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关键词: cdio教育理念 农村与区域发展领域 专业硕士培养
二十一世纪以来,随着我国社会经济的发展,“三农”领域对应用型和实用性的人才需求量不断增加,农业推广硕士教育中农村与区域发展领域培养的专业硕士研究生在我国“三农”领域发挥着越来越重要的作用。CDIQ是来自美国高校的一种新型教育模式,在教学中贯穿构思、设计、实现和运作四个方面,提倡教学过程中学生发挥主动性把课程理论知识运用到实践过程中,是一种理论与实践相结合的动态学习方式。为提高农村与区域发展领域专业硕士研究生的知识应用与实践能力,本文重点分析CDIO教育理念在农村与区域发展领域专业硕士培养中的应用。
一、CDIO教育理念对培养农村与区域发展领域专业硕士生的重要意义
(一)提高农村与区域发展领域专业硕士生的实践能力。
随着中央对“三农”问题的重视与我国农业经济的迅速发展,农业生产中对高层次应用型人才的需要急剧增加,农业推广专业学位招生规模不断扩大。目前,农村与区域发展领域已成为农业推广硕士教育中招生单位最多、学生来源构成最广泛的专业硕士领域[1]。农业推广专业硕士学位的教学模式不同于学术性学位,更注重实务训练,侧重于应用,因此,针对新型应用型人才培养模式改革势在必行。
CDIQ是由美国著名的几所理工学院在2004年创立的一种新型教育模式,在教学中贯穿构思(conceive)、设计(Design)、实现(implement)和运作(operate)四个方面,其教育理念是让学生主动把课程内容运用到实践中,通过学生大量参与产品研发与运行的实践活动,主动地将课程的理论与实践相结合的学习方式[2]。CDIQ教育模式是加强对学生理论知识实际应用能力的培养,CDIQ教育模式是以产品创造及生产全过程为载体,形成实践课程与理论课程之间的直接联系,提高学生学习主动性和实践参与性的培养方式。这种教学模式将学习、研究和实践有机结合,把知识与能力整合在一起,提供学生创造性运用知识的平台,培养了学生发现问题、解决问题的能力。运用CDIQ教育模式有利于重点培养农村与区域发展领域专业学位研究生成为理论和实际操作能力皆具备的专业化和实践型人才。
(二)增强农村与区域发展专业硕士生的创新意识和应用能力。
CDIQ教育培养方法改变了传统教育中单向和被动传递信息的方式,把理论与实践有机结合,让学生更多地结合实际情况从事操作、运用、分析,切实地把理论知识运用到实际农业经济活动中。CDIQ教育培养模式不仅可以提高学生对专业知识的实践能力,而且通过此模式中学生参与构思、设计、实现和运作培养在团队中的创新精神与系统掌控能力。
创新人才已成为一个国家和民族竞争力的决定性因素,如何培养创新人才已成为新时期教育界普遍关注的问题。CDIO教育模式通过对学生的“构思―设计―实施―运作”等四个层面的能力引导,在解决实际问题的过程中,学生会非常有兴趣地“主动”完成任务,并在协同工作中不断提高团队能力、创新能力、知识应用与实践能力。
二、基于CDIO教育理念的农村与区域发展领域专业硕士培养方式构建
CODI教育模式的基本理念是充分运用大学丰富的资源条件,以实践项目为主要载体,结合专业课程的理论教学,使学生从构思(conceive)、设计(Design)、实现(implement)和运作(operate)四个方面不断提高理论知识和创新能力、协作能力、适应能力[3]。基于这一理念,结合农业推广专业硕士培养要求,农村与区域发展领域专业硕士培养构建应从以下几方面着手:(1)构思:依据专业硕士人才培养目标与专业硕士生的层次及其他客观情况,构思农村与区域发展领域专业硕士教学内容、教学方法和教学形式。(2)设计:将学生的主动性和创新性理念贯彻到实践教学环节中,以学生为主体设计情景实践环节,按照能力培养规划教学内容和运作模式。(3)实现:为保障实践与理论之间有机联系,培养成为应用型人才的目标,改善教学环境、完善制度建设、合理配置导师队伍。(4)运作:建立科学合理的运作体系与研究生实践培养评价体系,实现培养能力适应中国农村经济变化的需要。
(一)明确人才定位,依据市场需求制定培养目标和方案。
CDIO教育模式就是引导学生主动参与实践活动,利用课程之间有机联系的方式培养学生的各方面能力,不仅包括学生的专业基础知识,而且包括个人的终生学习能力、团队交流能力和系统掌控能力[5]。农村与区域发展领域专业硕士是培养在现代农业经济方面具有创新和创业能力的应用型高层次人才,基于CDIO教育理念,在制订专业硕士人才培养方案时注重以培养为农村服务高层次人才为中心,坚持农业与经济的理论知识与实际为农村服务的业务能力的协调发展和综合提高,培养方案突出适合现代农业发展对人才需求的特点,在课程体系建设中贯彻应用性问题的研究,以解决现代农村与区域发展中的实际问题为主要研究内容,融知识传授与应用能力提高为一体,提高农村与区域发展专业硕士的综合素质和创新能力。
(二)增强实践环节,提高应用能力。
为适应国家对农村与区域发展领域专业硕士的需求,基于CDIO教育理念,调动学生学习积极性,通过“构思”与理论知识相关的系列可操作性的案例,模拟实际农村经济运行环境,以团队形式,“设计”案例执行的步骤,保障每位学生都参与到案例的“运行”中。这种模拟情景的案例教学,可以使农业推广和农村经济的理论知识更好地融入实践中,更重要的是可以锻炼学生的个人为农村农业服务技能,让学生主动参与到案例构建的农村经济环境中,通过“构思―设计―实施―运作”系列过程,发挥分析问题解决问题的能力,有利于农推广硕士的创新意识和应用能力培养。
农业推广硕士研究生教育的最终目的是服务农户、服务农业农村经济建设,高校应主动与当地政府、农村社区、农业企业、农村合作组织等结成产学关系,建立相应的教学实践基地。以农推广教学实践基地为载体,通过农推广专业硕士的双导师的实践指导,实践导师提供实践基地所有相关材料,农村与区域发展领域专业硕士以自组团队的形式,让学生亲身经历农村社区或农民中的实际事务,根据实地调研及考察,学生“构思”农村或农业经济发展中存在的问题,然后在导师引导下,学生根据所学理论知识,“设计”解决问题的方案,并通过可掌握的资源,有针对性地开展活动,使理论研究与社会生产实际相结合,“实施”和“运作”相应的解决问题的对策,分析问题解决的效果。通过在课内外实践中贯彻CDIO教育理念,可以培养专业硕士自主学习研究能力;可以培养专业硕士在农业领域实际分析和解决问题的能力;也可以培养专业团队协作能力、沟通表达能力和创造能力。
学位论文是培养计划中的主要内容和关键环节,撰写论文的目的在于提高研究生分析问题和解决问题的能力,学位论文突出社会性、经济性和实用性价值。将CD10理念中的构思、设计、实现、运作应用于论文写作中,极大增强论文的理论价值和实践意义。根据农村发展中的问题进行选题,结合对问题的分析,对论文内容进行设计,根据实际问题的发展状况,实现理论分析与实证分析的结合,运作论文写作全过程。根据实际问题设计论文的研究对象,在实践中得以解决,最终得出研究结论,这将对实际生产具有不可估量的价值。
(三)完善农村与区域发展领域专业硕士能力培养评价体系。
为了确保CDIO教育理念的贯彻,提高专业硕士研究生培养质量,需要加强研究生管理,完善培养评价体系建设。CDIO是一种使专业硕士各方面能力得到充分锻炼,实现知识、能力、素质协调培养的教学方法,能力培养评价体系的科学性是对农村与区域发展领域专业硕士在CDIO教学方法中获得的成效进行具体衡量。对校内项目,在学生完成基于CDIO教学方法完成的项目之后,由指导教师及其他CDIO课程组教师共同完成对学生完成项目的评估,及时给出学生反馈意见,根据项目的执行情况给出学生成绩,评析学生参与项目的作用,并肯定学生的积极性,让学生始终保持学习热情,同时要指出存在的不足,便于在后续项目学习中引起注意并加以改进。校外实践由学院与实习实践基地共同负责研究生的实施和管理,对学生评价主要由实践培养基地和第二导师具体指导。在研究生教学管理方面,为贯彻任课教师及导师实施CDIO教育理念授课或指导,实行研究生管理处、研究生培养学院和研究生会三级监控和全面评价系统。
参考文献:
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[3]祝丽杰.基于CDIO教育理念的高职院校国际贸易人才培养模式的构建与实践[J].对外经贸,2012(2).
