电子信息工程专业双维度实践教学改革探究
张禹 武永华 张浩 陈雄 卓琳
摘 要：基于福建江夏学院电子信息工程专业，提出了一种结合CDIO教育模式与IEET认证标准的双维度实践教学模式改革方案。从实施效果来看，该方案有效增强了专业的实践教学效益与学生的实践水平，促进了专业整体教学水平的提升，实现了产学研一体式发展的新模式。
关键词：电子信息;多维度;实践教学;改革
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）17-0132-04
Abstract：
Based on the major of Electronic Information Engineering in Fujian Jiangxia University， this paper puts forward a two-dimensional practice-teaching mode reform scheme combining CDIO education mode and IEET certification standard. From the perspective of implementation effect， the scheme effectively enhances the practice-teaching efficiency of the major and students" practical level， promotes the improvement of the overall teaching level of the major， and realizes the new mode of integrated development of industry-university-research collaboration.
Keywords：
electronic information; two-dimension; practice-teaching; reform
工程技术人才的专业水平是一个国家的科技创新乃至国民经济发展的基础，因而定位于培养合格的未来工程师的工程类高等教育就显得尤为重要。工程教育的显著特点是注重培养学生解决實际工程问题的能力[1]。然而，长期以来，工程类本科专业教学普遍存在理论学习与实践活动明显脱节的弊病，从而导致所培养的学生“高不成，低不就”，理论知识无法与研究生相提并论，而工程技术实践能力对比职业院校又存在不足。这一现象导致产业内的企事业单位与高校专业之间的鸿沟不断扩大，一边是企业急需工程人才的缺口不断增大，一边是学校培养的工程专业学生因技术水平无法满足企业需求而只能待业或转行[2]。而同时，国家每年在工程人才培养上却花费了大量的财力、物力。从目前的实际情况来看，投入产出比不理想[3]。综上所述，如何解决工程实践教学中存在的问题，在企业与高校之间架设一座能够有效实现人才高效输送的桥梁，在当下这个倡导产教融合的时代就显得尤为重要[4]。福建江夏学院是一所定位为应用型人才培养的新建本科高校，在电子信息工程专业的建设过程中，我们结合学校的办学定位与行业对人才需求的标准，逐步认识到实践教学是应用型专业建设工作的重中之重，其他的各类教学改革均要围绕着这一核心来展开。
本文立足于福建江夏学院电子信息工程专业，提出了基于CDIO（构思、设计、实现和运作）教育模式与IEET（中华工程教育学会）认证标准的实践教学模式改革方案，以有效提升专业的实践教学水平，增强学生的专业实操能力。
一、实践教学模式改革
本研究通过开展多方调研论证工作，有效改善了电子信息工程专业在实践教学中存在的不足，引入CDIO工程教育培养模式与IEET工程认证标准，并将二者有机结合重新构建出一种双维度的实践课程体系（如图1所示），并在课程教学中充分引入CDIO教学理念，形成了结合探究式课堂教学与实践教学的教学方式[5]。
（一）双维度实践课程体系的构建
CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），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。目前，国内外从事CDIO研究工作的人们普遍认识到，必须让学生面向未来的就业与职业生涯做好准备与规划，而要实现这样的目标，必须通过CDIO这样一个系统的工程教育模式[6]。
