基于IEC-CDIO理念的信息工程专业教学改革

摘要：本文在调查信息工程教学现状的基础上，指出其普遍存在创新、创业实践能力培养不足的问题，提出将创新、创业能力培养与CDIO工程教育模式相结合的IEC-CDIO(Innovation & Enterprise Capability-CDIO)教育理念，并将其应用于浙江万里学院信息工程专业改革，分析IEC-CDIO实施需要解决的关键问题，介绍IEC-CDIO教学方法，构建并全面实施了“点、线、面”一体化实践课程教学改革方案，目前已初见成效。

关键词：CDIO；创新；创业；IECCCDIO

信息工程专业的目标是培养具有信息的获取、传递、处理以及利用等方面的知识，能在信息产业等国民经济部门及国防部门从事信息系统的研究、设计、集成以及制造等方面工作的信息工程学科高级工程技术人才。

“后危机”时期，以创新促进产业升级是“中国制造”向“中国创造”转变的必由之路，培养创新创业人才是信息工程人才培养的核心[1]。但是由于传统教学体系普遍存在重知识传授、轻能力素质培养，重理论教学、轻实践教学的问题，反映在具体的教学活动中，只见教师的课堂讲授，不见学生的实践训练；反映在教学成效的评价上，只见学生的考试成绩，不见学生运用理论分析问题、解决问题的成果。毕业生走上工作岗位后，磨合期长，适应性差，不能迅速进入工作状态，难以满足实际部门对人才的要求。造成上述情况的原因是多方面的，但从教学的角度来看，主要是教学内容没有跟上技术发展，教学方法没有注重能力培养，实践教学没有充分和行业和企业结合所致。

为了解决以上问题，我们首先以高素质创新创业的信息工程人才为培养目标，立足于地方经济的行业和企业需求，通过建立大量的校外实验教学基地准

确把握行业和企业的人才需求规格，据此重构实践教学体系，引入国际工程教育改革的最新成果增强学生的工程实践能力和创新创业精神，实现与企业的无缝衔接。

1信息工程专业改革的工程教育理念

信息工程人才的培养要着眼于创新精神和创业能力的培养。在教育理念上，我们采取构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)能力一体培养的工程教育模式来设计课程体系。构思、设计、实施和运行涵盖了现代工业产品从构思研发到运行改良乃至终结废弃的生命全过程。教育理念IEC-CDIO(Innovation & Enterprise Capability-CDIO)的核心就是要以产品研发到产品运行的生命周期为载体，以验证性课程设计为知识“点”，以模块级实践课程为方向“线”，以行业、企业实际需求为应用“面”，通过“点、线、面”一体化项目贯穿整个信息工程实践教学体系，在构思和设计阶段采用“研究性教学”培养学生创新思维，以实施和运行阶段采用“合作性教学”培养学生的创业精神，从而全面提高学生的工程能力，此能力不仅包括个人的理论知识和专业技能，而且包括学生的创新创业能力[2]。

2改革的关键问题

2.1信息工程专业“点、线、面”一体化项目的设计是改革的关键

通过大量的行业调研、学生回访和专家研讨，并基于教学团队与企业长期合作的切身体会，我们最终确定了系列实践项目作为改革试点，如图1所示。

图1基于iec-cdio理念的信息工程“点、线、面”

一体化项目

其中比较有代表性的如下。

1) 嵌入式系统方向：新一代多功能智能电表系统(V-Meter)。

2) 数字媒体方向：面向3G的在线3D手机游戏(V-Campus)。

2.2一体化项目无缝融入信息工程实践教学体系关系改革的成败

首先将一体化项目针对不同课程分解成不同层次、不同内容的综合设计子项目，各子项目既相对独立，又互有关联，在理论教学中重复引用，实现实践融入理论，理论指导实践的目的。这体现了知识和实践的连续性，符合人类认知事物的规律，由易到难，化繁为简，让学生在学习知识、解决问题的过程中体验到成就感，克服畏难情绪。分解的思路如图2所示。