日语专业毕业论文选题外语专业的毕业论文是本科人才培养过程中的一个重要实践教学环节,是外语人才培养不可缺少的重要组成部分。毕业论文是学生在校学习的最后阶段,也是对学生的知识、能力和素质进行综合检验的有效手段之一,是学生学士学位资格认定的重要依据。
一、明确专业人才培养目标
毕业论文在外语专业中的地位至关重要,无法取代。毕业论文的开展不能与专业人才培养目标脱节,应紧紧围绕人才培养目标开展。我们于2009年至今不定期的对日语专业的毕业生、用人单位和专家等相关人员进行了关于“日语专业人才培养与企业需求”相关的调研和访谈,同时结合我校日语专业的生源情况,将我校日语专业的培养目标定位为应用型日语人才培养,最终将学生培养成毕业后可在BPO行业、商贸企业、涉日IT企业等从事相关工作的应用型日语专门人才。从专业培养目标可以明确看出,我校日语专业培养的是符合企业需要的应用型日语人才。
二、合理定位毕业论文
要实现人才培养目标,有条不紊地开展毕业论文的工作,必须有与之对应课程对毕业论文进行支撑,而且毕业论文是大学学习的最后一个阶段,是对前期学习效果的检验和综合运用的过程,前期的课程也是毕业论文有力的支撑。我们根据CDIO教育理念设计了包含毕业论文在内的以“项目”为引导,注重能力培养的一体化专业课程能力培养体系(图1)。
CDIO代表构思(conceive)、设计(design)、实施(implement)、运行(operate),是由美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院、瑞典查尔摩斯工业大学和瑞典林雪平大学共同创立的教育改革理念,是“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO教育理念是对传统教育理念和模式的一次突破,它强调以能力培养为主线,以项目教学为模式开展实践教学,CDIO教育理念对日语教学,尤其是为以培养和提高学生能力的毕业论文工作的设计与实施提供了一种打破传统的全新教学思路和模式。
如图1所示,鱼骨图的两侧分别代表大一学年的导引项目(一级项目)和大四学年的压顶石项目(一级项目)。主鱼骨上面的三个鱼刺分别代表三个学年的二级项目。其中六个二级项目均设置在实践学期。每个二级项目的顺利开展必须由对应鱼刺上的若干个三级项目(具体课程)支撑。在一体化的项目体系中,三级项目支撑二级项目,二级项目支撑一级项目。也就是说,前期的导引项目和二级项目都支撑着大四学年的商务日语综合实训项目和毕业论文。可见,毕业论文并不是独立存在的,需要学生运用大学期间所学的知识和掌握的技能,去完成符合专业培养目标的、专业知识和能力能够得到综合检验的毕业成果。
三、能力培养
毕业论文从开题到答辩整个过程的跨度为8个月,它是对学生所学知识综合检验和能力进行综合培养的过程。我们通过对教师、在校生、毕业生和企业的问卷调查、当面访谈,以及结合毕业论文在教学体系中所处地位的综合考虑,最终比较客观地确定了毕业论文各个阶段、各个任务重点培养的能力指标。毕业论文的整个过程重点培养学生具备一定的了解日本社会文化背景的能力、行业知识及企业文化的能力,良好的日语读解和书写能力,确定主次与重点的能力,较高的日语表达、说明能力、口头表达和人际交流能力,书面的交流能力,养成批判性思维,以及实事求是的学术态度与习惯等。即对毕业论文工作进行了以能力培养为主线一体化设计。
四、总体设计
我系每一年度的毕业论文工作启动为本年度的10月中旬,结束为次年的6月上旬,历经8个月的时间。从启动时期的选题,到论文答辩、存档等工作由负责教学工作的系主任为领导小组组长,具体工作由教研室负责教学的主任负责,下设若干论文指导小组,每个小组由组长、秘书和组员组成,做到责任到人。并围绕毕业设计论文选题、指导、校外实习、教学检查、评阅、答辩和存档等环节,建立严格的管理制度,加强过程管理,提高毕业设论文质量,确保了毕业论文工作的顺利实施。我们制定了非常详细、明确的教学实施方案,规定了每个阶段的任务,提交的材料、文档提交的时间,同时各种文档和模板都有明确的要求和说明,先从制度和文档等方面,确保了思路明确、标准统一,同时也不让教师分心,确保教师将主要精力投入到指导学生上。
五、论文选题
1.选题方式
我们利用“实践教学管理平台”按照“双选制”进行选题。要求教师将自己的研究方向和能够指导的论文方向以及学生在撰写毕业论文过程中可能用到的研究方法、具体要求等信息提前录入系统。然后统一将系统开放给学生,学生登陆系统选择自己感兴趣的研究方向和指导教师,完成初步“双选”工作。根据“双选”结果,指导教师和学生共同确定题目,完成选题工作。整个过程教师都按照教学实施方案的要求和日程进行指导,并且及时做好记录,发现问题及时解决。
2.选题方向
我们要求教师和学生在选题过程中要符合专业培养目标,符合教学基本要求,注重语言能力培养。规定在传统的日语语言、文学、文化方向的基础上,主要以IT行业、旅游行业、会展行业、酒店行业、日本社会、日本经济、企业管理、商务礼仪和日语教育等应用性强、和教学联系比较紧密的选题为主。选题结合教学、科研等实际需要,符合社会发展、科学技术进步的需要,具有一定的新颖性、先进性、开拓性。通过毕业论文的撰写能够达到综合训练的目的。同时要求学生的论文题目和内容不能和近三年的选题和内容相同,题目宜小不宜大,宜具体不宜宽泛,坚持一人一题的选题原则,以保持较高的更新率。大力提倡并鼓励真实性选题。
六、结语
笔者发现一些学生由于到企业实习、进行留学准备等各种原因,不够重视毕业论文的现象,甚至也发现个别没有经验的指导教师不够重视的现象。无论毕业论文的设计多么理想,作为实施者的学生和指导教师才是关键中的关键。
参考文献:
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[2]杨秀娥.日语专业毕业论文选题过程研究[J].日语学习与研究,2012.
(一)教学计划的新旧转化
在对某独立学院工业工程专业进行探索性的研究时,首先就要在教学计划中体现CDIO理念,只有将CDIO理念融入一个专业的教学计划中,才能从根本上实现新旧专业教学计划的转化,从而使某独立学院的工业工程专业能将CDIO理念运用到每个学科、每个课程中。教学计划新旧转化图如图1所示。通过分析现有的教学计划,根据专业毕业生毕业后的能力需求,以及企业对毕业生的需求,结合CDIO标准与大纲进行教学计划的重新构思,再利用ECRS原则对现有的课程进行分析,结合现有课程的基准评估进行课程的重新设计。将构思设计的新教学计划进行实际操作、测试与评估,通过反思再次进行构思设计,并进行实践教学,在持续改进中实施符合CDIO理念的新教学计划,培养出具有实际操作能力的专业应用型人才。
(二)做中学
为了跟上社会科技的发展,提供满足企业要求的专业应用型人才,在工业工程专业进行教学任务的重新构思设计时,就要融入CDIO理念,并且将CDIO理念渗透到每门课中,让学生真正做到“做中学”。
1.注重基础理论课程教学内容,为学生的发展奠定坚实的理论知识基础。
2.进行师资建设,并且调整教师教育专业的课程内容,使之符合教育课程中实践环节的要求,更好地配合实践环节的进行。
3.增加学生自主实践课程,使学生能够通过自主实践,适应社会发展的要求,并且增强学生的适应社会环境的能力,培养学生在社会环境下的创新精神和实践能力,让学生在实践中学习,即在做中学习,全面提高自身能力。
4.明确专业发展方向,使专业的主要课程更加显著,并且通过课程设计、企业实习等实践环节,让学生有更多的机会接触到专业知识,并在实践中检验与学习,以便更好地适应企业环境。
二、课程建设
在基于CDIO理念进行人才培养时,首先要加强课程体系的构建,某独立学院将建设一个以理论基础课程、实践课程、素质教育课程为主体的课程体系。其中,理论基础课程包括公共基础课程和专业课程;实践课程包括专业实践和社会实践;素质教育课程包括公共选修课和学科前瞻讲座。在课程系统构建时,实践课程的课程量大大增多了,包括实验、实习、实训、课程设计、毕业论文等一系列实践环节都能使学生的实践能力得到提高。当然理论课程和素质教育课程也将与实践课程相互结合,相辅相成,使得基于CDIO理念的教学效果更好,更能锻炼学生的实践能力和综合应用能力,使得学生在毕业后的求职过程中体现出自己工业工程专业能力以及工业工程专业的特长,对用人单位更有吸引力。
三、基于CDIO理念的专业教学实践
(一)构建实践内容体系
以培养专业应用型人才为基本原则,在分析某独立学院工业工程专业毕业生所需的知识、能力和素质的基础上,结合CDIO理念,综合考虑工业工程专业毕业生的能力需求对各个实践环节进行构思设计,将教学实践环节构建成一个体系,根据教学实践体系,再结合ECRS原则对实践课程进行更好的编订,达到某独立学院对工业工程专业学生的培养目标。新建设的工业工程专业教学实践体系将以基础学科的实验、课堂上的教学案例和视频、专业课程设计、学科实训、社会实践和企业生产实习为主体,运用CDIO工程教育模式以及学科的交叉结合,来更好地辅助学生的实践学习,并在实践环节中增添一些辅的实践比赛、创新实践、科技大赛和企业项目管理等,让学生走出实验室,进行社会实践,提高自身的实践能力。
