基于CDIO电子类创新实践课程体系的探析（二）

许宣伟+罗凯

摘要： 当前，电子信息科技的发展和革新对创新人才的需求越来越迫切，高校如何培养-具有创新能力的电子信息类人才成为重要的课题。本文创新实践教学方法、探索多种培养方式。以国际工程教育理念CDIO为改革基础，通过电子类创新实践课程体系的设计与实施，以闭环式项目为中心，横向引入模块化新技能和知识，让学生较早建立项目的系统工程意识和大局观，有利于创新创业型人才的培养。

一、研究的背景

我国要实施创新驱动发展战略，强调创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。以创新的新成果为加快转变经济发展方式、调整产业结构、提高社会生产力开辟新的空间，以科技改革发展的新突破实现经济社会发展的新跃升。要完成此发展战略的根本出路在于科技创新、产品创新、产业创新、商业模式创新和品牌创新。如果没有创新能力，特别是创新能力的大幅提升，就难以真正完成经济结构的调整和发展方式的转变。

在此社会背景前提下，电子信息类科技的发展和革新，需要大量创新人才去推动整个

产业的发展。可以预见的是在不久的将来，大学生会是这一领域的创新主力军。这既是社会带给学生的发展机遇，也是给高校教育提出了严峻问题-具有创新能力的电子信息类人才如何培养。为了更好地解决此问题，需遵循教育规律和人才成长规律，深化教学实践改革，创新实践教学方法，探索多种培养方式，才能使电子信息人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。

目前，我院对普通班级的教学方式，无法满足我院特色班级“践行班”（我院以创新培养为目建设的特色班级）电子类方向人才的培养，主要体现在如下几个方面：

1.电子信息行业的创新和创业，目前呈现出跨多学科、多种技能融合的趋势，与以前传统单一的学科有着很大的区别。对于电子信息类创新人才提出了更高的要求，需要具备更加全面的技术和广泛的知识。

2.针对普通班级的实践改革很少有跨多个系、多学科的教师合作共同开发的实践课程。以前学科之间分得比较严格，跨专业系统级的实践项目设计较少，要么就会等到学生在大三下半学期或大四的时候才有课程出现，这样的结果是让创新的人才的培养永远只是看到专业方向的某一个局部，没有一个整体概念的认识，让学生不能看到每种技术在项目当中起到的作用，不能较早地为今后学习找准学习方向；如果是作为创新型管理的人才，则无法较早建立大局观。

3.未实现实践课程之间的深度整合和实践课程之间的内在联系的研究，造成实践课程本身的设置的目地性不明确。

4.如何以项目为中心，实现多种实践技术的融合，并且各技术的侧重点和掌握的程度都没有进行深入研究。

6.目前缺少创新性实践教学的配套教学资源，如实验指导书、教学视频和教学PPT等。

7.目前缺乏创新人才技术交流的信息化平台，不便于指引学生的学习方向和分享学习成果，等等。

因此，为了我院能培养出更多符合社会需求的创新型电子类人才，需要结合CDIO和我院学生的实际情况，深入研究创新实践教学体系。

二、改革理念

改革理念：通过创新实践课程体系的设计与实施，让学生初步能达到多种技术的融合，建立整体的概念，以模块化的思维引领创新。改革进入第二阶段，以CDIO为改革基础，以闭环式项目为中心，在第一阶段电子积木的基础上，横向引入模块化新技能和知识，让学生较早建立项目的大局关，拓展技术创新思维，找准学习方向。在具体实施局部实践课程内容时注重以项目为中心，充分体现学生“做中学”，实现理论与实践的融合。

三、改革的主要内容

本次改革的主要内容是创新实践课程体系的建设，此部分实践课程贯穿第三学期和第四学期，即将投入到我院特色班级“践行班”的教学当中。这部分要做的主要内容如下：

1.改革小组，结合物联网实际应用场景，设计一个较为完整的闭环项目，利用第一阶段已经学习到的控制技术和传感技术，横向引入短距离通信技术、上位机编程应用技术、app开发技术和云计算应用技术、产品外观设计应用技术、3D打印使用技术等共同实现。

2.控制技术和传感器技术

在第一阶段，学生初步掌握了控制和传感器的使用。但没有具体都运用的实际的项目中去，并且所使用的传感器较为简单。因此，在第二阶段需要解决的问题是，以真实项目为中心，提高对主控技术的深入应用。而传感器方面给是从第一阶段的数字型升级到模拟采样型传感器，比如指纹传感器、土壤传感器等。

