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摘要：在CDIO工程教育人才培养模式下，探讨了电子信息类专业实践教学的方法。为培养学生的工程设计能力和创新能力，针对传统实践教学存在的不足进行了分析，提出了案例式综合教学和创新思维教学的改革方案，使学生具备设计和实施工程实验的能力，掌握基本的创新方法，进而达到电子信息类专业培养目标的要求。
关键词：CDIO模式；工程教育；案例式教学；创新思维教学
作者简介：朱晓明（1982-），女，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，讲师；王司（1961-），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150050）
基金项目：本文系黑龙江省教育厅教学改革项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0150-02
随着科技的进步，社会对高等人才的需求类型也在不断提高，更加注重大学生所具有的实践和创新素养，因此在高等教育教学过程中，实践教学环节得到了各高校更多的重视和改革研究。所谓实践教学是相对于理论教学而言的一种教学形式，是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径，是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节，是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。[1]传统的实践教学一般是指教学环节中的实验、课程设计、实习、毕业设计等，虽然能在一定程度上与所学的理论知识相结合，但是多偏重于所学知识的验证，而脱离了真实的工程背景。因此这种传统实践培养模式可以加深对抽象概念和理论知识点的理解，但是对学生的工程和创新意识所起到的作用甚微，学生还是无法了解到所学知识与真实工程之间的联系，仍会认为所学无用。
针对高等教育的现状，黑龙江工程学院（以下简称“我校”）力求不断改革和创新，成为首批加入教育部“卓越工程师教育培养计划”模式的试点高校，推行CDIO工程教育人才培养模式，以建设特色应用型本科院校为目标。CDIO工程教育模式代表构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）、运行（operate），它体现了现代工程师所应具备的服务于现代工业产品从构思、设计、实现到运行的全过程所必须拥有的基本能力。[2]CDIO工程教育理念就是要以此全过程为载体，更新教育教学观念，改革人才培养模式和体制，强化实践教学改革，培养学生的工程能力和创新能力，打造复合型、创新型的高素质技能型人才培养模式。
一、实践教学现状分析
专业理论知识是一切工程实际应用的源头，但是电子信息类专业课程多数具有较强的理论性和抽象性，学生在学习过程中面对抽象的概念和复杂的理论公式会有畏惧感，容易失去专业学习的积极性。在教学环节中，针对每门专业课程开设实验、课程设计和实习可以使教学内容更形象，增强学生对理论知识的理解，因此实践教学必不可少。
目前我校电子信息类专业根据专业课程的类别，在信号与信息处理、电子系统设计、通信系统设计、测控与监控系统设计等方向都开设了配套的实践环节。为了充分发挥这些实践教学的作用，在一定程度上对理论学时进行了压缩，在每学期的课程理论教学后，分配了更多的学时给予专业教育实践环节，以提高学生的动手和实践能力。但是这种实践教学形式在某种程度上也存在一些局限性。
首先，每个实验或实习都仅是针对一门或两门课程而设计的，例如对于单片机课程开设了单片机应用实习，对于通信原理和移动通信课程开设了通信系统仿真实习，对于微波技术与天线课程开设了天线仿真与设计实习，对于数字信号处理课程开设了DSP应用实习等等，这种实践设计方法可以提高学生对于该门课程或该方面涉及到的专业知识的理解，但是对于一个完整的工程实践需要的是多方面课程的综合体现，所以此实践教学方式还具有一定的局限性。
其次，由于信息科学技术属于IT产业，发展极其迅速，新技术、新方法不断涌现，因此需要对电子信息类专业教师提出更高的标准和要求，要对专业实践教学内容及时更新，才能达到课程教学内容新颖，与实际联系紧密的特点，充分体现CDIO工程教育模式对人才的培养。
二、CDIO实践教学改革思路
1.案例式综合教学