(二)专业教学实践
从新建立的工业工程专业教学实践体系可以看出,工业工程专业教学实践完全体现了CDIO理念对大学生的能力需求。学生在校期间,从一些简单的工程制图实训到后期的动作分析设计、产品设计、生产计划设计等,提高学生的设计能力和工程实践能力。随着学生能力的提高,可以将教学内容与工程实践相结合,让学生在专业老师和企业专业技术人员的指导下,进行项目的构思设计,并且跟进工程项目的实现过程,让学生可以看到自己设计的方案可行性以及存在的不足,让学生能更好地再次构思、设计和实现,形成一个良性的循环。并在项目的运作过程中,对项目或产品的整个生命周期有个更好认识,为以后进入企业打下基础。
四、总结
关键词:CDIO;工程教育;人才培养;通信工程
作者简介:王晨光(1981-),男,黑龙江鹤岗人,中北大学信息与通信工程学院,讲师;赵冬娥(1970-),女,山西侯马人,中北大学信息与通信工程学院,教授。(山西 太原 030051)
基金项目:本文系2011年山西省研究生教改项目“电子与通信工程全日制专业学位研究生培养模式改革与实践”(项目编号:20112041)、2012年山西省教改项目“通信工程专业人才培养模式改革与实践项目”(项目编号:J2012057)、2012年中北大学教学改革项目“通信工程专业实训实验室建设与改革”的研究成果。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0073-03
通信信息技术的发展,使得高校通信工程专业人才培养面临新的挑战,不仅需要学生通信基础知识过硬,更要求学生具备较强的实践动手能力和工程创新意识。然而,我国现行高校通信工程专业人才培养模式的制定,一直缺乏企业与通信行业的参与。企业界对于通信毕业生的知识水平、能力标准、综合素质要求与现行人才培养方案存在偏差,使得工程教育从培养目标到培养过程乃至培养结果偏离工程教育的本意,导致学生的就业形势依然严峻。[1]
究其原因,我国大部分普通本科院校在学生工程实践能力培养方面存在诸多问题,例如培养模式陈旧(教育学术化、重理论轻实践)、课程体系僵化(专业设置口径窄)、教学手段单一、评价和激励机制不合理、缺乏创新环境等。[2]高校通信工程毕业生普遍基础理论扎实但实践动手能力缺乏,也没有接受产品开发与生产制造的实习锻炼,导致得不到用人单位的认可,学生就业率偏低。可见,如何改革高校通信人才培养模式,解决理论知识学习与实践能力培养之间的矛盾,提高学生就业率已成为高校通信工程专业人才培养的重要研究课题。鉴于此,本文提出以国际先进的CDIO工程教育理念为指导思想,积极探索CDIO工程教育理念在通信工程专业中的应用,提高学生的综合素质和工程实践能力,为学生走入社会奠定良好的基础。
一、CDIO工程教育理念及特点
CDIO工程教育模式是构思、设计、实施、运作(conceive、design、implement、operate)四个单词的缩写,[3]它是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究机构经过四年的探索研究得到的创新研究成果。“C”是指根据客户的需求,考虑技术、企业战略等方面的因素,不断改进概念、技术和商业计划;“D”是指对研究方案进行创新性的思考、论证和优化;“I”是指任务的实现,要把设计转化为成果;“O”是指成果的展示、验证和评估。它是“做中学”(learning by doing)和“基于项目教育和学习”的抽象概括,它以产品从研发到运作的生命周期为教育背景,以工程实践为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习,充分体现了“以学生为中心”的教学理念。它的培养大纲以构思、设计、实现、运行为主线,综合考虑了专业基础知识、个人技能、团队协作与沟通的人际技能,以及在整个企业和社会环境下进行CDIO的过程。[4-5]这种理念及特点对高校如何改革高校通信人才培养模式,解决理论知识学习与实践能力培养之间的矛盾,提高学生就业率具有很好的启示与借鉴价值。
然而CDIO工程教育理念是一种通用模式,在实际应用中需要结合各高校办学特色加以实施改进,否则必将出现新的人才培养偏差,同时也违背了CDIO真正主旨。因此,本文在深入理解CDIO基础上,根据中北大学通信专业的人才培养目标与办学特色,从人才培养方案、课程体系和实践教学体系建设、学生评价机制建设等方面进行探讨。
二、CDIO工程教育理念在通信工程专业的具体应用
1.修订人才培养方案
人才培养方案是培养学生的指挥棒,必须深入理解CDIO工程教育理念,根据课程教学大纲与能力培养的关系,结合通信工程专业方向特点和培养条件的实际情况实施人才培养方案的修订,优化制定满足专业知识、实践能力和人文素质的培养目标。[6]因此,我们根据专业培养的特色,基于CDIO的人才培养目标主要突出在三个方面:系统地掌握电子及通信领域内的基本理论和知识;培养学生具备初步设计、调试、应用通信系统和通信网的基本能力;锻炼学生参与团队协作与沟通的人际技能。
2011年,本专业基于CDIO工程教育理念修订了培养方案,并于2012年2月获教育部批准成为卓越工程师教育培养计划高校学科专业。多年来,我们通过走访调研,邀请行业专家教授和用人部门共同对本专业知识、能力和素质结构进行优化研究,认真听取专业教师以及校外合作企业的意见,分析通信专业原有方案的不足,与时俱进,理顺通识教育课程与专业技术课程、理论教学与实践教学之间的关系,合理规划培养计划中的学习年限、课程组合和时间安排等内容,精心设置体现CDIO工程教育理念的实训项目,为学生提供自主选择的空间,适应学生个性化发展的需求,全方位、多角度优化人才培养方案。
2.建立基于CDIO的课程体系[7]
CDIO工程教育理念的实质在于加强工程教育,改变原有理论知识传授与实践能力培养相脱离、在实施过程中联系不够紧密的培养模式。本专业根据培养目标,尝试借鉴CDIO理念来优化完善课程体系和教学目标要求。新的课程体系以工程技术实践为主线,以培养学生工程意识、工程素质(包括工程实践能力和探索创新能力)、团结协作精神为主要目标,以社会和行业需求为导向,科学合理进行课程安排,促进学生综合素质全面提升。
新的课程体系按CDIO工程教育理念进行设置,体系以通信工程专业导论为起点,6大专业能力拓展提高锻炼项目为支撑,毕业实习、毕业设计为综合运用,全面提升学生综合素质,此为第一层次。专业导论通过入学专业认知教育、通识基础教育、专业基础教育等相关课程的学习,为学生奠定扎实的人文社科与专业基础知识。通信信号处理、电子线路与系统设计、通信电子仿真与设计、软件设计实践、通信综合设计、创新设计等项目为第二层次,通过对应主干课程和专业方向课程的学习锻炼,支撑学生多专业方向的能力培养。
通信工程新的课程体系如图1所示。
(1)第一层次的项目要求贯穿于整个本科培养阶段始终,使学生从构思、设计、实施、运作等方面得到系统的综合训练,可以分为初级和高级两个阶段。
初级阶段在大一至大三学年完成。主要任务是:课程教学融入CIO-CDIO理念,以产品开发案例为原型,了解其工作原理及相关核心技术,使学生对课程所传授的理论知识增加感性认识,理解本专业课程与产品开发所使用技术的内在联系,从而以未来职业规划为目标,从入学就一直目标明确地学习;同时深入剖析产品研发的过程,使学生体会创新思维在产品形成过程中的体现,以便深入体会本专业培养方案的整体性与科学性。
具体时间安排:在大一学年第一学期进行1╱4(专业认知导论),大二学年完成1╱2(产品案例分析讲解),并分别安排在两个学期进行,大三学年完成最后1╱4(学生具有一定知识背景下的综合设计应用)。整个实施过程都伴有2周的实践教学环节,并由本专业具有丰富工程实践经验的资深教授团队授课,同时产品开发案例的剖析及实践训练环节安排在学校工程训练中心进行,并聘请校外合作企业的高级工程师配合指导完成。
高级阶段在大四学年的毕业设计和毕业实习环节完成。主要任务是:学生经历三年的专业课程学习与相关实训项目锻炼后,已经具备一定的专业基础与工程素质,就可以以产品设计为目标,从产品设计需求开始经历构思、方案设计、具体实现、运行测试等方面,系统地完成一次工程实践过程,使学生从解决实际工程问题的角度综合运用专业知识,体验并掌握工程中的科学思维与团队协作意识,积累学习兴趣。
(2)第二层次项目以专业核心课程群和与培养特色为基础,通过项目驱动的方式进行教学实践,项目一般由多名学生合作完成,通过这种方式培养学生综合应用相关知识的能力,培养团队合作意识与沟通交流能力,锻炼创新思维与独立解决工程技术问题的能力。
