。結(jié)合CDIO工程教育思想，在課程性質(zhì)設(shè)置，實踐能力培養(yǎng)，課程群組優(yōu)化等方面，全力改革教學(xué)方法，創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)。按照課程群建設(shè)的目標和要求，全面理清各門課程的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計了如表1所示的工程實踐教學(xué)模式，該模式由基礎(chǔ)理論實驗、專業(yè)實踐實驗和綜合設(shè)計實驗三部分組成。

基礎(chǔ)理論實驗環(huán)節(jié)中，實驗設(shè)置以仿真過程為主，主要使用MATLAB軟件實現(xiàn)過程仿真。信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理課程側(cè)重點不同，可以將實驗部分單獨取出，作為信號處理課程群實驗，結(jié)合信號與系統(tǒng)課程中的時域頻域分析，實現(xiàn)基礎(chǔ)信號的產(chǎn)生、控制和變換。

在專業(yè)實踐實驗部分，以各類仿真信號的實現(xiàn)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)數(shù)字信號處理課程中多種濾波器的設(shè)計，可以采用不同的設(shè)計平臺，比如System View、Labview和Simulink等。濾波器是通信專業(yè)重要設(shè)備，應(yīng)用非常廣泛，濾波器的設(shè)計也是學(xué)生工程能力的重要體現(xiàn)。DSP技術(shù)以數(shù)字芯片的學(xué)習為切入點，學(xué)習豐富的音頻視頻資源處理方法，并借助于相應(yīng)的實驗箱，完成實踐教學(xué)中音頻信號的變換和圖像信號的處理。通信系統(tǒng)中的噪聲無處不在，影響通信傳輸?shù)馁|(zhì)量，通過使用不同的噪聲處理手段，降低噪聲影響，得到符合通信要求的信噪比，從本質(zhì)上理解信道噪聲。

綜合設(shè)計實驗部分是對通信工程專業(yè)知識的集中訓(xùn)練。通信過程離不開調(diào)制解調(diào)，通過調(diào)制技術(shù)可以提高信號傳輸?shù)目垢蓴_能力，可以有效減小通信設(shè)備的天線長度。掌握本環(huán)節(jié)知識要點也是通信專業(yè)畢業(yè)生的基本要求。頻分復(fù)用和軟交換技術(shù)也是現(xiàn)代通信的典型代表技術(shù)，通過本環(huán)節(jié)的應(yīng)用設(shè)計提升學(xué)生工程技術(shù)的理解深度。綜合設(shè)計內(nèi)容可以結(jié)合通信技術(shù)的發(fā)展隨時調(diào)整，體現(xiàn)與時俱進。

（三）專業(yè)教師CDIO教學(xué)能力培養(yǎng)

教師是傳道受業(yè)解惑的主體，是教學(xué)活動的指揮棒。CDIO的教學(xué)思想不是弱化教師的引領(lǐng)作用，而是對教師提出了更高的項目工程完成能力。

1. 加強CDIO教學(xué)思想理解，提升自身專業(yè)素質(zhì)。通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，教師必須堅持終身學(xué)習理念，在日常教學(xué)活動中普及CDIO教育理念，及時解決學(xué)生學(xué)習過程中的疑惑，促進教學(xué)相長。同時定期開展專業(yè)技能培訓(xùn)，加強與專業(yè)高校交流溝通，鼓勵教師到企業(yè)參與工程實踐，提升專業(yè)綜合素質(zhì)。

2. 學(xué)習使用現(xiàn)代化教學(xué)手段，增強教師科技創(chuàng)新能力。作為信息時代的核心專業(yè)，教師在課程學(xué)習過程中要注重當下熱點技術(shù)的引領(lǐng)和傳播，更新教學(xué)模式，推廣使用現(xiàn)代化教學(xué)方法，借鑒MOOC、SPOC、雨課堂及翻轉(zhuǎn)課堂等平臺的教學(xué)優(yōu)勢，設(shè)計中外合作通信工程專業(yè)課程新模式。在教學(xué)互動中不斷調(diào)節(jié)與修正，提升使用信息化教學(xué)手段的能力。