3.短距离通信技术

此部分内容，主要是以蓝牙和zigbee技术学习为主。此部分内容也是第二阶段的训练重点。把蓝牙作为整体项目中子项目的通信手段，让学生以蓝牙串口的使用为突破口，使学生迅速上手，完成子项目的通信功能，激发学生的兴趣。而zigbee的使用的目的，是把每个子项目的通信进行组网管理，是整个项目的难点所在。因为zigbee技术所包含的内容较多，包含：短距离通信技术基础、zigbee芯片的主控技术、zigbee协议栈的使用。但是在有效的项目整体规划较好的情况下，能让学生把较难的知识运用的实际当中，并且达到较好的掌握目的。

4.上位机编程应用技术

此部分内容，主要是学习C#编程，完成项目PC上位机操作界面的设计，并能实现串口双向通信。主要是把第一阶段所学到的知识运用到实际的项目当中。

5.APP技术开发和云计算应用技术

此部分内容，按照以前的划分应该是软件专业和云计算专业的内容。但是从电子类学科的发展，跨专业和跨学科已经成为目前的趋势，APP技术开发和云计算应用技术已经成为了电子类专业密不可分的一部分，缺少了这两部分的内容的电子类项目，也不能算是真正意义的闭环项目。但对于大二非软件或云计算专业的学生，要在基础较弱的情况下，如何把这两种技术运用到具体的项目中去，也是此次改革研究的重点之一。通过大量的调研和实际测试，最终找到了解决办法。在App技术方面让学生使用美国麻神理工大学研发的App inventor软件做对应的App，而云技术开发方面的训练主要是集中在对公有云API的开发。这样既可以保证学生能制作一个闭环的项目，另一方面避免由于內容太难而使得学生中途放弃。

6.产品外观设计应用技术以及打印

此部分内容，主要是学习利用soliworks设计软件对本硬件电路外观进行设计，并生成3D打印文件，再利用3D打印机，打印本项目硬件的外观。把产品造型设计的加入，让项目的完整度更高，也让学生到了下一阶段有了创新项目想法后，自己可以完成产品的展示DEMO。

7.系统集成与调试

此部分内容，主要是把每种技术设计部分进行集成和调试，并对项目进行总结和分析。

8.各种课程后期深入学习的规划

此部分内容，主要是让学生在做完项目以后，增加一个环节是，对学生感兴趣的方向做专业规划和指导。整个课程提倡技术的融合和整体的概念，尤其是模块化的新技术的应用，更是诠释了整个课程体系的精髓：有针对性和引导性的培养和锻炼学生的创新能力。

四、改革的特色与创新

1.教学理念的特色与创新

以CDIO为改革基础，构建以系统级闭环项目为中心，多种模块化技术的融合，引导学生的技术横向延展，建立项目整体概念，拓展学生的技术创新思维，让学生较早明确学习方向。在具体实施局部实践课程内容时注重以项目为中心，充分体现学生“做中学”，实现理论与实践的融合。最终本项目的改革达到学练思三者的相结合。

2.教学内容的特色与创新

结合一个系统级闭环项目并结合学生的实际情况，对短距离通信技术、上位机编程技术、微信应用技术、产品外形设计技术、云技术应用等课程进行有机的整合形成围绕项目的实践和理论融合，既包含技能又注重培养学生的独立思考能力、探索能力和创新能力的创新型课程。

3.考核办法的特色与创新

创新实践课程教学实现模块化教学方式，考核方法以分段形式考核，每个阶段学生自己都有属于自己的作品，并且每个阶段以“实物作品+相关报告或论文+现场答辩”相结合的方式进行考核。

4.教学手段的特色与创新

采用“先实验再分析，兴趣引导，勤思考亲探索”的引探教学法，以实例为引导，注重培养学生的动手能力、表达能力、协作能力、自学探索能力及创新能力。教学过程中可以采用实际案例驱动、实际项目驱动、团队教学、分组教学、互动式、讨究式、分阶段、分层次教学等多种教学手段。

5.改革团队的特色与创新

第二阶段创新实践课程项目的设计，改革团队依据项目相关技术对相关专业教师的需求，团队成员由电子信息工程、计算机技术、云计算技术和通信技术等专业的教师构成，体现了跨学科的合作。教学内容也是模块化的。因此，教学不是由一名教师完成，而是由教师团队共同完成，每位教师可根据自己的特长，完成相对应的实践教学内容。

五、结束语

将CDIO工程教育模式引入到电子综合教学实践课程的改革当中，既适应现代教学模式的要求，也符合电子类学生对本综合系列课程的需求。成功地实施教学改革，不仅能够达到本课程的教学目标和满足学生对知识的需求，还能提高学生的综合素质和整体能力，为他们以后的人生之路打下良好的基础。本次改革的教学内容在具体实施过程中，也发现不足之处，我们将进一步深化课程教学改革，完成全面电子类实践教学课程改革，建立以CDIO教学理念的实践课程体系，以培养更多具有工程实践能力的電子信息专业人才。