(3)第三层次项目为独立的具体课程,课程中也可以根据CDIO教育理念设置一些充分体现本课程的实践项目,通过基础课程与实践环节的学习锻炼,加深学生对本课程内容的理解与应用。这种把工程问题和课堂教学相结合的模式,可以充分调动学生的积极性及主动性,培养学生的创新意识。
总之,这种基于CDIO的课程体系以第一层次项目为主线,第二层次项目为支撑,第三层次项目与专业课程为基础,将专业认知与课程传授紧密结合,项目训练与学生个性培养相结合,全面培养学生的工程意识、工程素质、团队协作能力与自学能力,使学生更加主动地、有针对性地进行学习,教学质量将得到大幅提高。
3.改革实践教学体系,更加体现CDIO的工程教育理念
本专业通过引入CDIO理念,改革和完善原有实践教学体系。本体系遵循从基本到复杂的认知能力及工程型人才的培养规律,从知识结构、实践能力、工程教育等方面出发,突破实验教学依附于理论教学的传统观念,对实验课程进行了全面整合与重建。在保持实验教学与理论教学有机结合的基础上,根据学生在不同学习阶段知识面的掌握程度和通信类专业知识模块,对实验教学体系和内容进行了分模块、分层次、分类别的创新性改革,构建了体现实验技能系统训练与科学研究能力培养相结合的基础型实验—提高型实验—创新型实验三个层次的实验教学新体系。每个层次均从点、面两方面入手,对现有的实验项目和内容做出相应的调整和改革,增加设计型实验和综合创新型实验,切实加强学生动手能力、分析问题、解决问题能力和创新能力培养。
同时,为便于组织实验教学,我们还根据实验课程的类别,结合以项目为主线的模式,重视学生综合素质和实践能力的培养,把CDIO教育理念贯穿于实验教学的全过程,培养与他人合作的团队精神,不断探索工程技术人才培养的新途径。为学生了解和适应现代企业的管理体制,确立优秀的职业道德素养打下了坚实的基础。
此外,本专业建设了实践创新能力培养平台,成为学生工程实践训练的基地和学生课外科技活动的园地,为学生开展大学生训练计划SRT、大学生电子设计竞赛、挑战杯科技竞赛等提供了保障。同时,学校重视产学研相结合,不断投入资金建立校外实习基地,进一步强化学生定岗实习锻炼,更加有效培养社会应用型技术人才。
4.基于CDIO教学理念,形成新的学生评价机制
为了保证CDIO教学理念的实施效果,改革传统以考试为中心、以死记硬背为基础的评价制度势在必行。在CDIO教学理念的实施过程中,合理评价学生学习效果是保障教学效果的重要环节。只有将CDIO人才培养所体现的思维、知识、能力、个性等方面的要素全面纳入评价体系,才能形成一种以项目驱动为引导、充分激发学生潜能,培养学生综合素质的科学评价体系。因此,应采取形式多样的方式来进行考评,例如:传统笔试、项目总结方案报告、产品等级评定、学生互评等。
同时,应更加强化实践教学过程管理,保障实践教学能力的有效提高。例如:“基础性实践教学”采取包含实验预习、实验操作、实验记录审签与器材检查、撰写实验报告、实验考核等环节的“五环过程管理”;“提高性实践教学”采取包含课题布置与要求、方案论证与设计、原理电路仿真与改进、实际电路安装与调试、学生作品验收与研讨、总结报告写作与评阅等环节的“六环过程管理”;“研究创新性实践教学”采取包含毕设布置、课题论证、开题报告、每周交流、中期检查、限期整改、实物验收、论文答辩、成绩评定、毕设评优等环节的“十环过程管理”。
总之,我们将CDIO工程教育理念贯穿整个学生培养环节,融传授知识、培养能力和提高素质为一体,融人文精神、工程素养和创新能力培养为一体,全面提升学生素质。
三、结束语
CDIO工程教育模式的推出,有效地解决了传统理论教学与实践教学相脱节的核心问题。本专业探索性将CDIO工程教育理念融入专业人才培养模式改革中,修订完善了基于CDIO工程教育理念下的培养方案、课程体系、实践教学体系及质量评价体系,它有助于通信工程专业学生工程实践能力的培养和提高,也为CDIO在电子信息类专业的推广提供了参考。CDIO工程教育模式必将成为培养创新型工程人才的有效途径。
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关键词:CDIO;工业工程;培养模式改革;项目驱动式教学
CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),CDIO以完整的项目研发为载体,产品研发到产品运行的过程,学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习,完成专业知识、创新能力、职业能力的培养[1]。工业工程具有鲜明的工程属性,但工业工程又不同于一般的工程学科,它不仅要应用自然科学和工程技术,而且要应用社会科学及经济管理知识,是一门技术与管理相结合的交叉学科,特征是综合性[2]。工业工程师需要具备自然科学、工程技术、社会科学及经济管理知识的高级复合型人才[3]。我校工业工程专业在制定培养方案时一直遵循培养德、智、体、美全面发展,知识、能力、素质协调发展,适应社会建设和发展需要,具备坚实的机电工程技术基础,掌握现代工业管理基本理论和方法,具有一定的创新精神和较强的工业工程实践能力的复合性高级应用型人才。通过引入CDIO理念对工业工程专业人才培养模式探索式改革,达到培养具有工程创新能力、人文素质和职业道德标准的新型工程技术人才。
1工业工程专业人才培养模式现状分析及改革内容
1.1工业工程专业人才培养模式现状分析
从近年来需求单位招聘毕业生的要求和就业质量跟踪反馈的信息来看,企业需求的工业工程人才主要包括专业技能水平和能否融入团队两个方面。我校以培养特色鲜明的工业工程应用型人才为目标,强调学生实践能力和创新意识有机统一,同时学生的素质教育也逐渐被重视,在过去的人才培养模式上存在着以下问题:
(1)实践教学体系缺乏先进性、实用性、创新性和有效性。各实践教学环节独立,多为具体的课程服务,实践教学环节系统性较差,没有形成体系,综合性、设计性和开放性实验比例不高,不利于学生的动手能力和创造力的培养。
(2)忽视了人文、素质教育,缺乏团队合作意识。注重专业知识的培养,在职业道德,团队合作,人格魅力等方面的人文素质教育未达到足够重视。
(3)人才培养与企业需求有差距。在知识结构上,还存在不尽合理的问题,课程内容知识更新慢,教学内容偏重经典理论传授缺乏学科前沿动态介绍,部分课程与实践脱离。
(4)教学方法单一,学生学习兴趣不足。缺乏教学方法的创新与改革,学生对课程学习兴趣不浓,课堂教学效果不理想,应开创一种新的教学模式,让学生在寓教于乐的氛围里主动参与学习。现有的教学环节很难使学生受到创新思维训练,学生只是完成实纲或计划中规定的内容,去学应知应会的知识,科研和各类科技竞赛相结合不够深入,这不利于提高学生的创新精神与实践能力,本专业中的拔尖人才培养受局限。
1.2基于CDIO理念的改革内容
基于CDIO模式的工业工程专业培养关注知识传授的系统性,强调通过项目类课程来培养学生的发现问题、分析问题和解决问题的综合创新能力、沟通与合作的能力[4]。根据我校实际情况主要从以下三方面进行人才培养模式的改革:
(1)课程体系建设方面改革,形成以项目驱动为主导的课群。将基础课、专业基础课和专业课,并结合实验课程、生产实习、毕业实习和毕业设计等环节以课程群组的方式将整个课程体系有机整合。避免相关课程之间的重复,并综合相关课程知识点形成以项目驱动式的课群。
(2)教学内容及教学方法改革,基于CDIO理念对核心课程进行教学内容及教学方法改革,紧密结合专业最新发展趋势和工程实际应用需求现状及时更新和发展教学内容,教学方法方面实现以教师为主导、学生为主体的系统工程培养方式的教学方式。同时加强课外指导和辅导,鼓励学生参加丰富多彩的科技活动、参与实践创新的科研项目,培养其系统的项目设计实施能力及团队合作创新意识。
(3)创新实践教学改革,鼓励学生带着项目问题进行主动探究实践学习。重点开展创新实践教学,以CDIO创新项目为载体,教学指导,学生分组合作,共同参与完成项目从构思、设计、运行到实施方案及措施。
2基于CDIO理念人才培养模式改革与实践
2.1CDIO理念的学习和培养方案的修订
我校专业教师通过学习CDIO工程教育模式,明确其培养目标及相关标准,借鉴国内外高校CDIO教育模式经验,根据工业工程专业特征及我校工业工程特色,修订了2013培养方案,培养方案加强了实践教学环节的合理设置,突出了创新教育,培养方案的修订内容包括:(1)增加相关课程提升专业知识的集成综合应用能力,例如:增开《供应链管理》、《产品开发》、《精益生产》等课程。(2)在集中实践环节增加《工程训练》来提升学生的工程实践能力和创新能力。(3)由专业老师吸纳不同年级、不同层次学生开展《工程培养创新学习团队》课外课内CDIO理念下的实践学习。
2.2项目驱动式教学模式的改革
CDIO理念强调项目驱动下的一体化教学模式,结合工业工程专业属性及CDIO模式培养能力要求,确定了三个项目类别。
