基于CDIO電子類創(chuàng)新實踐課程體系的探析（二）

1、    基于cdio電子類創(chuàng)新實踐課程體系的探析（二）    許宣偉+羅凱摘要： 當(dāng)前，電子信息科技的發(fā)展和革新對創(chuàng)新人才的需求越來越迫切，高校如何培養(yǎng)-具有創(chuàng)新能力的電子信息類人才成為重要的課題。本文創(chuàng)新實踐教學(xué)方法、探索多種培養(yǎng)方式。以國際工程教育理念cdio為改革基礎(chǔ)，通過電子類創(chuàng)新實踐課程體系的設(shè)計與實施，以閉環(huán)式項目為中心，橫向引入模塊化新技能和知識，讓學(xué)生較早建立項目的系統(tǒng)工程意識和大局觀，有利于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)。一、研究的背景我國要實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，強調(diào)創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置。以創(chuàng)新

2、的新成果為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高社會生產(chǎn)力開辟新的空間，以科技改革發(fā)展的新突破實現(xiàn)經(jīng)濟社會發(fā)展的新躍升。要完成此發(fā)展戰(zhàn)略的根本出路在于科技創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新和品牌創(chuàng)新。如果沒有創(chuàng)新能力，特別是創(chuàng)新能力的大幅提升，就難以真正完成經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整和發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。在此社會背景前提下，電子信息類科技的發(fā)展和革新，需要大量創(chuàng)新人才去推動整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?？梢灶A(yù)見的是在不久的將來，大學(xué)生會是這一領(lǐng)域的創(chuàng)新主力軍。這既是社會帶給學(xué)生的發(fā)展機遇，也是給高校教育提出了嚴(yán)峻問題-具有創(chuàng)新能力的電子信息類人才如何培養(yǎng)。為了更好地解決此問題，需遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律，深化教學(xué)實

3、踐改革，創(chuàng)新實踐教學(xué)方法，探索多種培養(yǎng)方式，才能使電子信息人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面。目前，我院對普通班級的教學(xué)方式，無法滿足我院特色班級“踐行班”（我院以創(chuàng)新培養(yǎng)為目建設(shè)的特色班級）電子類方向人才的培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：1.電子信息行業(yè)的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)，目前呈現(xiàn)出跨多學(xué)科、多種技能融合的趨勢，與以前傳統(tǒng)單一的學(xué)科有著很大的區(qū)別。對于電子信息類創(chuàng)新人才提出了更高的要求，需要具備更加全面的技術(shù)和廣泛的知識。2.針對普通班級的實踐改革很少有跨多個系、多學(xué)科的教師合作共同開發(fā)的實踐課程。以前學(xué)科之間分得比較嚴(yán)格，跨專業(yè)系統(tǒng)級的實踐項目設(shè)計較少，要么就會等到學(xué)生在大三下半學(xué)期或大四的時候

4、才有課程出現(xiàn)，這樣的結(jié)果是讓創(chuàng)新的人才的培養(yǎng)永遠(yuǎn)只是看到專業(yè)方向的某一個局部，沒有一個整體概念的認(rèn)識，讓學(xué)生不能看到每種技術(shù)在項目當(dāng)中起到的作用，不能較早地為今后學(xué)習(xí)找準(zhǔn)學(xué)習(xí)方向；如果是作為創(chuàng)新型管理的人才，則無法較早建立大局觀。3.未實現(xiàn)實踐課程之間的深度整合和實踐課程之間的內(nèi)在聯(lián)系的研究，造成實踐課程本身的設(shè)置的目地性不明確。4.如何以項目為中心，實現(xiàn)多種實踐技術(shù)的融合，并且各技術(shù)的側(cè)重點和掌握的程度都沒有進(jìn)行深入研究。6.目前缺少創(chuàng)新性實踐教學(xué)的配套教學(xué)資源，如實驗指導(dǎo)書、教學(xué)視頻和教學(xué)ppt等。7.目前缺乏創(chuàng)新人才技術(shù)交流的信息化平臺，不便于指引學(xué)生的學(xué)習(xí)方向和分享學(xué)習(xí)成果，等等。因此

