基于CDIO的电子信息工程课程体系的改革与探索

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  摘 要:武汉华夏理工学院作为应用型本科院校,致力于培养具有较扎实的基础理论、较强的专业知识和实践能力、创新精神的应用型人才。为了能培养出能适应社会发展和需要的应用型技能型人才,该文以电子信息工程专业课程体系为对象,提出了基于CDIO理念的改革思路和实施方案。
  关键词:CDIO 实践教学 课程体系 电子信息工程
  中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)02(a)-0158-02
  电子信息工程专业是面向电子信息行业的宽口径专业,该专业培养适应区域经济发展和社会需要的,具备现代电子信息技术理论,通晓电子信息系统设计原理与方法,具有较强的工程技术应用能力,能在电子信息、通信、互联网、软件、广播电视等行业从事各类电子设备和信息系统的设计、开发、制造、运营、维护和管理等工作的高级应用型工程技术人才。学生主要学习信号的获取、传输、处理等基础知识,电子设备与信息系统等方面的基本理论和基本技能,接受电子技术、信息技术、计算机技术等专业应用与创新能力的基本训练,具备设计、开发应用和集成电子设备和信息系统的职业能力和基本素质。
  传统的工科教育模式已经越来越跟不上时代发展的要求,现代社会对工程师的工程实践能力、团队协作能力、交流能力、理解能力与适应能力提出了更高的要求,借鉴CDIO教育理念,强调“做中学”,改革实践教学体系,整合实践教学内容,实施项目化教学,充分发挥学生的主体作用,注重专业技能的培养,取得了良好的效果。
  CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),是“做中学”和“基于项目的教育和学习”(Project based education and learing简称PBL)的集中概括和抽象表达,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。基于CDIO理念的培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面。
  1 电子信息工程专业人才培养方案的构成
  人才培养方案是人才培养的纲领性文件,是组织教学过程、安排教学任务等教学管理工作的基本依据。信息工程学院信号处理教学团队主动适应区域、产业发展对人才的需要,不断改革创新课程内容、教学方法和手段,完善以“工学结合”为重点的“3+1、6+1+1”等特色多样化人才培养模式,积极探索产教融合、协同育人的人才培养新模式、新机制,突出应用特色和行业区域特色,在原有人才培养方案的基础上,对电子信息工程专业的人才培养方案作了优化调整。
  人才培养方案分为理论教学模块、实践教学模块、个性发展模块、素质拓展与创新创业模块、职业技能模块和综合教育模块等六大模块。其中,理论教学模块和实践教学模块是专业背景和技能训练的主要培养环节。
  (1)理论教学模块,包括公共基础课、学科基础课、专业课(含方向课和选修课)、素质拓展课。
  ①公共基础课。
  包括概论、马克思主义基本原理概论,中国近代史纲要、思想道德修养与法律基础、大学英语、大学计算机基础、大学体育、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、复变函数与积分变换、大学物理、C语言程序设计等课程。
  ②学科基础课。
  包括专业导论(电信)、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术、信号与系统、数字信号处理、单片微机原理与接口技术、通信原理等课程。
  ③专业必修课。
  包括Java应用程序设计、数据库技术、计算机网络、FPGA设计与应用、传感与检测技术、自动识别技术、嵌入式技术、智能电子信息系統设计、Android应用程序设计等课程。
  ④专业选修课。
  包括电子线路仿真设计、射频识别技术、ZigBee无线传感网技术、DSP原理及应用、电子信息工程专业英语、现代控制总线技术、图像处理与模式识别等课程。
