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CDIO理念实践课程教学改革研究

摘要:论文探索与研究在新工科背景下基于CDIO理念的实践课程教学模式的改革和创新,提出了以“以产出导向为原则,以质量持续改进为根本目的,项目为主线,双导师(校、企)跟踪指导,学生为主体,新工科能力培养,科学合理考核”为基本特征的实践课程教学新模式,该模式在实际应用中取得了较好的效果,同时也为新工科背景下实践课程改革提供新思路。

关键词:新工科;CDIO理念;实践课程教学改革;教学新模式

新工科(EmergingEngineeringEducation,3E)是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[1]。新工科建设是一种新的工程教育发展模式,它不仅要解决如何培养具备更强创新创业能力、跨界整合能力的新型工程科技人才的问题,更着眼于面向未来新技术和新产业发展,着力推动学科交叉融合和跨界整合,并且构建工程教育的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系[2]。新工科教育改革的一个重要方面就是以新的理念、新的结构、新的模式、新的质量和新的体系推动现有工科专业改革和创新,而人才培养的新模式、教育教学新质量是改革和创新现有工科专业课程,展开内涵式建设的发力点。实践课程教学是新工科能力的培养的重要环节,在新工科背景下,结合新工科人才培养的理念和目标改革和创新实践课程教学模式以满足社会发展对人才的需求具有十分重要的意义。CDIO工程教育理念由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院、瑞典林克平大学四所大学于2004年首创,它围绕“构思(C)、设计(D)、实施(I)、运行(O)”思路展开,以工程项目从研发到完成的全过程为载体,使学生在实践项目中学习工程基础知识,提升工程实践能力、解决复杂工程问题能力和综合创新创造能力,是“做中学”和“基于项目学习”的集中体现,与新工科回归工程之内涵具有较强的一致性[3]。

1广西科技大学通信工程工程专业CDIO培养计划框架

广西科技大学通信工程专业自2013年通过逐步引入、消化和吸收CDIO国际工程教育理念,对原有松散的实践教学体系重新解构和梳理,在小规模探索实践的基础上进行CDIO实践教学体系的本地化设计,如图1所示规划的整个实践课程培养体系主要包含三级项目,三个一级项目(通信工程认识实习项目、通信电子系统综合设计项目(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)、毕业设计)完整的贯穿于整个本科教学阶段,使学生完整地得到实践工程项目能力的整体训练,六个二级项目是核心课程群的综合,循序渐进地支撑一级项目,若干三级项目,三个层次的项目设计结合学生的创新、创造、创业能力,人际、团队交流能力培养,使得整个人才培养形成一个有机的整体。在这三个层次的项目中,CDIO一级项目实践课程综合了专业主要核心课程知识和能力,贯穿整个培养过程,是最为重要的环节。本文以培养新工科人才为目标,改革通信工程专业实践(以CDIO一级项目实践课程为例)课程教学模式,构建既有本专业特色又强调创新性,交叉融合的实践教学新模式。

2CDIO一级项目实践课程教学新模式

以新工科理念为指引重构通信工程专业CDIO一级项目实践课程教学模式,形成以“以产出导向为原则、以质量持续改进为根本目的、项目为主线、双导师(校、企)跟踪指导、学生为主体、新工科能力培养、科学合理考核”为基本特征的实践课程教学新模式。⑴以项目为主线,双导师(校、企)跟踪指导,多样化创新CDIO一级项目实践课程教学方法(如图2所示)。CDIO一级项目实践课程教学,以实践项目为载体,学生为主体,团队合作形式进行,采用基于问题的学习、运用案例教学、研讨式学习和体验式学习等多种教学方法,将理论知识与实际运用有效结合起来,引导学生在项目实施过程中进行自主探索和创新,每个CDIO一级实践项目均实行校企双师制指导,项目实施过程中,模拟企业环境、贴近工程实际加强指导,CDIO一级实践项目项目的选择将面向行业最新需求,注重专业课程与创新创业教育、学科竞赛的交叉、渗透与融合,实现实践教学的多元主体协同育人。⑵以产出导向为原则、以质量持续改进为根本目,构建CDIO一级项目实践课程的闭环教学模式。秉持“学生为中心、成果为导向、改进为目标”的理念,每个阶段的CDIO一级项目实践课程教学按计划、实施、评价、改进四个步骤循环运行,形成一个渐次提高的闭环系统(图3所示),项目以行业需求为导向,根据行业对人才知识、素质、能力的需求,制定教学目标,再根据工程教育认证通用标准要求构造出的专业课程计划与毕业要求对于矩阵确定本门课程所对应的毕业要求指标点,结合教学目标及课程必须达到的毕业要求指标点,制定本课程的教学大纲,教学大纲需要明确课程信息、课程目标、课程支撑毕业指标点及课程内容与毕业指标点对应关系、教学内容及要求、教学方法、课程考核方式及成绩评定标准、达成度评价等内容;最后,通过课程达成度评价对学生学习产出进行评估反馈,以便持续改进。⑶建立科学合理的CDIO一级项目实践课程考核体系。课程考核是检查和评价教学效果的重要手段[4]。CDIO一级项目实践课程考核由四个部分组成(如表1所示),分别是项目完成质量(50%),项目实施过程评价(30%),指导教师对小组成员个人表现评价(10%)和项目小组成员互评分(10%),四个部分的考核内容及分值构成,以项目完成质量为主、兼顾过程考核与平时成绩,注重学生专业知识、创新能力、综合素质的全面考核。

3实施与成效

以新工科人才能力培养为改革目标,构建了基于CDIO理念的实践课程教学的新模式,着重培养学生解决实际工程问题、创新创业能力、团队协作能力。该教学新模式已在我院通信工程专业15级、16级和17级开展实践,该教学模式受到了学生广泛欢迎,极大的提高了学生综合应用能力,同时为学生参加各类学科竞赛、创新创业项目奠定了良好的基础。近1年来,通信工程专业学生积极参加国家、省级学科竞赛并取得较好的成绩,获2018年第八届“赛百特杯”全国大学生智能互联创新应用设计大赛特等奖等多项国家级奖项,2018年获批国家级大学生创新创业项目4项,省级大学生创新创业项目12项,比2017年增加4项。

4结论

新工科背景下,加强实践课程教学模式的创新和改革以满足当今社会对人才的新需求具有十分重要意义。以新工科理念为指引重构通信工程专业实践课程的教学模式,形成以“以产出导向为原则、以质量持续改进为根本目的、项目为主线、双导师(校、企)跟踪指导、学生为主体、新工科能力培养、科学合理考核”为基本特征的实践课程教学新模式,该模式较好地提升了学生工程实践能力、创新创业能力和综合素质。

参考文献:

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017.3:1-6

[2]陈建义.基于“新工科”的“过程流体机械”教学方法研究[J].教育教学论坛,2017.48:154-156

[3]叶民,孔寒冰,张炜.新工科:从理念到行动[J].高等工程教育研究,2018.1:24-31

[4]冯梅琳,何学文,罗小燕,周贤娟.基于CDIO理念的测控专业实践教学创新体系[J].实验室研究与探索,2014.4:180-184

作者:宾志燕 李 炜 周坚和 单位:广西科技大学计算机科学与通信工程学院

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