IEET（Institute of Engineering Education Taiwan的简称，即中华工程教育学会）在世界范围内被认为是工程教育的主流认证标准。该组织目前已加入华盛顿协定、首尔协定、雪梨协定、堪培拉协定等一系列国际性教育认证协定[7-8]。
CDIO强调项目流程与课程之间的关系，注重企业项目的课程教学化演变[9]，而IEET明确了课程之间金字塔式的连接关系，从知识储备上对不同阶段的课程进行归类[10]。经过多方调查、求证与研讨，专业确定了以CDIO工程教育模式为主体，结合IEET工程认证体系中的课程层次规划，由项目结构与知识结构两个维度构建而成的一种全新的实践教学体系，具体阐述如下：
1. 面向实践课程体系（Practice Course System Oriented）的CDIO工程教育模式，让学生明确大学四年的专业学习目标。
CDIO教学模式的创新理念对于电子信息工程专业的实践课程体系来说，无疑能够得到良好地传承。本研究创新性地提出了面向实践课程体系（Practice Course System Oriented，PCSO）的CDIO工程教育模式。将专业的实践课程体系与CDIO理念相结合，以专业实践教学体系中的六个实训课程为主干，辅以课内实验课程与课外实践环节来形成一个贯穿实践教学始终的CDIO培养模式的实施。在六个主干实训课程的安排上，首先，在专业学习早期开设的《电子认知实训》中，安排专门的学时，引导学生，在参观学习之后结合自身的认识，构思出一个具有创新意义的产品的雏形，形成一个初步的产品需求方案，而后通过技术课程的深入学习，在《电子技术课程设计》《单片机课程设计》《电子系统设计实训》等实训课程中予以实现并完善，最后利用课外实践环节中诸如“挑战杯”大学生创业大赛这样的平台，与其他专业学生合作，形成产品的市场化营销方案。在这个过程中，学生就能够深刻地体会到工程项目从最初的构思到最终创造价值的全过程，真正领悟到专业实践的精髓。
2. 将IEET课程体系标准与CDIO工程教育模式相结合，让实践课程的任课教师明确课程间的脉络关系，有针对性地开展阶段性实践教学。
IEET将单一实践课程根据其在课程体系中的地位，划分为奠基石课程（Cornerstone）、核心石课程（Keystone）、顶石课程（Capstone），构成一个循序渐进的课程框架结构。所有的实践任课教师可通过这样一个结构，清晰地明确目前所担任课程在课程体系中的作用，再通过六个核心实训课程分六个不同阶段将专业所需知识结构逐一串联，并以项目实施的方式在学生的实践过程中予以呈现，从而有效提高了知识传授的针对性与目的性，也让学生能够明确阶段性的学习目标，在项目执行过程中逐步完善自己的专业知识版图，有效避免盲目性与被动性学习。
（二）结合探究式课堂教学与实践教学的教学方式
为使CDIO的培养模式能在教学实践中得到体现，专业在实践教学中采用了探究式课堂教学与实践教学相结合的新理念，具体阐述如下：一是重点更新教学观念，从过去的“以教师为中心，使学生知道什么”的传统教育观念，转变成“以学生为中心，学生学到和用得怎样”的新观念，引导学生“主动学习”;二是在教学过程中教师应提出问题引导学生思考研讨，增加主动学习和动手实践，强调分析问题和解决问题的能力，增强概念学习;三是将所有实验课全部并入相关的课程内，任课教师成为该课实验课教师之一，应主导实验内容，统筹安排课程内的实验，并针对学生参与实验的积极性不足这一现状，安排丰富的设计性与综合性实验，尽量让学生亲自动手和全身心投入进来;四是压缩授课学时，部分课程采用边讲边实验边讨论的灵活方式，让学生成为课堂上的“主动者”;五是突出培养学生的实践能力、自学能力、综合能力、交流沟通与表达能力、创新与团队合作精神;最后我们为整个培养计划设置了丰富的实践项目并辅以工业化实习，打破传统课堂的场地限制，结合各种企业车间、研发场所开展课程实践，使培养计划更显工科特色。
在课堂教学上，主要体现“构想”环节的需求分析部分，帮助学生明晰所学内容在学科知识体系中的位置，找到完善自身知识框架的方向和途径。当学生在头脑中构建并逐步丰富这个知识框架时，学习的方向性和主动性大大提高，在教师的适当引导下，课堂上也更容易呈现出轻松活跃的氛围。
在实践课程环节中，主要体现“实现”环节的验证。要求学生在课程开展之前进行课程预习，重点训练学生的工程推理能力，加强思维逻辑性;在实践过程中，一方面促使学生体验团队协作和互信互助的意义，另一方面在实践受挫之后，通过教师启发，学生自己将失败原因分析出来，有助于对相关知识的深入理解与灵活运用，真正在实践中学到真知;在实践总结环节中，应注重对各类实验实训报告的规范，不仅训练学生文字表述能力，而且要求学生在结果分析中对比实验结果与理论结果，找到差异原因，以求发现新原理、新知识，培养学生系统思考与知识探索的能力。