在CDIO工程教育背景下，为体现出工程应用性的特点，拟采用案例式综合教育方式作为实践教学的新尝试，即在学生掌握了一定的专业基础知识后，将多门专业课程知识融合，以工程案例的形式作为实践题目。学生们以团队的方式从案例整体构思开始，通过查阅相关文献资料，初步确定工程系统框架，在此环节中学生们需要结合多门课程所涉及到的知识点才能确定整体流程。以学期或是学年为研究时限，根据兴趣选择案例题目，在整个设计和实施环节中学生们可以带着问题来选择与学习专业相关课程，从而有效提高学习积极性，锻炼团队间的分配和协作能力。该案例式教学方式的实现也需要学校能在制度上给予大力配合，如实践地点实验室的开放使用，学生可以更宽范围的自主选课，同时实践过程转化为专业课程学分的有效性等。
以射频识别系统（RFID）的设计作为案例进行教学分析：在构思阶段要自学射频识别系统的基本原理和整体架构，它是由电子标签、读写设备和应用系统三大部分组成，如图1所示。在设计阶段，为了进一步具体实现射频识别系统的各功能模块，必须要设计系统的控制器、编码器、调制器、本地振荡器、发射器、接收器、存储器、天线等，因此一个完整的系统实际包含了很多个微单元。在实施阶段，根据所设计电路图，利用电子元器件搭建实物射频识别系统，焊接、测试、调试电路，实现系统功能指标。在运行阶段可以将实现的射频识别系统应用于指定的工程案例环境中，设计上位机应用系统软件，例如射频门禁卡、小区物业管理、学生上课签到、图书馆借阅图书等系统中。此工程案例涵盖的专业课程内容包括“高频电子线路”、“单片机原理应用”、“数字信号处理”、“微波技术与天线”、“信息论与编码”、“通信原理”、“监控系统软件设计”等。 这样的案例式综合教学方式既贴近工程设计实例，又能涵盖多门专业课程的相关知识内容，可以提高学生在专业学习中的学习兴趣和动手能力，解决学习过程中学生不知专业知识用在何处的彷徨和迷茫。理论与工程案例的结合充分体现了工程教育的实践教学模式。
2.创新思维教学
所谓创新能力是指人们产生新认识、新思想，发现新问题，提出新概念、新方法，建立新理论和发明新技术、新产品的创建性、发展性和开拓性能力。[3]对于CDIO工程教育模式下的创新能力培养，即是把创新教育贯穿于工程科技人才培养的全过程中，培养出适应现代社会发展需要的创新型工程技术人才。
为培养学生的创新思维，需要改革教学模式。传统的教学模式多以讲授为主，以考试结果作为衡量标准，采取的多是被动式教学。而创新思维的培养基础是学生要具有独立的、主动的学习和思考能力，在此基础上才能具有创造能力。在教学中不能以固定模式对全部学生做整体的培养，要根据学生们的不同兴趣，鼓励多元化的学习和发展方向，例如：对实物制作感兴趣，可以注重培养其硬件电路的动手能力；对语言编程感兴趣，可以注重培养其系统的软件编程能力；对理论研究感兴趣，可以注重培养其系统算法方面的设计能力等等。
同时我校依托大学生创新创业训练计划项目和各类电子信息专业相关的学科竞赛、科技竞赛，通过参与过程可转化为综合素质学分的政策，鼓励学生积极参与，营造了浓厚的校园创新氛围。自实施创新创业训练计划项目以来，在专业导师或企业导师的指导下，学生们以团队的形式，根据兴趣自由选择创新训练项目或创业训练项目，充分激发了学生参与创新的积极性和主动性，过程中通过独立设计、发表论文或申请专利等项目，培养了学生的科研创新思维和创新能力。广泛开展大学生学科竞赛，近些年电子信息专业学生积极参与各类学科竞赛，其中包括全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、大学生物联网创新创业大赛、大学生数学建模竞赛、“TRIZ”杯大学生创新设计大赛等，通过竞赛学生们不断的发现问题并独立解决问题，该过程不仅可以学习到更多的课堂外的专业知识，锻炼学生们理论联系实际的实践能力，还可以激励学生积极创新的能力。
三、结束语
CDIO工程教育是为了培养学生的工程实践能力，具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力。基于CDIO理念，对于电子信息类专业而言，需要教师投入足够的时间和精力用于教学与指导学生，大力开展学生的工程实践活动和创新活动，同时电子信息产业发展迅速，教师要紧随该专业的发展方向对实践教学进行持续改革，才能有效地培养学生的工程应用能力。
参考文献：
[1]王永生，刘拓，章梓茂.建设有利于创新人才培养的实践教学体系[J].中国高等教育，2006，（22）：48-50.
[2]顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，（1）：11-23.