2.2.11级项目驱动式教学模式的改革1级项目要求能完整的贯穿于整个本科教学阶段,使学生系统地得到构思、设计、实现、运作的整体训练[2]。本专业1级项目除了通过工程训练、毕业实习、毕业设计等大四的课内实践环节外,还通过工程培养创新学习科研教学团队课内外开展CDIO理念下的项目式教学模型,专业老师吸纳不同年级、不同层次学生形成1级项目小组。1级包含本专业主要核心课程和能力要求的项目,本专业1级项目的工程训练/内容包括:(1)创新产品方案及设计;(2)节能或环境友好的产品构思与设计;(3)面向人因工程学的产品设计与制作;(4)机电产品的结构设计及性能分析;(5)电动、液压、气动部件成本分析与设计;(6)电气、PLC、微机控制系统开发与应用等内容
2.2.22级项目驱动式教学模式的改革2级项目以相关核心课程群和相关能力要求为基础,作为1级项目的支撑,2级项目即是对相关课程群的综合,也是对整个教学体系的补充,主要培养学生综合应用相关课程内容的能力[6]。本专业课程建设项目梳理课程,建立CDIO理念的二级项目驱动的课程体系,构思2级项目,建立分层次,重综合,切实际的2级项目驱动式课程群,二级项目主要包括(1)工程设计及工艺优化类;(2)成本与质量控制类;(3)计算机应用类;(4)生产与物流系统优化类。二级项目驱动下的教学模式通过教师开展课群的教学内容及方法改革,同时课程群的专业老师通过课内、外教学环节,进一步扩展、优化、整合3级项目内容,进行课群的综合性2级项目的设计和实现,并培育1级项目团队。
2.2.33级项目驱动式教学模式的开展3级项目是根据核心课程内容需要而设,加强课程知识的理解,加强能力的培养,3级项目主要通过课程设计、实习过程,采用不同方面的实践环节提升学生的实践能力,培养创新精神,本专业带有3级项目的实践环节主要包括:(1)提高机械工程基础能力方面的实践环节:机械设计基础课程设计、制造工艺与质量控制课程设计。(2)巩固专业课程的实践环节:物流工程课程设计、生产与运作管理课程设计、人因工程学课程设计。课内实践采用一人一题(项)的方式开展项目式教学模式,3级项目的类别包括:某产品的质量管理、某设备的可靠性分析、人机工程学设计、人机工程学应用、计算机辅助产品设计、某产品工艺优化、采用MRPⅡ/ERP软件编制物料需求计划、某车间设备布置设计、生产流水线质量管理系统的设计等3级项目,3级项目的开展为1、2级项目的实施打下基础。
2.3多元化的教学方法改革
CDIO理念的教学过程中应采用以教师为主导、学生为主体,基于项目、问题的探究式教学模式进行课堂教学及实践教学。本专业主要以2级项目驱动下的课程群教师为教学团队进行了教学方法的改革。在教学手段和方法上,将启发式、讨论式、生产实际案例式等多种教学方法运用于课堂教学和实验教学环节之中,充分调动学生积极性,引导学生自主学习,培育创新能力,请企业相关专家进行讲座等方式指导学生的课程学习及CDIO项目实施。在实践环节上,依托我校渔业生产工艺与装备工程实验实训平台,开展产学研一体化实践教学,深化校企合作模式,以教师科研项目、创新创业训练、工程培养创新学习团队等方式开展项目驱动式实践教育,培养学生创新实践,培养拔尖人才。
3结束语
本专业依据我国工程教育指导方针及CDIO理念进行了人才培养模式的改革,将CDIO理念应用于工业工程专业人才培养模式,贯穿于教学方法、创新实践教育开展、课程体系建设、师资队伍建设、团队建设,专业提升等方面。根据我专业实际情况从CDIO理念的学习、培养方案的修订、项目驱动式的教学模式改革、课程内容及教学方法改革,创新性实践教学开展等方面实现了CDIO理念的工业工程专业应用型人才培养模式的改革与实践。促进了学生深入掌握各门核心课程知识、并将知识融会贯通应用于工程实践领域,培养具有创新精神的高素质应用型人才的目标。
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关键词:CDIO理念;问题学习;项目学习;工程实践;创新能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)26-0095-02
如何培养创新型工程人才是近年来国内教育改革的焦点之一[1]。CDIO教育理念是当前应用最多的一种创新型工程人才培养方式,它被誉为“是对传统教育模式的颠覆性改革”[2]。CDIO理念针对工程技术人才的培养提出了构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)四个层次的教育结构。CDIO教育理念是以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的方式进行学习,使学生不仅获得工程基础知识,还培养终身学习能力、团队协作能力、交流表达能力和工程实践及创新能力[3]。该理念充分体现“做中学”、“通过实践来带动学习”、“基于项目教育和学习”的思想[4][5]。
我校纺织工程专业在借鉴成功经验的基础上,进行了以行业需求为导向,以工程实际为背景,以工程技术为主线,以提高工程实践和创新能力为目的的教学改革实践。训练学生学会纺织产品设计或技术创新构思,并完成的产品或技术的改进与测试,直至产品投产或技术实施,以期提高学生实践动手能力,培养学生的创新能力。
一、以CDIO理念修订培养计划和教学大纲
为了提高学生的工程实践能力,根据CDIO理念修订了培养计划,调整课程体系,修改了教学大纲和课程内容。新的培养计划增加实践环节的比例,减少了理论学时比例,集中实践环节学分(每周1学分)由37学分改为43学分。使培养计划不仅有利于工程能力的培养,更有利于学生团队协作能力和终身学习能力的提高。新的课程体系保证了知识的连续性和完整性,且紧密与实践环节相衔接。课程设置时进一步增加设计和综合试验的比例,课程大纲的制定和修改要主要考虑学生的工程实践和创新能力的培养,即理论与实践紧密结合,并注重学生的整体能力的提高。
二、以CDIO理念引导学生参加科技创新和创业计划项目
为了提高学生的构思、设计、实施、运作能力,专业阶段实行全程导师制,使每位学生分别在导师的指导下参与课外实践,参与创新活动或参与研究生的课题研究。导师从资料查找、课题计划、内容设计、实施方案、结题报告均给予细致的指导。使学生基于项目的学习方法,通过兴趣找到课题方向,发现解决问题的方法,提高学生的创新意识和设计、动手能力,并从课题中提高自我学习和团队交流能力。
举办纺织品设计大赛等活动,为学生参与竞赛活动提供平台,自2011年起连续举办了四届由大连东立艺术纺织品有限公司赞助的“东立杯”纺织品设计大赛,每年参赛作品超过50份以上,作品的设计制作水平逐年提高。纺织品大赛充分地展示了我校大学生的创新意识和专业潜力,同时激发了大学生的专业学习热情。
纺织专业学生在老师的精心指导下,近几年获批国家、省、校级项目多项,项目质量和项目数在校内首屈一指;参加的"挑战杯"大学生课外学术科技作品和创业竞赛获得过国家三等奖,省级特等奖、一等奖多项。通过这些项目的实施使学生学会了查阅资料、思考问题、设计实验方法,提高了实验动手操作能力和自我学习能力。对实验中出现的问题能相互沟通,集体查找讨论解决问题的办法,培养了学生团队协作和沟通能力。
三、以CDIO理念提高学生毕业设计课题的工程性或创新性
通过校企联合指导学生的毕业设计,将企业中的问题或新产品开发关键设立为本科生的毕业设计(论文)题目,让学生进行与生产实际联系紧密的毕业设计内容的研究或设计,让学生到企业在工程技术人员(作为副导师)的指导下完成毕业设计任务,锻炼他们的应用能力和水平。或教师将自己的科研课题作为学生的毕业论文题目,指导学生查阅资料、确定研究方向和内容、设计实验流程、采用最先进的检测与表征方法,提高学生的工程实践和创新能力。
四、加强校内外实习基地建设,创建CDIO工程教育环境
学生的实践环境对学生的工程实践能力和创新能力提高起着至关重要的作用。只有学生多接触生产实践,才能使课堂上学习的内容紧密与生产实际相结合,才能在原有知识基础上产生创新。由此我们加强了校内外实践教学基地建设。
近两年来,我校纺织工程专业加大校内实验室改造和实践教学基地建设,2013年和2014年共花费270多万元购买世界最先进的纺织染设备供本科生实验、实习和创新实践使用。使学生能在校内学习先进纺织染全套系统的工艺流程和工艺设置方式、设备工作原理、设备的维修项目、生产操作方法,实现与纺织企业的生产紧密结合。
在已有校外实习基地基础上,我们继续加大实习基地建设,并将实习基地由省内向省外发展。我校纺织工程共建立了校外实践教学基地14家,这些企业包括纺织染不同类别。其所生产的品种包括纱线和织物,纱线从原料上分为棉毛丝麻化纤不同类别;织物又包括服用、装饰用、工业用等多品种。实习基地多次为学生提供了顶岗实习机会。除培养计划规定的实习认识实习、专业实习、毕业实习外,还推荐部分优秀学生利用寒暑假到实习基地进行就业见习活动,即到企业顶岗实习。实习期间企业将大家分成不同小组,按专业方向和工艺流程由技术人员给予详细指导,使学生们在实习过程中学到了在学校学习不到的实践知识,深入了解纺织企业的工艺流程、设备运转情况以及产品质量和生产管理方法。通过实习学生学习了毛织物、棉织物和长丝织物,毛巾织物和毛毯织物,机织工业过滤布、无纺布等多品种的生产方法。增强了学生对纺织企业的了解,提高他们对生产实践的认识,为早日适应工程技术岗位奠定了良好的基础。
