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1、CDIO-OBE 工程应用型人才培养模式在电子信息类专业教学中的应用探索 学科分类：高等教育 课题类别：重点课题 关键词：CDIO-OBE，电子信息，应用型 预期研究成果：研究报告 课题设计论证 1、问题的提出、课题界定、国内外研究现状述评、选题意义与研究价值。1.1 问题的提出 在以信息技术为基础的新经济形态下，教育部适应时机地在工程教育的关键转折点提出了全面振兴本科教育的新要求，推动全国高校掀起一场“质量革命”。随着“中国制造 2025”和“互联网+”等战略部署的实施，对电子信息技术的人才需求越来越高，这也对电子信息工程专业的人才培养质量提出了更高的挑战。然而，目前的电子信息工程专业人才培
2、养体系仍存在如下问题:(1)专业人才培养目标表述针对性不强。传统工程教育目标较模糊，不能反映学校的定位和专业的特色，对复杂工程问题的认识不够深入。(2)实践教学与社会需求脱节，具有工程应用背景的专业教学环节相对薄弱。实践教学环节是应用型人才培养的关键过程，也是培养学生解决复杂工程问题能力的重要体现，同时也是工程认证所强调的重要内容。现有实践教学大多停留在对基本原理的验证，达不到提高学生实践创新能力培养的目的。(3)教学方式和评价考核形式单一，学生自主学习性较差。当前的授课方式过于强调书本知识的掌握，不注重知识的实际应用，不能通过工程案例引导学生的创造性思维。考核方式仍以传统考试为主，过程评价和
3、形成性评价相对较薄弱。1.2 课题的界定 新工科背景下把 CDIO 工程应用型人才培养模式运用于电子信息类专业课程教学中，CDIO 即为构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），借鉴 OBE（Outcome-based education）教育模式，选取能够满足教学大纲，综合性较强的工程项目，按照 CDIO 工程教育理念，对教学组织实施、评价体系等各个环节进行改革。1.3 国内外研究现状述评 以结果为基础的教育（outcome-base education，简称为 OBE），自 1981 年由斯派迪（William G.Spady）创设
4、以来受到国内外教育学界的追捧。美国工程教育认证协会全面接受了 OBE 理念，并将其与 CDIO 整合在其工程教育认证标准中，在 OBE 教育系统中，教育者必须清楚地了解受教育者毕业后应该达到的能力和水平，然后寻求设计适当的教育结构，以确保学生达到这些预期目标。目前，我国有 1100 多所本科高等院校开设 1.9 万多个工科专业，在读约 550 万人，毕业生高达 120 多万人。据统计，截至 2017 年底，全国 198 所高校 846 个工科专业通过了工程教育专业认证，这方面存在的问题主要是在工程实践能力不足、工程创新能力缺乏、团队合作与沟通能力欠缺等方面。针对目前电子信息工程系开展的课程调查
5、发现，现有专业课程结构中存在的主要问题有：（1）课程结构松散，相对独立，课程建设与改革只针对单一课程进行，没有形成相对联系和对学科建设的支撑度。（2）课程结构忽视实践类课程与实践环节所占比例，脱离实际工程需求，课程数量和内容偏离工业实践，不利于新时代下工程能力的培养与整体课程结果的综合化和系统化建设。（3）整体课程组织原理与时序安排没有形成系统化，未能体现课程难易递进度与相互支撑度的关系。目前，国内学者基于 OBE 理念从专业建设、课程建设、人才培养、教学模式改革、教学设计、实验室建设、成人教育或教师培养等方面进行了不同程度的研究，但是在具体的工程实践落实上还有欠缺。1.4 选题意义与研究价值