[3]邓湘，唐宁.从指导大学生创新性实验项目谈创新能力培养[J].中国电力教育，2013，（4）：27-28.
（责任编辑：孙晴）
关键词：CDIO模式；工程教育；案例式教学；创新思维教学
作者简介：朱晓明（1982-），女，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，讲师；王司（1961-），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150050）
基金项目：本文系黑龙江省教育厅教学改革项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0150-02
随着科技的进步，社会对高等人才的需求类型也在不断提高，更加注重大学生所具有的实践和创新素养，因此在高等教育教学过程中，实践教学环节得到了各高校更多的重视和改革研究。所谓实践教学是相对于理论教学而言的一种教学形式，是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径，是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节，是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。[1]传统的实践教学一般是指教学环节中的实验、课程设计、实习、毕业设计等，虽然能在一定程度上与所学的理论知识相结合，但是多偏重于所学知识的验证，而脱离了真实的工程背景。因此这种传统实践培养模式可以加深对抽象概念和理论知识点的理解，但是对学生的工程和创新意识所起到的作用甚微，学生还是无法了解到所学知识与真实工程之间的联系，仍会认为所学无用。
针对高等教育的现状，黑龙江工程学院（以下简称“我校”）力求不断改革和创新，成为首批加入教育部“卓越工程师教育培养计划”模式的试点高校，推行CDIO工程教育人才培养模式，以建设特色应用型本科院校为目标。CDIO工程教育模式代表构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）、运行（operate），它体现了现代工程师所应具备的服务于现代工业产品从构思、设计、实现到运行的全过程所必须拥有的基本能力。[2]CDIO工程教育理念就是要以此全过程为载体，更新教育教学观念，改革人才培养模式和体制，强化实践教学改革，培养学生的工程能力和创新能力，打造复合型、创新型的高素质技能型人才培养模式。
一、实践教学现状分析
专业理论知识是一切工程实际应用的源头，但是电子信息类专业课程多数具有较强的理论性和抽象性，学生在学习过程中面对抽象的概念和复杂的理论公式会有畏惧感，容易失去专业学习的积极性。在教学环节中，针对每门专业课程开设实验、课程设计和实习可以使教学内容更形象，增强学生对理论知识的理解，因此实践教学必不可少。
目前我校电子信息类专业根据专业课程的类别，在信号与信息处理、电子系统设计、通信系统设计、测控与监控系统设计等方向都开设了配套的实践环节。为了充分发挥这些实践教学的作用，在一定程度上对理论学时进行了压缩，在每学期的课程理论教学后，分配了更多的学时给予专业教育实践环节，以提高学生的动手和实践能力。但是这种实践教学形式在某种程度上也存在一些局限性。
首先，每个实验或实习都仅是针对一门或两门课程而设计的，例如对于单片机课程开设了单片机应用实习，对于通信原理和移动通信课程开设了通信系统仿真实习，对于微波技术与天线课程开设了天线仿真与设计实习，对于数字信号处理课程开设了DSP应用实习等等，这种实践设计方法可以提高学生对于该门课程或该方面涉及到的专业知识的理解，但是对于一个完整的工程实践需要的是多方面课程的综合体现，所以此实践教学方式还具有一定的局限性。
其次，由于信息科学技术属于IT产业，发展极其迅速，新技术、新方法不断涌现，因此需要对电子信息类专业教师提出更高的标准和要求，要对专业实践教学内容及时更新，才能达到课程教学内容新颖，与实际联系紧密的特点，充分体现CDIO工程教育模式对人才的培养。
二、CDIO实践教学改革思路
1.案例式综合教学