为了更好地让学生了解纺织企业的工艺流程和设备情况,我们对部分实习基地的生产情况制作了教学短片,已完成大连一广毛巾有限公司和大连神州纺织有限公司两个企业的整个生产过程录像短片,作为课外专业知识学习资料。
五、改革考核方法,注重过程考核。
在课堂采用问题式学习方法的同时,我们对课程考核方式进行了改革,因为考核方式直接引导学生的学习方式和学习内容。为了提高学生的动手能力,课程考核从原来的一张卷考核改为:(1)记载上课缺课与迟到表现赋给部分平时成绩;(2)考察试验预习、设计、动手、报告的数据分析、讨论等赋分;(3)实践环节主要考核实习或设计表现和动手能力以及设计创新性。其中实验从预习情况、实验动手能力、解决实验中突发问题的能力、实验报告书写情况综合考核。另如专业实习由原来的考核出勤、试卷、实验报告三方面改为考核出勤、动手能力、实验报告三方面,并重点考核动手能力,包括机器部件的现场识别、设备运转原理、设备保全保养部件的安装等多段考核。即重点考核学生的自主思考和实践能力。
六、以CDIO理念提高教师的工程教学能力
学生实践能力和创新能力的培养要求教师首先要具有较强的创新能力、项目指导能力和实践能力。现在年轻博士教师具有较高的研究能力,但缺乏扎实的实践教学和指导能力,所以建设一支既有扎实专业知识,又有较强实践工程能力的双师型教师队伍是培养高水平创新型工程人才的关键。
为了提高创新型工程人才培养水平,加强青年教师的工程实践能力,我校纺织工程专业制定了“纺织工程专业青年教师教学能力培养方案”并实施,其中规定“新入职博士学位教师在上课前必须完成本专业企业的生产第一线实践训练,实践时间最少不得少于3个月”。通过实践使青年教师真正了解本专业的工艺流程、设备工作原理、设备维护保养制度、质量分析和生产管理方法。使其真正适应本科实践教学需求,提高教学和实践指导能力。
总之,通过近几年以CDIO理念的建设与实践,取得了较好成果。为学生搭建了实践的平台,提升学生构思、设计、实施和运作能力,同时培养学生团队精神和终身学习能力。下一步我们将继续完善专业方向整合和课程体系调整,持续进行教学方法的改革与创新,以促进学生工程实践和创新能力的培养,实现学生的工程与创新能力与时代接轨。
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【关键词】高职 CDIO 软件工程 教育模式 工程意识
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)08C-0143-02
信息技术已进入智能化时代,技术大环境正在发生深刻变革,行业要求技术人员具备“优化”、“时代”、“创新”等更全面的意识。对此,各高职院校的人才培养模式应不断适应软件产业发展的方向。可考虑将CDIO工程教学理念融入软件技术专业教学环节,构建以“更新教学观念、重基础、精方向、强化系统工程、培育双师型师资队伍、完善的评价机制”为内涵,通过校企深度合作,实施CDIO工程教育、能力递进的人才培养模式,全面锻炼和培养学生的工程意识,使学生在软件开发行业具有较强的竞争力。
一、CDIO工程教育模式与工程意识
CDIO工程教育模式是欧美高校经过20多年对工程教育探索研究收获的最新成果,CDIO的理念是欧美工业现代化和工程教育改革结合的产物,系统提出了实施培养工程能力的可行性和能力测评机制。苹果公司高级主管詹姆斯指出“近年全球经济危机冲击着IT企业,IT企业要在竞争中生存就得在降低成本的同时快速研发满足市场需求灵活多变的产品和提供可靠。”“而IT公司的传统人才结构和创新模式也受到严峻的挑战。人才结构和业务模式升级的需求亟待展开。”支撑现代IT企业业务创新和技术革新最核心、最基础的因素之一便是工程意识,所以工程意识应贯穿整个软件人才培养方案。应用CDIO工程教育模式,学生从构思开始,接着完成设计、应用、运行等项目开发完整流程,在大脑中形成特有的软件工程意识,这有助于培养现代企业所需要的具有良好团队合作意识、工程意识和出色管理能力的复合型人才。
二、基于CDIO工程的软件专业教学体系设计
(一)CDIO与教学体系的关系
通过分析CDIO的基本内容,结合软件工程意识内涵,将软件技术专业的学生技能划分为工程基础级、工程项目开发级、工程创新级和工程系统整合级。在不同的等级中,学生接受CDIO工程教育不同的内容且反映每个等级的特征。教学体系是以CDIO能力,工学结合为指导思想,借助现代信息技术设计好每个教学环节,实施教学创新过程和教学质量跟踪评估,邀请校企合作的企业教师参与教学质量评估,并且将根据评估结果修正教学计划、教学方法和教学内容,将工程意识贯穿在每个教学环节。以CDIO工程教学为指导,形成集教学理念、重基础、精方向、强工程、评价机制为立体的教学系统。图1说明了CDIO与立体教学体系的关系。
(二)基于CDIO的立体教学体系
在广西机电职业技术学院国家示范性内涵建设指导下,软件技术专业教师深入企业调研,邀请企业技术骨干和兄弟院校同行举行人才培养研讨会,优化人才培养方案,积极推进以基于CDIO的项目教学为核心的教学方式,构建有助于启发学生工程理解力、工程想象力、工程应变能力的教学体系,其中分别阐述了教学理念、重基础、精方向、强工程、评价机制。表1是基于CDIO立体教学体系模型。
1.教学理念。先进的理念是行动的驱动力,是制定科学教学目标的根源,是实现教学目标的助推力。利用CDIO工程教学先进理念结合本校的实际情况,通过项目教学丰富教学内容,利用先进的多媒体技术辅助教学手段,确立“以就业为导向、工程意识为核心”工程化教学体系,体现工程意识和职业技能交融培养的思路,加强学生工程意识,以适应现代行业的需求。
2.重基础教学。在第一个学期向学生传授专业基础知识,通过动画教学让学生加深理解专业知识的工作原理,培养学生的兴趣爱好,促进学生创新思维的形成。安排学生到校企合作的企事业单位进行实习,让学生更早了解工程的本质和内涵,由感性认识升华到理性认识。第二个学期开展模块化学习,把一个项目按知识点分解成若干模块,每个模块都是使用工程化的教学手段进行授课,同时让学生带着思考问题进行实践。通过理论理解和实践的思考,在学生大脑中形成自己理解的工程概念,同时为每个班级配备专业班主任,负责指导班级专业方向选择和学习方法指导。
3.精方向教学。根据深入企业调研结果,多数系统架构基本采取B/S模式,再从开发速度和规模来分,中小型项目大多采取基于.Net开发模式,大型项目采取基于Struts+Spring+Hibernate架构开发,因此在第三、第四学期按能力递进方式同时开设两支路授课,一是基于.net架构的项目开发,另一支路是基于Struts+Spring+Hibernate架构项目开发,同时引进校企合作的技术骨干担任实践指导教师,采取以CDIO的工程教学和解决问题为向导的学习模式,使学生具备工程化思考思维,综合运用各学科知识、技术和技能解决开发过程中的实际问题,强化学生理解力、创新力和工程意识。在专业技能认证方面,邀请企业参与从授课的两个支路进行培训,将软件行业所需理论知识和实践技能融入教学体系。
4.强工程教学。第五学期继承第四个学期分两个支路教学,进行大中型项目开发教学,以小组的形式进行选题开发,小组成员都有明确的任务,培养团队合作精神和系统整合能力。第六学期到校企合作的企业中进行项目开发,获取项目经验,根据工程开发的标准化进行毕业设计,进一步提升学生的工程意识。
5.教学评估机制。教学体系中必须有与之对应的完善的评估机制,评估机制应该对教与学两方面进行评估,对教的评估是针对教学课程设计是否合理,教师教学方法是否适合本专业学生的具体情况等;对学的评估是针对学生对课程学习评估、对学生实践学习评估和对学生具备的工程意识评估,等等。
三、软件技术专业CDIO立体教学体系的实施
(一)工程教学体系主体技能
教学体系中主要活动是教师在教、学生在学,教师拥有工程经验实施基于CDIO工程教学活动效果更好,学生通过接受系统的基于CDIO工程教学活动获取工程能力和工程意识。可根据学生与教师的各自特征,分别建立学生CDIO能力模型及教师能力模型。
教师COIO能力模型对教师素质要求:具备丰富理论知识,拥有参加开发中大型项目的经验,较好的沟通能力。软件技术专业年轻教师居多,且缺乏项目经验,计算机系制定送教师出去锻炼和引进企业技术骨干的机制。每个学期派选年轻教师到IT企业进行项目开发,提升工程素质,同时也鼓励教师提高学历,参加学术会议。另外,从校企合作的企事业单位中选拔技术出众和沟通能力出色的员工担任实践教学工作,从而建立一支专业理论知识丰富、专业知识结构合理、工程素质出色的可持续发展的教师队伍。