6、 高等教育发展水平是国家发展水平和发展潜力的重要标志，工程教育与产业发展紧密联系、相互支撑。新工科建设是新型的工程教育发展模式，目的是培养面向未来新技术和新产业发展、具备更强创新能力、跨界整合能力的新型科技人才，推动学科交叉融合，构建工程教育背景下的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系。为了积极响应教育部高等教育司的相关政策，配合落实教育规划与创新产学合作育人机制，地方高校应该明确培养理念（新理念）：以培养能力为核心，以未来职业方向为导向的专业教育与职业倾向的双重结合，培养新时代高水平的应用型人才，从而形成具有地方工科院校电子信息工程专业特色的实践教学体系（新体系），培养具有国际视野的应用型
7、工程技术人才。以专业认证 CDIO-OBE 理念指导与引领课程教学，追求立足人才培养目标与毕业要求达成，对接专业认证质量标准的课程教学质量，强化应用型专业人才培养的内涵与效益必将成为未来高等学校教学改革的重点。2、课题研究目标、研究内容、研究重点和创新之处。2.1 课题研究目标 CDIO 工程应用型人才培养模式在电子信息类专业教学中的应用探索，应当以成果为导向，是对教育教学体系按照培养目标、毕业要求、课程体系进行反向设计，教学出发点要以最终达成培养目标为前提，实现由“分数”到“能力”的转变。同时，建立完善的基于评价的持续保障机制。按照 OBE 的反向设计原则，结合学校服务地方经济发展和社会需求
8、的定位，对电子信息工程专业的人才培养目标进行优化。2.2 研究内容 CDIO 教育模式包括“1 个愿景”“1 个大纲”和“12 条标准”这三个核心文件。“1 个愿景”是指为学生提供的工程教育是建立在真实世界的产品和系统的背景下，以产品的构思设计实现运行过程为载体，让学生完成工程项目。“1 个大纲”是将学生要达到的能力分别在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面上，以逐级细化的方式，将工程师必须具备的各种能力表达出来，使工程教育改革更系统，具有更加明确的方向性。“12 条标准”为专业目标、教学计划、实践场所、教师能力提升、学生考核等提供了检验标准，用于衡量和检验 CDIO 教
9、学模式的实施效果，使得工程教育改革具体化、可操作、可测量。2.3 研究重点和创新之处 本课题的创新之处在于，按照 CDIO-OBE 教育模式，以产品设计开发的全生命周期为载体，按照“构思、设计、实现、运行”的思路，指导学生循序渐进地完成一个个经过精选的、适合于学生的工程项目，使学生在完成项目的过程中学习工程基础知识，提高职业技能与职业素质，培养团队精神和工程项目开发能力，然后再运用这些知识和能力去解决新的工程实际问题，从而提高学生自主学习的能力，以适应工作环境和技术的发展变化，实现电子信息类专业人才的培养目标，培养出较强创新能力和实践能力的高素质复合型人才。3、研究思路、研究方法、实施步骤。3
10、.1 研究思路 针对目前电子信息工程专业教育模式的问题，通过查阅国内外工程教育文献和标准、学习电子信息工程教育实践文献、分析国内外电子信息工程教育典型案例，同时结合工程教育认证和国家新工科发展的需求，为电子信息工程专业系统构建一个可以长效运行、以集成为特征的 CDIO 工程教育模式，后续对电子信息工程教育模式进行实践改进和适用性分析。具体研究思路如下：（1）现有电信专业教育模式的问题分析。首先，调研目前国内电子信息工程专业的宏观背景（学校数量和分布、招生数、专业性质等）。其次，选取电信领域主要产业和科研进行分析，选取有代表性的企业、研究机构作为用人单位，进行电信专业毕业生能力的问卷调查。最后，
11、并通过数据统计、高校专家访谈等方法，确定目前电信专业在传统教育模式下的主要问题。（2）电信专业工程教育模式的研究构建。首先，对工程教育从宏观、微观方面进行定义、通过文献和工程教育标准调研，确定工程教育模式构建的研究范围。其次，选取国内外电信专业教育典型案例进行分析对比，同时调研近五年国内电信专业教学改革项目，明确电信专业工程教育模式的构建分类。最后，通过收集、分析国内高校电信专业培养方案，通过专家访谈，进行电信专业工程教育模式的研究构建。（3）电信专业工程教育模式的评价与实践改进。首先，针对近三年在校与毕业学生进行工程教育模式的各要素重要性和教育达成度的问卷调查，统计各要素达成度雷达图，对各要
