基于CDIO的高職電子專業項目化教學探索與實踐

趙方 蘇詠梅

一、引言

CDIO工程教育理念是國際工程教育的最新研究成果。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，將工科畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面。這種教育理念和“做中學”的項目化教學要求是一致的，非常適用于高職工科人才的培養。

電子類專業是近年來高職工科專業中發展較快、實踐性很強的專業之一。筆者對高職電子專業畢業生進行了跟蹤調查，結果顯示：畢業生大多具有一定的專業技術能力，但普遍缺乏綜合解決問題的能力、系統的工程設計意識和團隊協作能力及職業能力。而“高等職業教育”具有教育、職業、高等“三維”屬性的內涵要求，因此其培養的人才規格必須是知識、能力、素質的全面發展?；谔岣邔W生職業能力的目的，在CDIO理念導向下，筆者對所在院校電子專業進行了項目化教學的探索，并在“單片機原理及應用”和“電工電子技術”課程教學中進行了實踐，取得了良好效果。

二、傳統高職電子專業教學中存在的問題

高職電子類教育應培養滿足電子企業生產、建設、管理、服務第一線需要的，具有較強實踐能力和創新能力的高級應用型人才，但目前高職電子類畢業生很難達到這一要求，原因在于：

1.教育理念與現代企業用人理念不和諧。當前，高職電子類專業教育大多采用以學科專業知識教學為中心的傳統教育理念，把傳授基本知識作為教學的主要任務，忽視對學生系統工程意識的培養，普遍存在注重傳授專業知識，忽略團隊協作能力等人文素質培養的問題。而現代企業需要的是具有創新能力、團隊協作能力及系統工程意識的人才，形成了企業用人要求和傳統教育理念的不和諧。

2.教學及評價方法與現代企業要求不和諧。目前高職電子類專業的課堂教學普遍采取以教師、教材為中心的“填鴨式”教學方法，強調理論知識的系統性，要求知其然，還要知其所以然，習慣“滿堂灌”的傳授方式，缺少師生之間、學生之間的多向交流。主要以理論知識的掌握程度（考試分數的高低）來衡量學生，并以此作為評優、評先的依據，這樣評價出來的優秀學生往往是分數高、證書多的學生。但這樣的“優秀學生”卻經不起市場檢驗，從而造成學校的“好學生”和企業要求的“好學生”不和諧。

3.實踐教學模式與企業需求不和諧。目前校內實踐環節多以實驗室驗證性實驗為主，實驗設備多為“實驗箱”或“實驗臺”，幾乎沒有學生可以自由發揮的余地。實驗項目多年不變、內容單一，缺少設計性、創新性。學生在實踐環節中只要按照實驗指導書單純地接線，根本不需要思考為什么，有何用途，如何改進等問題。這種固定的實驗模式使得學生無法自己設計實驗去驗證自己的想法，喪失了實踐的主動性，阻礙了學生興趣的發展和工程意識及創新能力的提高。這與現代企業需要的，具有系統工程意識和創新能力的畢業生是不相符的。另外，校外實踐大都在最后一學期安排學生進廠實習，實習中學生發現了自己知識的不足，但已經沒有時間去彌補了，這與高職學生“以用促學”的理念也是不和諧的。

三、基于CDIO理念的電子專業項目化教學探索

電子專業課程要求學生在掌握多科知識的基礎上，開發設計出一個完整的電子產品，而電子產品的開發是一個由構思—設計—實施—運行等環節組成的工作流程，因此電子專業應以具體的項目設計貫穿整個教學過程。據此，我們進行了電子專業項目化教學的探索：

1.更新教育理念，制訂基于CDIO工程教育觀的動態人才培養方案。應打破傳統的“教師中心”“教材中心”的教育理念，緊跟市場需求，樹立職業教育必須堅持“以職業活動為導向，以能力為目標，以學生為主體，以素質為基礎，以項目為載體”的教學理念。在教學中以具體項目的設計為主線，重視學生的創新能力、工程素質的培養和綜合性工程項目的訓練。同時為適應電子技術的發展，應不斷根據企業的需求修訂人才培養方案，建立起動態的人才培養方案管理體系（如111頁圖1所示），教師需要定期做市場調研，不斷調整人才培養方案，并建立起專門的反饋機制對畢業生的就業、工作情況進行跟蹤，找出差距，重新調整人才培養方案直至與市場需求相和諧，從而縮短學生能力和企業需求之間的差距，使高職院校和企業之間和諧發展、共同促進。

圖1 動態人才培養方案框圖

2.采用適合CDIO工程教育模式的課堂教學方法及評價方法?；贑DIO工程教育理念，我們提出了以學生為中心，教師為組織者和協調人的項目化教學的五步教學法。

第一步：基本知識的傳授。主要采用講授法輔以多媒體課件，講授時遵循“理論夠用”的原則精簡理論知識，注意前后知識點及與其他課程的聯系，引導學生用綜合知識解決問題。

第二步：案例的仿真。根據所學知識由教師提出設計項目，師生共同討論項目的解決方案，并用仿真軟件如MATLAB、Proteus、Multisim等做出電路圖進行真實環境的仿真，師生共同解決仿真中出現的問題。最后，教師對所學知識進行總結并指出其適用領域。

第三步：分組布置設計項目。教學中把一個班分成若干小組，教師根據知識點設計幾個項目讓每個小組自由選擇一個項目共同完成設計任務，也可以根據小組成員興趣愛好，自行選擇設計項目。小組成員分工協作經過方案論證、選擇系統仿真并完善系統、性價比高的仿真系統的完成、簡單設計報告的撰寫四個步驟共同完成設計項目。有條件的小組還可以利用課余時間做出實物電路系統，專業性很強的課（如單片機）要求做出實物。