依据学生CDIO能力模型,将CDIO能力分为四个级别:工程基础级、工程项目开发级、工程创新级和工程系统整合级。通过CDIO能力级别体现学生在CDIO工程教学系统中不同阶段的学习内容和掌握的技能。
(二)基于CDIO工程化课程体系
为了加强学生的工程意识培养,软件技术专业制定的课程是在CDIO工程教学理念指导下进行设置的,第一学期中需要强调专业基础素养教育,通过动画教学和到IT企业中实习,培养学生对专业的感性认识、专业兴趣。第二学期通过项目教学法,把项目分解到各个知识点,让学生在做中学,对工程理解由感性认识升华到理性认识,培养基础的工程理念和工程意识,第三、四个学期精选两个方向进行项目教学,培养学生的创新能力,同时加深对项目工程化开发的理解。第五个学期继承前面精选方向教学,组织学生小组开发大中型项目教学,培养学生的协调、沟通能力和系统整合能力,第六学期安排学生到校企合作的企事业单位中参与项目开发和技能培训,使学生的技能达到企事业单位要求。通过工程化课程体系的学习,学生依靠形成的工程意识,在工作岗位上根据项目需求更新知识和理念。
(三)教学层次的构建
按照CDIO对能力的划分,把学生能力分为四个层次,即工程基础级、工程项目开发级、工程创新级和工程系统整合级,在这四层教学实践中都将工程意识贯穿其中,工程基础级主要强调基础知识培养,C+程序设计类似课程实践完成,在实训中通过开发小游戏加深对软件开发逻辑理解;工程项目开发级强调对项目开发掌握工程化标准和工程化意识培养(SSH,ASP,.NET等基础项目);工程创新级加强系统架构的构建能力培养,通过参与大中型项目开发,培养项目开发所具备的工程意识;工程系统整合级强调整合系统能力、团队协同开发和沟通能力培养,主要参与校企合作的项目开发和校园网项目开发。
(四)评价机制的实施
科学的评价机制保证了高效的教学体系的实施。评价机制对教学中的教与学的活动进行评估,在教师的评价中,在校教学的教师评估教学质量、学术论文和科研能力,在企业锻炼的教师由其所在企业评价其工程素质。对学生评价中,包括学生理论课评价、实验课评价、实训课评价、企事业单位实习评价及教师教学评价。以基于项目开发课程的评价为例,依据评价结果,绘出各个评价得分的柱形图。通过分析柱形图,得出相应结论。
实践证明,计算机系软件技术专业实施基于CDIO的软件工程教育模式能够取得较好的教学成果,学生在该教育模式下系统学习,拥有较强的工程意识和过硬的技能,在企事业单位中能够胜任多种岗位,深受众公司欢迎,但本项目仍需进一步研究、完善。
【参考文献】
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(浙江工业职业技术学院机电工程分院 浙江 绍兴 312000)
摘要:传统教学模式下学生缺乏学习主动性的现象很明显,依循 CDIO 理念,对“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程的课程内容、项目选用、评价体系等进行教学改革,建立较为完备和系统的工作情境和项目案例库,可以实现真正的一体化教学,有助于培养学生的工程意识,提高学生的创新能力、实践能力和综合素质。
关键词 :高职;CDIO 理念;教学改革;项目教学;创新能力
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2014)05-0095-03
概述
CDIO是由MIT等世界著名高校研发的从理念到大纲到课程到教学直至评估的一整套先进的工程教育模式。我院教学团队从2009年开始尝试基于CDIO理念的“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程改革,因为该综合技术属于工业控制的主流设备,高职院校为社会提供的不仅仅是大量新生劳动力,而且是具有现代企业理念的,有技术、高素质的现代产业工人。该课程是高职院校的一门综合性、设计性极强的机电产品控制应用型设计课程。其任务在于:训练学生综合应用PLC、变频器和触摸屏技术知识,掌握它们的设计方法和研发能力;开拓设计思路,增强理论知识与实践相结合的能力;培养科学性、系统性及全面性的设计素质;训练团队合作能力。
但是目前教学上普遍存在以下问题:(1)在课程设置现状方面。大多数高职院校并未单独设置PLC、变频器和触摸屏综合技术一体化教学课程,而是采用以PLC、变频器理论教学为主,以验证性的实验或实训为辅的方式进行教学且实践课时偏少,侧重技能训练的学生往往只能掌握各门课的基础技能。(2)在课程内容现状方面。目前的设备控制课程往往是学完一定的理论之后再做相应的实验,内容相对独立,学生无法从整体上把握设备控制开发的思路,也就无法体现“构思、设计、实现和运作”的教学思想。(3)PLC、变频器和触摸屏种类繁多,毕业生就业时从事相关行业工作,实现所学专业知识与生产实际快速接轨存在一定的困难,即知识“移植”能力不够,自学能力与创新能力不够。
基于“CDIO”的课程设计
基于“CDIO”理念的课程体系 课程内容应根据CDIO 工程教育理念结合学生知识水平和企业需求,按照任务分析——论证方案——确定方案——实施方案——测试效果——评价六个步骤实施每个教学任务,使学生在项目实施过程中学会PLC、变频器和触摸屏综合技术在设备中的设计安装和调试。知识体系框架如下页图1所示,其中工业控制核心技术包括PLC、变频器和触摸屏技术,控制对象为设备中使用的液压气动技术、电机技术和传感器技术。最后,内容涉及各设备控制器之间的网络技术和监控技术。
基于项目化的教学层次设计 实践内容设计应充分体现项目化教学的设计思想。以“做项目”为主线组织课程教学,以“用”导“学”,尽量让学生亲自动手,全身心投入。要突出项目训练的完整性,在做项目过程中学习必要的知识,知识以必需、够用为度,强调自学能力的培养,强调应用所学知识解决问题。项目团队人数一般为4人,各队选出项目组长,负责整个项目开发的所有运行过程,涉及任务分配、人员管理、阶段性成果报告等。在不同层次的具体实践中,可以将一个完整项目分解成若干相对独立的子项目,通过子项目的训练掌握单一技能,最后将子项目综合起来,完成整体项目的内容。在项目的实施过程中,以学生为中心并引导学生主动学习。整个过程分为4个实践过程,即验证性实践、设计性实践、综合性实践和创新性实践,如图2所示。
项目式教学的设计 没有项目支撑的工科课程内容是缺乏实践性和生动性的干瘪理论框架。工程项目的设计和选择是需要专业课教师花工夫来做的事情。在选择工程项目时可以从以下几个角度考虑。
1.项目的选用有利于激发学生兴趣。我院采用了参加全国机械创新设计大赛的一些娱乐类作品,如获得全国二等奖的娱乐机器“捕鱼达人”,其控制系统采用PLC完成对一组气缸的控制,在项目实施中,根据游戏的难度设置了5个级别,即5个不同工作情境对应不同的控制方案;又如获得浙江省机械设计大赛二等奖的“排除万难”任务型机器人,其控制对象有多个直流电机和电磁阀,在项目实施中,根据机器人的实施任务选择4个阶段性控制要求。这些项目在实施后学生可以在课外一边练习和改进控制技术,一边通过娱乐提高学习兴趣。其中的一款机器人如图3所示,通过PLC控制机器人的直流电机和气动系统实现过隧道、过单边桥、抓螺母和拧螺母等一系列动作,操作按钮组和保护装置的设计对学生的控制能力培养很关键。
2.项目的选用对象在生活中比较常见。如我院教学团队与本地企业合作建立的立体车库在许多商场、宾馆、专门的停车场都能见到,许多学生对其工作过程比较熟悉,有利于减少设备介绍的时间,引起学生对控制方案的共鸣。
3.项目的选用结合本地区的企业设备。学生毕业后大部分在本地区工作,为使学生在毕业后尽快地适应工作需要,在项目内容上可选用本地区的轴承制造业、黄酒制造业、纺织印染制造业等相关设备的控制系统。有的学生在学习中参与了教师的一些简单项目开发并将其作为毕业设计题目。如图4(a)是为企业设计的涡流探伤检测台,图4(b)是学生通过实训室搭建的控制系统,并通过编程完成了毕业设计。
课程评价体系 在CDIO工程训练模式下,可将项目的整个运行过程“构思——设计——实现——运作”纳入考核范围,鼓励学生在做中学、在学中做,教师则提供实验条件和指导,保障学生充分自由地发展,增强创新意识,并为学生提供遇到问题时加以解决的方法、对仍然存在的问题进一步改进的思路等。课程的考核采取多元化的评价体系,具体涉及以下几方面:基本技能及基础知识、设计能力、团队协作能力、职业素质和评价。在针对项目的某一个工作情境中,需要完成设备工艺流程和产品目录规划表(涉及工艺流程描述和工作计划安排)、设备控制实施表(涉及I/O分配表的编写、控制流程图、控制程序编写过程记录、设备调试过程记录、实施过程中遇到的问题与对策和总结等)和评价表(涉及每个工作任务的考核要求、配分和评分标准)等等。
课程支撑条件