12、素进行重要性排序。其次，通过德尔菲教育专家访谈法，确定各要素差距问题的主要原因和优化方案。第三，邀请专业教师对专家优化方案的可行性进行评价，确定后续实践重心，策划电信专业工程教育模式的培养方案。第四，通过产学合作办学方式，共建具有顶端课程设计教学体系的电信专业校外实训基地。最后，对电信专业 CDIO 工程教育模式构建和实践工作进行总结、指出不足和后续工作展望。3.2 研究方法 文献调研法：通过查阅 CDIO 教育模式的相关文献和标准，搜集与研究内容相关的资料，对 CDIO-OBE 工程教育模型架构和要素做梳理。通过查阅相关文献，搜集相关资料，学习并且分析总结前人的研究成果，为课题研究提供基础性
13、支持。案例分析法：通过分析国内外不同高校电子信息工程教育的实践案例，证实模型框架，并为后续 CDIO-OBE 工程教育模式构建工作提供依据。调查问卷法：针对构建要素，制定详细的调查问卷，进行定量描述，按比例发放，力求调查对象在时间跨度和区域范围的全面覆盖。专家访谈法：确定访谈的目标和内容，按比例选取教育、产业、科研的相关专家，采用德尔菲专家评定法，进行模式构建和实践方案优化。雷达图分析法：针对本专业在读、毕业学生进行工程教育构建要素的重要性和达成度统计，建立雷达图，分析达成度差距的主要问题。3.3 实施步骤 CDIO-OBE 工程应用型人才培养模式在电子信息类专业教学中的应用拟计划从四个阶段开
14、展，实现步骤见图 1-1。图 1-1 实施步骤 第一阶段-构思（2020.12-2021.02）1、学习理论知识，进行文献调研，专业调研和毕业生能力调查，更进一步明确研究目标、内容，邀请有关专家分析课题并指导课题。2、合理分配各项目组成员承担的项目任务，制定“课题组例会”制度，定期开会，交流课题实施情况，调查研究计划。第二阶段-设计（2020.02-2021.06）1、国内外电子信息工程 CDIO 教育案例分析，本专业目前的教学情况统计分析，形成调研报告。2、提出电信专业工程教育模式，修订培养目标、课程体系、教学方法，修订教材，形成自编教材。第三阶段-实现（2020.06-2021.10）1、
15、将第二阶段制定的工程教育模式应用在校电信工程专业中，并通过学生授课教师的调查问卷、专家论证等方式，发现该教育模式存在的问题，并进行改进。2、校企联合办学中，根据结果为导向的思路，进行毕业生所需能力到课堂的及时反馈，进一步对教育模式进行完善。第四阶段-运作（2020.10-2021.12）通过前面三个阶段的工作，为电子信息工程专业系统构建一个可以长效运行、以集成为特征的工程教育模式。4、主要参加者的学术背景、前期相关研究成果、核心观点等。课题负责人，2013 年毕业至今一直从事电子信息工程系一线教学工作，注重教学改革，积极惨叫各项教研活动，曾荣获“优秀青年教师”称号。2018 年 3 月，申报的
16、课题机电专业“三重融合”人才培养模式研究荣获湖北省教学成果奖二等奖。并主编电路、信号与系统（上）和电路、信号与系统（下）两本教材，参编通信原理简明教程。双师型教师建设方面，积极响应集团的号召，2016 年 7-8 月利用暑假期间在控制技术有限责任公司进行为期两个月的挂职锻炼。挂职锻炼期间，严格要求自己，根据上级领导的要求完成了交办的各项工作任务。注重锻炼实践，理论实际结合，找准教学与工作实际间的差距，认真总结，反思教学，为更好的教学找准了方向。也为电子信息工程专业的教学改革，课程设置，专业建设，培养应用技术型人才积累了一些经验。课题负责人主持校级教研项目 2 项，省级软科学创新专项 1 项湖北