5、，為了我院能培養(yǎng)出更多符合社會需求的創(chuàng)新型電子類人才，需要結(jié)合cdio和我院學(xué)生的實際情況，深入研究創(chuàng)新實踐教學(xué)體系。二、改革理念改革理念：通過創(chuàng)新實踐課程體系的設(shè)計與實施，讓學(xué)生初步能達(dá)到多種技術(shù)的融合，建立整體的概念，以模塊化的思維引領(lǐng)創(chuàng)新。改革進(jìn)入第二階段，以cdio為改革基礎(chǔ)，以閉環(huán)式項目為中心，在第一階段電子積木的基礎(chǔ)上，橫向引入模塊化新技能和知識，讓學(xué)生較早建立項目的大局關(guān)，拓展技術(shù)創(chuàng)新思維，找準(zhǔn)學(xué)習(xí)方向。在具體實施局部實踐課程內(nèi)容時注重以項目為中心，充分體現(xiàn)學(xué)生“做中學(xué)”，實現(xiàn)理論與實踐的融合。三、改革的主要內(nèi)容本次改革的主要內(nèi)容是創(chuàng)新實踐課程體系的建設(shè)，此部分實踐課程貫穿第三學(xué)

6、期和第四學(xué)期，即將投入到我院特色班級“踐行班”的教學(xué)當(dāng)中。這部分要做的主要內(nèi)容如下：1.改革小組，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)實際應(yīng)用場景，設(shè)計一個較為完整的閉環(huán)項目，利用第一階段已經(jīng)學(xué)習(xí)到的控制技術(shù)和傳感技術(shù)，橫向引入短距離通信技術(shù)、上位機編程應(yīng)用技術(shù)、app開發(fā)技術(shù)和云計算應(yīng)用技術(shù)、產(chǎn)品外觀設(shè)計應(yīng)用技術(shù)、3d打印使用技術(shù)等共同實現(xiàn)。2.控制技術(shù)和傳感器技術(shù)在第一階段，學(xué)生初步掌握了控制和傳感器的使用。但沒有具體都運用的實際的項目中去，并且所使用的傳感器較為簡單。因此，在第二階段需要解決的問題是，以真實項目為中心，提高對主控技術(shù)的深入應(yīng)用。而傳感器方面給是從第一階段的數(shù)字型升級到模擬采樣型傳感器，比如指紋傳感

7、器、土壤傳感器等。3.短距離通信技術(shù)此部分內(nèi)容，主要是以藍(lán)牙和zigbee技術(shù)學(xué)習(xí)為主。此部分內(nèi)容也是第二階段的訓(xùn)練重點。把藍(lán)牙作為整體項目中子項目的通信手段，讓學(xué)生以藍(lán)牙串口的使用為突破口，使學(xué)生迅速上手，完成子項目的通信功能，激發(fā)學(xué)生的興趣。而zigbee的使用的目的，是把每個子項目的通信進(jìn)行組網(wǎng)管理，是整個項目的難點所在。因為zigbee技術(shù)所包含的內(nèi)容較多，包含：短距離通信技術(shù)基礎(chǔ)、zigbee芯片的主控技術(shù)、zigbee協(xié)議棧的使用。但是在有效的項目整體規(guī)劃較好的情況下，能讓學(xué)生把較難的知識運用的實際當(dāng)中，并且達(dá)到較好的掌握目的。4.上位機編程應(yīng)用技術(shù)此部分內(nèi)容，主要是學(xué)習(xí)c#編程，

8、完成項目pc上位機操作界面的設(shè)計，并能實現(xiàn)串口雙向通信。主要是把第一階段所學(xué)到的知識運用到實際的項目當(dāng)中。5.app技術(shù)開發(fā)和云計算應(yīng)用技術(shù)此部分內(nèi)容，按照以前的劃分應(yīng)該是軟件專業(yè)和云計算專業(yè)的內(nèi)容。但是從電子類學(xué)科的發(fā)展，跨專業(yè)和跨學(xué)科已經(jīng)成為目前的趨勢，app技術(shù)開發(fā)和云計算應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為了電子類專業(yè)密不可分的一部分，缺少了這兩部分的內(nèi)容的電子類項目，也不能算是真正意義的閉環(huán)項目。但對于大二非軟件或云計算專業(yè)的學(xué)生，要在基礎(chǔ)較弱的情況下，如何把這兩種技術(shù)運用到具體的項目中去，也是此次改革研究的重點之一。通過大量的調(diào)研和實際測試，最終找到了解決辦法。在app技術(shù)方面讓學(xué)生使用美國麻神理工大