3. 強調(diào)CDIO工程項目過程學(xué)習，突出學(xué)生中心地位。傳統(tǒng)教學(xué)方法中學(xué)生的從屬地位急需改變，學(xué)生不是教學(xué)活動的參與者，而是教學(xué)活動的實施主體，教師的作用是引領(lǐng)和服務(wù)。通過項目式學(xué)習，掌握項目過程中所包含的理論知識，體會學(xué)以致用，促進學(xué)生學(xué)習積極性，增強學(xué)生解決問題后的自豪感。選擇優(yōu)秀的項目學(xué)習教學(xué)案例，積極推廣，形成良好的項目學(xué)習風氣，提高學(xué)生動手能力。

4. 與合作院校加強交流學(xué)習，提升教師國際化視野。中外合作辦學(xué)是新時期的一種教育教學(xué)模式，注重開闊國際化視野和全球人才流動。加強與塔斯馬尼亞大學(xué)工程學(xué)院師生交流，有利于提高教師國際化站位，豐富學(xué)生多元化學(xué)習能力。塔斯馬尼亞大學(xué)教師承擔通信工程專業(yè)8門課程的教學(xué)任務(wù)，每年都安排專業(yè)教師來校授課，學(xué)生親身經(jīng)歷國際教育，體驗國外優(yōu)秀的教學(xué)過程，對學(xué)生后續(xù)就業(yè)或國外深造有很好的啟發(fā)作用。通過選派教師赴國外參加教學(xué)活動，感受中外教育的差異，體驗不同的教學(xué)文化，豐富國際化教學(xué)思想，更好地促進合作辦學(xué)項目的持續(xù)進行。

三、結(jié)束語

CDIO模式既是一種工程教育思想，又是一種工程實踐教育實施方案。該模式要求密切聯(lián)系實踐，注重理論實踐的結(jié)合，是一種新型的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。通信工程專業(yè)技術(shù)更新迅速，培養(yǎng)模式理應(yīng)與時俱進，不斷完善。本文給出的通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革嘗試能夠在一定程度上提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力，提高教師的項目教學(xué)能力，實現(xiàn)教與學(xué)齊頭并進。當然，改革過程中也有許多問題需要繼續(xù)解決，比如如何盡快提升教師的工程實踐能力，如何形成科學(xué)化、規(guī)范化的教學(xué)評價體系等等。

參考文獻：

[1]王瑞榮.SC-CDIO理念下國貿(mào)專業(yè)實踐課程教學(xué)體系的構(gòu)

建[J].實驗室研究與探索，2016，35（7）：198-201.

[2]姚玉坤，胡慶，程芳，等.“階梯-遞進型CDIO”人才培養(yǎng)模式構(gòu)建探析[J].高教論壇，2013（9）：38-40.

[3]張波，葉盛，徐鵬.船舶工程技術(shù)人才培養(yǎng)體系研究[J].合作經(jīng)濟與技術(shù)，2020（9）：38-40.

[4]王建波.基于CDIO的電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)改革構(gòu)建[J].商丘師范學(xué)院學(xué)報，2020，36（6）：93-95.

[5]毛利民，楊海萍，李鑫，等.基于CDIO模式下的機器人創(chuàng)新實踐教學(xué)的探索與研究[J].高教學(xué)刊，2020（16）：23-29.

[6]鄒國柱，葛浩.機器人競賽對創(chuàng)新實踐性人才的培養(yǎng)[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（36）：40-41.

[7]劉文龍，劉熙.中外合作辦學(xué)模式下計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)培養(yǎng)方案改革探索[J].成都中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2020，3（22）：33-34+44.

[8]顏翠英，馬媛，李石君，等.中外合作辦學(xué)模式下智力引進創(chuàng)新機制研究[J].石家莊學(xué)院學(xué)報，2020（2）：136-140.