17、省车联网物理层通信与交通发展对策研究，作为骨干负责申报湖北省优秀中青年创新团队 1 项。作为项目骨干参与湖北省自然基金面上项目-“多跳无线局域网络路由算法及仿真研究”1 项，参与省级教研项目-“应用技术性高校大学生创新实践基地运行管理机制研究”1 项。作为主力申报湖北省楚天学者设岗学科，并成功获批；参与产学合作协同育人项目-“ICT 技术大学实习实训”，协助申报 2016 年度湖北省本科高校“荆楚卓越人才”协同育人计划，协助申报湖北省高校省级实习实训基地建设，以上平台建设均已获批。以第一作者发表SCI 收录论文 3 篇，EI 收录论文 3 篇，一般期刊 3 篇，发明专利 1 项，实用新型专利
18、1 项。项目成员，从事通信电子方面教育和研究工作十几年，主要讲授了信号与系统数字电子技术模拟电子技术电路设计与制板等多门专业理论课。主编教材一本数字电子技术应用教程，参编模拟电子线路电路分析高频电子线路等多本教材。发表教学改革论文Multisim 仿真技术在数字电子技术教学中的应用和专业论文Mobil Communication Inter-Symbol Crosstalk Cancellation Based on Calman Digital。主持了校级教学改革项目“应用型高校基于 CDIO 模式的数字电子技术 教学改革”，参与了湖北省软科学项目湖北省车联网物理层通信与交通发展对策研究、湖
19、北省高等学校优秀中青年科技创新团队项目快速信道建模与分析等多个省级项目。项目成员，从事软件研发和教育事业十余年。研发方面主要承担了多家企业的零售业 ERP、互联网电子商务网等项目的需求分析与测试管理工作。教育方面主要讲授了Java 开发技术与通信工程实践传感器技术与应用智能手机操作系统电工与电子技术及其应用等多门专业理论课，参编通信原理简明教程、数字电子技术应用等重要教材。发表教学改革论文基于 Java Web 框架的项目教学改革探讨，专业论文基于虚拟网络的智慧校园上网解决方案。发表实用新型专利一种可调解式电信通信服务器支撑座、一种便携式移动通信终端。并获得第七届“创新杯”大学生课余科研立项活
20、动优秀指导老师。主持了校级教学改革项目“基于 Java Web 框架的项目教学改革探讨”，其成果纳入通信系统类专业课程群建设体系。还参与了“湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队”，“应用型高校基于 CDIO 模式的数字电子技术 教学改革”等教、科研项目。项目成员，主编并出版教材高频电子线路（北京邮电大学出版社）、MCS-51 单片机原理及应用（北京大学出版社）、51 单片机原理及产品设计（华中科技大学出版社）；第一作者发表论文单片机课程教学实践创新改革探讨、Multi-channel Stepping Motors Driven Based on SCM(EI 检索)、Design of Mo
21、bile Communication Non Intersymbol Interference System based on Calman Filter and PID Control等。主持了校教材建设项目 2 项（MCS-51 单片机原理及应用 教材立项及单片机智能电子产品设计指导教材立项），课程群建设项目 1 项（“单片机控制系统类专业课程群建设”），参与省级科研项目两项（“湖北省车联网物理层通信与交通发展对策研究”及“快变信道建模与分析”）。经过本项目组成员的努力，我校“信息与通信工程学科”2012 年获批为湖北省重点培育建设学科，并在 2016 年 1 月获批为“楚天学者计划”设岗
22、学科。2016 年 12 月“实习实训基地”获批为湖北高校省级实习实训基地。2016 年 12 月电子信息工程专业“荆楚卓越工程师”计划获批 2016 年度湖北省普通本科高校“荆楚卓越人才”协同育人计划项目。目前在研的校级项目有：“单片机控制系统类专业课程群建设”、“数字电子技术应用教程”和“基于 Java Web 框架的项目教学改革探讨”。2019 年 8 月，本校电子信息工程专业获批为湖北省一流本科专业建设点。经过多年的积累，本课题组成员共主持电子信息类专业教改项目十余项，发表相关教改论文二十余篇，教材十余本。本项目组所有成员一直积极集聚优质教育资源，优化人才培养机制，着力推进与政府部门、