  (2)实践教学模块,包括模拟电子技术课程设计、数字电子技术课程设计、单片微机原理与接口技术课程设计、数据库与信息系统课程设计、计算机网络课程设计、数字信号处理课程设计、FPGA设计与应用课程设计、ZigBee无线传感网技术课程设计、嵌入式技术课程设计、自动识别技术课程设计、综合实训、专业认知实习、毕业设计等。
  2 电子信息工程实践课程体系的改革
  实践教学体系由课内实践、课内实验、课程设计、认知实习、综合实训和毕业设计构成。课内实践和课程实验为课程设计服务,课程设计为毕业设计服务,形成项目驱动式、多梯次、不断线的实践教学体系。认知实习安排在第一学期,让新生对电子信息行业最新的技术、产品和应用,现代企业的管理方式,产品的生产工艺等有一个全面感性的认识,加深学生对该专业的理解,提高学生学习该专业知识的兴趣。综合实训安排在第七学期,让学生在真实的企业研发中心锻炼,全方位训练学生的方案设计能力、资源获取能力、编程能力、调试能力、文档编写能力和团队协作能力等。
  课内实践和课内实验为课程教学服务,课内实践采用理实一体,边讲、边操作的模式,让学生在课堂上及时消化教学案例和提高专业技能。课内实验以设计性实验和综合性实验为主,要求学生根据实验指导书的要求完成整体方案、硬件电路和程序的设计。
  课程设计针对技术型和应用性较强的课程开设,其内容可针对一门或若干们课程,其难度高于课内实验。为电子信息系统集成与应用和信号检测、识别与处理两个课程链服务,促进学生对课程知识点的理解,全面提高学生学习的兴趣,专业技能和应用能力。
  认知实习是实践教学环节中的重要组成部分,是实现本专业应用型人才培养的重要手段之一。通过认知实习,培养学生理论联系实际、调查研究、观察问题、分析问题以及解决问题的能力和方法,使学生对电子信息类企业的现代化生产方式、先进制造技术和管理知识、最新的产品和行业应用有一个全面、感性的认识,进而提高学生学习本专业知识的积极性和主动性,并为后续专业课程的学习打下基础。通过参观光电子博览会,让学生对行业最新的产品和应用有一个感性的认识,通过集中观看电子工艺视频让学生对电子产品的生产(手工焊、浸焊、波峰焊、SMT贴片焊接和装配),现代企业的管理方式有个全面的了解。   综合实训采用校企合作的方式,在企业研发中心进行。实训按照企业方式管理,要求学生佩戴吊牌,设有指纹考勤、视频监控。内容以项目为核心,以小组为单位,以研发为岗位,全方位训练学生的方案设计能力、资源获取能力、编程能力、调试能力、文档编写能力、团队协作能力、职业化素养等。同时融入企业新晋员工职业化训练的相关课程,让学生在真实的企业环境中实训。实训采用全方位考核机制,包括指纹考勤、现场纪律、项目完成情况、文档、答辩(理论和实践的掌握情况)等5个维度。实训考核成绩合格者颁发实习结业证书,成绩优秀者颁发优秀实习生荣誉证书。
  毕业设计是实践教学环节的重要组成部分,是对学生4年学习情况的一次全面检验和综合训练。课程设计选题以软硬结合的题目为主,融入教师的科研项目,应用性较强,应具有一定的实用价值。实施过程中,加强对指导老师和学生的管理。要求指导老师对学生每周至少安排一次毕业设计的检查和指导工作,要求学生主动和指导老师联系,切实提高毕业设计的质量。
  3 提升教师队伍的CDIO能力,以科研促教學
  教师的工程实践能力和教学能力是实施CDIO成败的关键。很多教师在理论知识方面是专家,但实际工程的经验却非常有限。学校通过内部培养和外部引进相结合的措施,全面提升教师的工程素质。
  (1)选派中青年教师到企业挂职锻炼,壮大双师双能型教师队伍。
  (2)鼓励中青年教师积极申报科研项目,将科研项目的研究成果设计成教学案例,应用到实践教学中。
  (3)把工程经验作为聘用和提升教师的考核条件。
  (4)聘请具有丰富工程经验的企业一线工程师到校兼职任教。
  通过这些措施,不仅提高了中青年教师的工程经验和科学素养,也使学生真正接触到企业一线工程师,从他们那里感受到企业文化,学习实际的工程经验和能力。
  4 结语
  从现代企业对电子信息工程人才需求出发,确定了电子信息工程专业人才培养目标,确定了注重素质教育,重视学生创新能力和团队精神培养的理念,构成了以CDIO工程教育培养模式的电子信息工程课程体系,形成了项目驱动式、多梯次、不断线的实践教学体系。这一系列的改革与探索,增强了学生的工程应用能力和专业技能。
  参考文献
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