二、改革成效
目前，本方案已经在福建江夏学院电子信息工程专业的实践教学中实际应用与推广，基于新的实践教学体系，专业在各类科研、教学、平台建设以及学生课外实践等各方面均取得了理想成效，具体如下：
（一）专业建设平台不断迈上新台阶
以实践教学体系改革为重要支撑，在多次调研论证的基础上，结合现有师资、科研、实验室建设、校企合作等多方面的实际情况，专业申报了“福建省高校服务产业特色专业”“福建省高校整体转型——智能光电子专业群”“福建省高校实验教学示范中心”建设项目。经过省教育厅专家组的评估，目前这些省级专业建设项目均已获得了立项，表明了上级部门对专业建设水平特别是实践教学水平的认可，也为下一步专业的转型发展提供了必要的经费与政策支持。
（二）专业顺利通过了本科评估、专业评估与IEET工程认证
2016年，专业迎来了本科教学质量评估工作，专家亲临现场听取了本专业实践教学工作的汇报，对专业的实践教学体系改革成效表示满意。同年，专业还参加了省内专业评估，提交了大量关于实践教学的数据，经过省内专家的评审，本专业在全省27个开设电子信息工程专业的高校中排名第10位，在新建本科高校中位居前茅。2019年，专业顺利通过了IEET机构专家的评估，获得IEET工程教育認证。
（三）教师的教学水平与质量不断提高
专业教师通过新体系下的实践教学的磨练，及时将实践研究反馈课堂教学，促进教学水平不断提高。结合专业数据公司提供的毕业生对专业教学质量的评价可以看到，目前近两届毕业生对专业教师的教学态度、教学水平的满意度持续向好，分别达到94.4%（2019年）与97.6%（2020年）。此外，专业教师积极参加各类教学竞赛，目前已经获得了“福建省青年教师教学竞赛”三等奖1项，“福建江夏学院教坛新秀”称号1项，“福建江夏学院微课”竞赛三等奖1项。以上成绩的获得，充分肯定了本专业教师在课堂教学方面的突出表现以及在专业教学质量建设中所取得的成绩。
（四）专业整体科研水平以及学生参与科研实践的
积极性不断增强
科学实践是专业开展实践教学，培养学生实践能力的重要补充，专业教师开展科学研究不仅能带动自身实践理论与水平的提高，更能反哺教学，带领学生一起开展实践活动，形成良性循环。在这一理念的促动下，近年来，专业教师积极开展课题申报工作，成功获批国家自然科学基金项目3项，省自然科学基金项目10项，与企业联合申报并获批市、厅级课题3项，为专业的实践教学提供了大量的实践素材与经费支持。在此基础上，学生积极参加各类学科竞赛与创新创业项目。目前，学生参加各级学科竞赛，已经获得了国家级一等奖1项、二等奖2项、三等奖3项，省级一等奖21项。此外，学生在大学生创新创业活动中已经获得了8个国家级课题和10个省级课题立项。同时，学生们将所取得的研究成果以学术论文的形式发表，体现了其良好的学术能力。
（五）建立并不断健全校企联合培养模式
为了保持与行业内企业的联系，反馈行业对专业教学质量的评价，建立健全校企联合培养模式，推进专业实践教学的开展，专业近年积极开展校外实践教学基地建设工作，目前已经有福建联迪商用设备公司、福建利利普光电科技有限公司、福建力普电气有限公司三家校外合作企业获得校级重点实践基地称号，另有多家企业获得校级实践基地称号。专业与这些校外基地均建立起了稳定的实践环节联合培养机制，并配套相关制度措施，通过假期社会实践与毕业实习，让学生进入企业参与生产与研发，接受企业工程师的指导与培养。
（六）用人单位对本专业毕业生给予充分肯定
学校对近年来到校招聘本科毕业生，并与毕业生签订就业协议或劳动合同的部分企业进行了“企业对毕业生满意程度”抽样问卷调查，从电子信息工程专业毕业生用人单位反馈的数据上显示，55.4%的招聘企业对所招聘的毕业生很满意;32.6%的招聘企业对所招聘的毕业生较满意，满意率接近90%。以上数据表明，学生在新的实践教学体系下所培养出的实践能力水平与职业素养获得了行业用人单位的充分肯定。
三、结束语
本研究立足于先进的工程教育模式，开展了电子信息工程专业双维度实践教学模式构建的研究工作。研究的核心是将不同的工程教育理念在课程体系、师资队伍、实践平台等一系列标准上进行有机融合与互补，实现人才培养组织与实施方式上的创新实践。本文所阐述的改革模式能够有效提升电子信息工程专业的实践教学体系建设水平，提高电子信息类工程人才培养的质量，打破校企壁垒，充分发挥行业在人才培养中的优势，实现人才供需关系的优化。
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