9、學(xué)研發(fā)的app inventor軟件做對應(yīng)的app，而云技術(shù)開發(fā)方面的訓(xùn)練主要是集中在對公有云api的開發(fā)。這樣既可以保證學(xué)生能制作一個閉環(huán)的項目，另一方面避免由于內(nèi)容太難而使得學(xué)生中途放棄。 6.產(chǎn)品外觀設(shè)計應(yīng)用技術(shù)以及打印此部分內(nèi)容，主要是學(xué)習(xí)利用soliworks設(shè)計軟件對本硬件電路外觀進(jìn)行設(shè)計，并生成3d打印文件，再利用3d打印機，打印本項目硬件的外觀。把產(chǎn)品造型設(shè)計的加入，讓項目的完整度更高，也讓學(xué)生到了下一階段有了創(chuàng)新項目想法后，自己可以完成產(chǎn)品的展示demo。7.系統(tǒng)集成與調(diào)試此部分內(nèi)容，主要是把每種技術(shù)設(shè)計部分進(jìn)行集成和調(diào)試，并對項目進(jìn)行總結(jié)和分析。8.各種課程后期深入學(xué)習(xí)的規(guī)

10、劃此部分內(nèi)容，主要是讓學(xué)生在做完項目以后，增加一個環(huán)節(jié)是，對學(xué)生感興趣的方向做專業(yè)規(guī)劃和指導(dǎo)。整個課程提倡技術(shù)的融合和整體的概念，尤其是模塊化的新技術(shù)的應(yīng)用，更是詮釋了整個課程體系的精髓：有針對性和引導(dǎo)性的培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。四、改革的特色與創(chuàng)新1.教學(xué)理念的特色與創(chuàng)新以cdio為改革基礎(chǔ)，構(gòu)建以系統(tǒng)級閉環(huán)項目為中心，多種模塊化技術(shù)的融合，引導(dǎo)學(xué)生的技術(shù)橫向延展，建立項目整體概念，拓展學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新思維，讓學(xué)生較早明確學(xué)習(xí)方向。在具體實施局部實踐課程內(nèi)容時注重以項目為中心，充分體現(xiàn)學(xué)生“做中學(xué)”，實現(xiàn)理論與實踐的融合。最終本項目的改革達(dá)到學(xué)練思三者的相結(jié)合。2.教學(xué)內(nèi)容的特色與創(chuàng)新結(jié)合一

11、個系統(tǒng)級閉環(huán)項目并結(jié)合學(xué)生的實際情況，對短距離通信技術(shù)、上位機編程技術(shù)、微信應(yīng)用技術(shù)、產(chǎn)品外形設(shè)計技術(shù)、云技術(shù)應(yīng)用等課程進(jìn)行有機的整合形成圍繞項目的實踐和理論融合，既包含技能又注重培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力、探索能力和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型課程。3.考核辦法的特色與創(chuàng)新創(chuàng)新實踐課程教學(xué)實現(xiàn)模塊化教學(xué)方式，考核方法以分段形式考核，每個階段學(xué)生自己都有屬于自己的作品，并且每個階段以“實物作品+相關(guān)報告或論文+現(xiàn)場答辯”相結(jié)合的方式進(jìn)行考核。4.教學(xué)手段的特色與創(chuàng)新采用“先實驗再分析，興趣引導(dǎo)，勤思考親探索”的引探教學(xué)法，以實例為引導(dǎo)，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、表達(dá)能力、協(xié)作能力、自學(xué)探索能力及創(chuàng)新能力。教學(xué)過程中可以采用實際案例驅(qū)動、實際項目驅(qū)動、團隊教學(xué)、分組教學(xué)、互動式、討究式、分階段、分層次教學(xué)等多種教學(xué)手段。5.改革團隊的特色與創(chuàng)新第二階段創(chuàng)新實踐課程項目的設(shè)計，改革團隊依據(jù)項目相關(guān)技術(shù)對相關(guān)專業(yè)教師的需求，團隊成員由電子信息工程、計算機技術(shù)、云計算技術(shù)和通信技術(shù)等專業(yè)的教師構(gòu)成，體現(xiàn)了跨學(xué)科的合作。教學(xué)內(nèi)容也是模塊化的。因此，教學(xué)不是由一名教師完成，而是由教師團隊共同完成，每位教師可根據(jù)自己的特長，完成相對應(yīng)的實踐教學(xué)內(nèi)容。五、結(jié)束語將cdio工程教育模式引入到電子綜合教學(xué)實踐課程的改革當(dāng)中，既適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)模式的要求，也符合電子類學(xué)生對本綜合系列課