23、企事业单位合作办学、合作育人、合作就业、合作发展，强化实践教学，不断提升人才培养的目标达成度和社会满意度。重塑电子信息工程专业人才培养理念，提出了“融合普通教育和行业需求的人才培养方案、融合学校平台和校外资源的人才培养过程、融合实践教学与顶岗实习的实习实训基地建设”的“三重融合”人才培养模式。5、开展本课题研究的主要参考文献。1庄慧敏,张绍全,刘兴茂,张江林.面向 CDIO 工程教育模式的电路分析基础教学改革探究J.教育教学论坛,2020(30):176-177.2袁贵珍.关于电子信息工程专业教学改革及人才培养模式J.中国新通信,2020,22(09):230.3郝建军,王卓鹏.基于 OBE
24、理念的电子信息类专业毕业设计的改革与实践J.教育现代化,2020,7(35):88-90.4郑煊,刘萌.CDIO 工程应用型人才培养模式在电子信息类专业教学中的应用探索J.齐鲁师范学院学报,2020,35(02):33-38.5唐亮,边倩,林智慧.基于 OBE 的民办高校双创人才培养模式的研究J.电脑知识与技术,2020,16(05):135-136.6王凤随,肖敏.基于 OBE 的电子信息工程专业人才培养模式改革J.辽宁科技学院学报,2020,22(01):24-25.7唐亮,张卫钢,张慧娥.基于 OBE 理念的“信号与系统”课程教学改革与研究J.微型电脑应用,2019,35(12):61-
25、62.8秦庆霞,郝魁红.基于产出的教育模式探索以“电路与电子技术课程”为例J.教育教学论坛,2019(47):145-146.9李涟凤,缑新科,林洁.基于 OBE 理念的电子技术实践教学模式的改革探索J.教育现代化,2019,6(86):135-137.10田亚楠,刘婉妮.工程教育专业认证背景下民办高校电子信息类专业人才培养模式的改革与实践J.物联网技术,2019,9(10):113-114.11王创新.基于 OBE 的“数字电子技术”课程教学改革与探索J.教育现代化,2019,6(84):56-57.12马睿,吕淑云,黄珊.新工科背景下行业特色型大学工程人才培养相关问题研究C.黑龙江省高等教
26、育学会.高等教育现代化的实证研究（二）.黑龙江省高等教育学会:黑龙江省高等教育学会,2019:154-159.13刘淑玉,赵永辉,杨柳松.基于 OBE 理念的信号类专业“信号与系统”课程改革的探索J.科技创新与生产力,2019(09):92-93+96.14马睿.新工科背景下行业特色型大学工程人才培养模式研究D.石油大学,2019.15肖志涛,吴骏,耿磊,张芳,王雯,刘彦北.基于 OBE 理念的电子信息类本科专业实践教学改革研究J.教育教学论坛,2018(26):117-118.16李开昕,李士心,曹阳.电子信息工程专业教学改革及人才培养模式J.教育教学论坛,2018(02):132-133.
27、17Gang-Ying Y.Exploration on the Electronic and Information Major in Local Colleges and Universities Based on CDIO Education ConceptJ.Modern Computer,2019.18 SUN Lei,WANG Hai-rong.Exploration and Practice of Electronic Information Engineering Professional Entrepreneurship Education Model Based on CDIOJ.Equipment Manufacturing Technology,2016.课题编号：8238