图2信息工程“点、线、面”一体化项目分解

以V-Meter为例，在嵌入式系统方向拟采取整体规划、分步实施的一体化实验教学设计，V-Meter在不同学期的内容和学时安排如图3所示。教师以讲座的方式对学生进行项目引导，完成模块划分和任务分配，学生借助网络资源，通过自主式学习完成产品的创新设计和工程实现。教师可以通过论坛完成师生互动中的问题指导，以点评的形式对学习行为给与具体指导，以考核的方式对学习效果进行评价指导。学生通过角色扮演体验式学习、团队攻关式协作式学习、实操训练情景式学习等方式完成“产品市场分析创新设计产品集成开发系统测试产品安装实施系统运营”全生命周期，最后给出阶段性实践报告和系统运维报告。

图3V-Meter“点、线、面”一体化实施策略

2.3具备教师资格和工程师能力的“双师型”队伍是改革成功的保障

目前，高校中大部分专业教师没有企业的实践经验，对科技的进步缺乏敏感性，不能与时俱进，只注重按教学大纲讲授知识，不注重与企业需求的紧密结合，这种现象普遍存在于普通高校的工科学生教育中[3]。所幸的是，本专业教师50%有着IT类大企业(如华为、

三星科技)工作经验，如图4所示。一体化项目由教师团队与企业多年合作的科研成果针对本专业特点转化而来，具有先天的优势。同时，一体化项目也是前期“计算机实践性课程项目化训练模式”在信息工程专业的延伸和深入，是国家CDIO工程教育模式试点项目的一部分(浙江万里学院为国家CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点单位)。

图4师资队伍结构分布图

2.4面向创新创业的开放式实验教学平台建设为改革提供环境支持

开展一体化实践课程创新性教学改革的前提是实验环境的丰富资源及其灵活可变性。但目前基于硬件的实验平台往往采取一种定式的实验或研究环境，即教师只能在有限的几种器件或线路实验板之上进行实验内容的设定或研究，学生也同样如此，这对于创新创业能力的培养极为不利。同时，实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品”认识的形成。现有的各种嵌入式系统教学实验，基本是进行固定程式的验证式实验，实验所用的元器件，线路板已选好，学生所做的工作仅是对实验箱连连线，使用一下测试仪器、仪表，建立学生的相应概念而已。目前的实验平台不能满足这样的训练，即：学生从有一个概念(或想法)开始，然后着手电路原理图的设计、编写程序代码、调试、PCB设计，最后形成产品的整个开发过程。学生通过传统实验手段所得到的训练是片面的、局部的，其对产品开发过程的认识并不深刻，这也是导致学生所学不能所用的根本原因所在。虽然现有实验室建设已相当完备(如图5所示)，但是无论是创新创业还是CDIO，其实践过程都是相对长期的，贯穿了课内到课外。学生对某一课程实验的兴趣往往需要一段较长时间的培养才能产生，但现有的课程实验由于场地不能随时随地对学生开放，并且开放的时间也非常有限，就不能很好地激发学生的实验兴趣，另外其创新思维能力的培养也受到同样的限制。

图5开放式实验教学平台建设

开放式嵌入式系统创新创业实验室的建立，将有效弥补基础和专业实验室的不足。例如对嵌入式系统方向，有关IT基本理论和基本知识的验证性课程设计和部分模块级实践课程可以在现有实验室进行，部分模块级实践课程和面向行业应用的一体化实践项目可以分阶段在创新创业实验室中进行。以V-Meter为例，对于大二学习C51单片机的学生，可以先进行单相单费率的智能电表开发，对于大三学习ARM嵌入式系统的学生，可以进行三相复费率的智能电表开发。对于大四毕业生，则在企业真实环境下完成多功能电表开发，从而训练了学生的CDIO能力和创新创业能力，如图6所示。