在CDIO工程教育背景下，为体现出工程应用性的特点，拟采用案例式综合教育方式作为实践教学的新尝试，即在学生掌握了一定的专业基础知识后，将多门专业课程知识融合，以工程案例的形式作为实践题目。学生们以团队的方式从案例整体构思开始，通过查阅相关文献资料，初步确定工程系统框架，在此环节中学生们需要结合多门课程所涉及到的知识点才能确定整体流程。以学期或是学年为研究时限，根据兴趣选择案例题目，在整个设计和实施环节中学生们可以带着问题来选择与学习专业相关课程，从而有效提高学习积极性，锻炼团队间的分配和协作能力。该案例式教学方式的实现也需要学校能在制度上给予大力配合，如实践地点实验室的开放使用，学生可以更宽范围的自主选课，同时实践过程转化为专业课程学分的有效性等。
以射频识别系统（RFID）的设计作为案例进行教学分析：在构思阶段要自学射频识别系统的基本原理和整体架构，它是由电子标签、读写设备和应用系统三大部分组成，如图1所示。在设计阶段，为了进一步具体实现射频识别系统的各功能模块，必须要设计系统的控制器、编码器、调制器、本地振荡器、发射器、接收器、存储器、天线等，因此一个完整的系统实际包含了很多个微单元。在实施阶段，根据所设计电路图，利用电子元器件搭建实物射频识别系统，焊接、测试、调试电路，实现系统功能指标。在运行阶段可以将实现的射频识别系统应用于指定的工程案例环境中，设计上位机应用系统软件，例如射频门禁卡、小区物业管理、学生上课签到、图书馆借阅图书等系统中。此工程案例涵盖的专业课程内容包括“高频电子线路”、“单片机原理应用”、“数字信号处理”、“微波技术与天线”、“信息论与编码”、“通信原理”、“监控系统软件设计”等。 这样的案例式综合教学方式既贴近工程设计实例，又能涵盖多门专业课程的相关知识内容，可以提高学生在专业学习中的学习兴趣和动手能力，解决学习过程中学生不知专业知识用在何处的彷徨和迷茫。理论与工程案例的结合充分体现了工程教育的实践教学模式。
2.创新思维教学
所谓创新能力是指人们产生新认识、新思想，发现新问题，提出新概念、新方法，建立新理论和发明新技术、新产品的创建性、发展性和开拓性能力。[3]对于CDIO工程教育模式下的创新能力培养，即是把创新教育贯穿于工程科技人才培养的全过程中，培养出适应现代社会发展需要的创新型工程技术人才。
为培养学生的创新思维，需要改革教学模式。传统的教学模式多以讲授为主，以考试结果作为衡量标准，采取的多是被动式教学。而创新思维的培养基础是学生要具有独立的、主动的学习和思考能力，在此基础上才能具有创造能力。在教学中不能以固定模式对全部学生做整体的培养，要根据学生们的不同兴趣，鼓励多元化的学习和发展方向，例如：对实物制作感兴趣，可以注重培养其硬件电路的动手能力；对语言编程感兴趣，可以注重培养其系统的软件编程能力；对理论研究感兴趣，可以注重培养其系统算法方面的设计能力等等。
同时我校依托大学生创新创业训练计划项目和各类电子信息专业相关的学科竞赛、科技竞赛，通过参与过程可转化为综合素质学分的政策，鼓励学生积极参与，营造了浓厚的校园创新氛围。自实施创新创业训练计划项目以来，在专业导师或企业导师的指导下，学生们以团队的形式，根据兴趣自由选择创新训练项目或创业训练项目，充分激发了学生参与创新的积极性和主动性，过程中通过独立设计、发表论文或申请专利等项目，培养了学生的科研创新思维和创新能力。广泛开展大学生学科竞赛，近些年电子信息专业学生积极参与各类学科竞赛，其中包括全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、大学生物联网创新创业大赛、大学生数学建模竞赛、“TRIZ”杯大学生创新设计大赛等，通过竞赛学生们不断的发现问题并独立解决问题，该过程不仅可以学习到更多的课堂外的专业知识，锻炼学生们理论联系实际的实践能力，还可以激励学生积极创新的能力。
三、结束语
CDIO工程教育是为了培养学生的工程实践能力，具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力。基于CDIO理念，对于电子信息类专业而言，需要教师投入足够的时间和精力用于教学与指导学生，大力开展学生的工程实践活动和创新活动，同时电子信息产业发展迅速，教师要紧随该专业的发展方向对实践教学进行持续改革，才能有效地培养学生的工程应用能力。
参考文献：
[1]王永生，刘拓，章梓茂.建设有利于创新人才培养的实践教学体系[J].中国高等教育，2006，（22）：48-50.
[2]顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，（1）：11-23.
[3]邓湘，唐宁.从指导大学生创新性实验项目谈创新能力培养[J].中国电力教育，2013，（4）：27-28.
（责任编辑：孙晴）