第四步：資源共享。每個小組獨立講授自己項目的設計思路、仿真結果以及在設計中遇到的問題、解決的方法。其他小組可以提出疑問或更好的方案，這一過程實質是學生之間相互討論、各顯神通的過程，經過討論可以大大開闊學生解決問題的思路和知識面，從而也達到了知識共享的目的。

第五步：教師總結。對每個小組的設計做出評價，提出改進措施。

這種項目化的教學方法是以項目設計為主線貫穿于整個教學過程，使學生得到構思、設計、實現、運作（CDIO）的整體訓練。通過項目設計將整個課程體系有機、系統地結合起來，同時所需要學習和掌握的內容都圍繞項目設計這個核心，形成一個整體（如圖2所示）。圖2表明了以設計為導向的人才培養模式，這一模式讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式進行學習，同時學生的工程基礎知識、創新能力、人際團隊能力、職業道德和工程系統能力都得到了提高。這種教學模式使學生的知識、能力、素質三者協調發展，全面實施素質教育，學生最終收獲的不是一張考試卷，而是一個個仿真系統或真實電子產品。

項目教學法不能僅以考試分數來評價學生的能力，而應以學生每個項目的完成情況、創新能力以及團隊協作能力來綜合評價學生，筆試成績作為輔助參考。

3.CDIO工程教育理念下的項目化實踐教學探索。針對傳統實踐教學存在的不足，結合CDIO工程教育理念，我們提出了五階段式階梯實踐教學模式（如圖3所示），基于這一模式，必須對原有的實踐教學做出改革：

圖3 五階段式階梯實踐教學模式

第一，完善校內實訓基地，尋求有效的校企合作模式。五階段式階梯實踐教學模式的主要載體是校內實訓基地和校外實訓基地，因此，必須建立和完善校內實訓基地以供學生實踐訓練。當前大多數高職院校有校企合作企業，但大都流于形式而沒有真正落到實處，主要是由于企業從中獲益不大甚至無法獲益造成的，因此尋求能夠雙贏的校企合作模式是關鍵。例如，我院經過多年探索，形成了企業冠名班和“1+1+1”分階段培養的有效校企合作模式。

第二，更新實踐教學項目，建立遞進式的實踐模式。實踐項目的安排遵循認識實驗—基本實驗—設計性實驗—綜合實驗由淺入深的模式安排，其中的認識實驗和基本實驗是對課本基本知識掌握情況的檢驗，采用傳統實驗方式即可，而設計性實驗和綜合性實驗需根據實際情況把學生分成若干小組完成設計任務，由老師帶領學生到企業參觀電子產品的制作過程和環境或通過視頻觀看電子產品的實際工作環境和過程，從實際應用中找出設計項目自行分析設計，做到“真題真做”。

第三，建立開放性的實驗室，完善校內外實訓基地。高職院校的實驗室一般是學生上實驗課時才能進入，而電子類專業的設計過程需要大量的測量工具如示波器、萬用表等，這些儀器價格都比較高，學生無力自行購買，學生要想成功設計出電子小制作還必須有這些儀器，這一矛盾導致很多同學自己制作電子產品的愿望被消滅在萌芽狀態。通過建立開放實驗室可以解決這一矛盾，有興趣的同學可以自行購買元器件（電子元器件都很便宜，一般學生都能負擔得起），利用實驗室的測量工具進行設計。這樣既提高了設備的利用率，又使學生獲得實惠：動手能力、創新能力等得到提高。

第四，成立高質量的電子協會?，F在高職院校都有電子協會，但基本都是對收音機、電腦等的簡單維修，電子協會名不符實。CDIO理念下的電子協會應該以電子制作為主，定期舉行電子競賽。如我院從2009年開始成立了基于CDIO理念的電子協會，協會會員自行分組，進行自己感興趣的電子產品設計，協會配有教師團隊，遇到問題可以求助于老師。新會員（一般為大一新生）在老會員的幫助下，提前學習了大部分的專業課，如在上單片機課程時，參加電子協會的學生在別的同學對單片機還很陌生的情況下，就已經能熟練地進行單片機產品的設計了。

四、教學改革成功的關鍵

要想使改革取得成效，教師是關鍵，需要從以下兩方面做起：

1.加強專業課教師的工程實踐能力。高職院校普遍存在“重教學、輕科研”的現象，基于CDIO的項目化教學改革要想獲得真正的成效，必須加強專業課教師的工程實踐能力?？赏ㄟ^科研項目的研究和學校為專業課教師提供參與工程項目的機會來提高或強化教師的工程實踐能力。師資團隊通過與企業建立合作開發項目等途徑，加強老師教學設計的構思—設計—實現—運作能力，即教師教學設計的CDIO能力，同時，也使教師自身的CDIO工程實踐能力得到提升，教學中項目的引入也能真正來自于企業一線，學生所學和社會需求之間的距離更短。

2.導師制的引入。目前高職院校的學生和專業課老師的交流一般僅限于課堂，不能實現更深層次的師生交流，因此應學習本科院校引入導師制。學生從進校就開始分為幾個小組并配備專業教師，師生定期或不定期地見面溝通與交流，教師對學生進行必要的專業指導，提高和激發學生的創新意識和潛力。將學生無目標和無動力的學習轉化為有的放矢的學習，將為了考試的學習轉化為主動探索知識為主的學習。另外，導師制的引入也使得電子協會與開放性實驗室的魅力更大，學生在課外遇到的實際問題都可以找自己的導師商討，并得到及時解決。

總之，CDIO工程教育理念引入我國的歷史還不長，我們將繼續深入學習CDIO的精華，不斷完善電子類專業的教學改革，并將CDIO項目化教學理念推廣到其他學科的教學改革中，以培養出更多的適應市場需要的應用型、技能型、創新型人才。