教师的CDIO能力培养 CDIO教学改革成败的关键在于教师队伍的能力。很多教师虽然有丰富的理论知识和较强的科研能力,但缺乏相关的企业工作经历或工程经验。因此,在选择教师时应考虑以下三个方面:(1)作为企业科技指导员,与企业有密切的项目合作关系。(2)多次带领学生参加省级或以上相关竞赛并取得一定的成绩。(3)在企业一线多次实践锻炼并积累一定的经验,或具有企业相关工作经验。
实践平台的设置 学生一般不具有丰富的设计经验,创造性地设计新机构的控制系统时往往不知从何处入手。因此,有必要讲授一些控制方案设计经验,帮助学生构思。这项工作主要是通过院团委和相关教师组织并结合教育部、教育厅主办的一些机械创新设计大赛、自动线安装与调试大赛等设定比赛题目,号召学生发挥自己的想象力,形成可行控制方案并加以实施。我院的工业控制创新实践室不仅为学生提供了全过程工程训练的机会,锻炼了学生的实际动手能力,同时还培养了学生的创新精神、团结协作精神。
学院政策的支持 我院教学团队得到了学院在政策上的支持,主要体现为:对教师CDIO教学能力加以培养,与十多家企业开展相关合作并取得了一定成效;学生在完成一套设备控制系统的开发方案后,可作为毕业论文并优先推荐为优秀毕业论文,优先推荐到合作企业,并作为参加控制类相关大赛的重要选拔依据。
改革成效
经过近四年的教学试点,新教学模式下的“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程取得了较好的效果,涌现出了一批优秀的学生和教师。学生的专业基础水平能更好地适应企业岗位要求,许多学生毕业后能独立完成企业安排的项目并得到企业的一致好评。学生的团队协作能力得到明显提高,与教师交流的能力得到明显加强。学生的拼搏精神得到激发,许多学生为了完成任务往往工作到很晚才回寝室休息。教师的业务水平不断提高,与企业的合作更加紧密。需要指出的是,这门综合类控制课程的教学效果离不开其他专业课程和整个教育环境的配合。
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【关键词】电力系统 实践性教学 CDIO 改革与实践
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)22-0078-02
一 引言
工科院校的实践性教学一般分为:课程实验、课程设计、实习环节和毕业设计。在这些教学环节中,“重知识、轻能力,重学术、轻应用,重说理、轻实效”是工科教学存在的普遍问题。基于这种现状,我院以体现当今工程教育中先进教育理念CDIO模式为指导思想,对整个学院人才培养模式作了较为深入的改革和探索。本文结合我院人才培养模式的改革背景,将CDIO教育理念融入实践性课程设置和教学过程中,针对电力系统方向的实践环节中课程实验、课程设计和毕业设计的指导思想、教学模式、设计内容和实施过程做出总结,希望对应用型本科学生的工程实践能力和创新思维的培养能起到一定的指导作用。
二 我院电力系统方向设置的背景与定位
1.电力系统方向设置的背景
我院从2005年开始实行“按电气信息类大类招生,两年后按学生的兴趣和需要分专业”的“2+2+x”教学改革。即两年基础课学习,两年专业平台课学习,“x”就是同一专业的学生到专业平台课学习完成后,根据自己的专业兴趣和目前的社会需求选报专业方向,选修一组某专业方向的限选课程和该方向的选修课程,并进入该方向为期一年的毕业设计过程,以达到学以致用,学有所长。我院电气工程及其自动化专业在这项大的人才培养模式改革的背景下形成了“电机设计”、“电机控制”、“建筑电气”和“电力系统”几个专业方向。进入专业方向后,实践性教学环节的安排除了课程实验外,主要有:为期3周的方向课程设计,为期2周的毕业实习和为期1年的毕业设计。
2.电力系统方向人才培养目标定位
电气工程及其自动化专业电力系统方向人才培养的目标定位是:培养能从事电力系统运行、设计、试验、控制和计算机应用等领域工作的高级应用型工程技术人才。毕业生可在电力系统、发电厂、供电企业、电力工程设计单位、电力设备及电力自动化设备开发单位及用电单位等较宽范围内就业。
三 基于CDIO工程教育模式的实践性教学环节的改革与实践
1.CDIO工程教育模式概述
CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)四个英文单词的缩写,它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO工程教育的理念是充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件,以尽可能接近工程实际,涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计项目为主要载体,结合专业核心课程的教学,使学生能得到全面的训练和提高。
2.基于CDIO工程教育理念的“板块式”课程实验设置
我院基于CDIO工程教育理念的“做中学”和“基于项目教育和学习”的思想,改革以往课程实验以课程为主题,以知识点为核心,专业内各课程间条块分割,没有整体优化和统一的培养目标的缺点,提出课程实验的“板块化”设置。板块化实验项目的设置以专业核心课程和相应的选修课程之间知识点的相互联系为原则,强调基于项目的实验构思、设计、实现、运作。让课程实验真正起到“亲身经历与感受”的作用。
基于以上原则,我院把教学实验设计成若干个具体的实际工程系统,每个工程系统由3级项目组成:1级项目为工程要求,提出总的培养目标和要培养的工程实训能力;2级项目为进一步划分的工程各子系统的设计与分析;3级项目
才是具体的实验内容和试验科目。如我院设置变电站设计与保护大板块的实验课程,将电力系统分析、发电厂电气主系统、电力系统继电保护、计算机仿真、电力系统规划、高电压技术等课程融合成为一个大板块的实验课程,这些课程都具有很强的内在联系,即以发电厂电气主接线方案为平台,依托短路计算和潮流计算来实现电力系统中设备选择与运行、保护的整定与实施、能量的变换和传递、系统的控制运行及其动态过程仿真分析等环节。学生通过这一个大板块理论和实验课程的学习,其工程实践能力的培养在机制上就更加灵活,学生的实验课程安排就不再受到理论课程的教学学时数的局限和理论课程教学前后次序的束缚,学生在学习理论课程的细节之前,就能树立电力系统整体知识的要点和宏观概念。在教学时间上也能够得到有效的保障,如学生通过开放性实验室的运行,可以获得远远超过课内实验学时的工程操作的训练时间,通过自主性、综合性、设计性、创新性实验内容的设置,在学习效率和质量上能得到进一步的提高。
3.基于CDIO模式的课程设计的设置
从电力系统方向培养目标和基本要求中,可以看出:(1)课程设计是本方向主要实践环节,传统的课程设计一般是按照各主干课分别设置的,鉴于上述我校的专业设置背景,不可能有这么多的学时。(2)课程设计以发电厂、变电所设计和运行控制为主。基于此,我校在课程设计的模式上作了一些改革,即在完成全部课程后,进行为期3周的电力系统方向课程设计。我校选定电力系统分析、发电厂电气主系统和电力系统继电保护三门课程作为方向必修课程,选定高电压技术、电力系统综合自动化、电力系统规划和电力系统运行和控制作为方向选修课程。按照人才培养模式的要求、知识体系的要求和时间的限制,把课程设计内容定为以发电厂、变电所设计为主线,贯穿所有课程的内容,完成一个完整的项目设计过程。
基于CDIO工程教育思想,把课程设计分解为一个具有三级项目的工程。项目设计的核心思想是鼓励学生进行主动学习和综合学习,开展学术研讨活动,推动学生学习系统构建、模型分析、算法比较、仿真开发、科学结论分析等技能。在课程设计项目中,教师只起引导作用,通过专题讲座、技术研讨、方案研究等形式启发学生的创新思维。通过CDIO模式下的课程设计,学生对于所选研究对象进行系统模型分析计算,可以培养学生用数学逻辑方法准确描述电力系统拓扑结构、反映系统行为的参数体系、系统行为的能力。项目内容可以完全跳出学生个体能力的差异,不同水平的学生可以选择不同复杂程度且适合自己的设计方案,按照要求完成各个环节设计任务,同样能起到能力锻炼和巩固知识的作用。另外,优秀的选题和成果可以用于替代今后教案中陈旧老套的实例,为更新教学素材作充分的积累。
4.基于CDIO模式的“产、学、研”相结合的毕业设计过程改革
CDIO工程教育思想是让学生以主动、实践和课程之间有机联系的方式学习工程技术。教学过程中加强与社会各行各业特别是专业技术行业的联系,这也是当前高等教育改革与发展的趋势之一。我院基于CDIO工程教育思想,实施按“产、学、研”相结合的模式来组织和管理为期一年的毕业设计(包括毕业实习)的教学过程。
我院按照以下三个环节来管理毕业设计过程:首先,建立严格的设计课题审批制度。指导老师按要求填写毕业设计选题审批表,包括课题来源、设计内容、技术要求、学生人数等。审批表先后通过课程组和学院组织的专家组审核合格后方可作为毕业设计题目;如果学生到生产单位或实践性教学基地去做毕业设计,须事先提出书面申请,还必须按教学要求选题和选派指导教师,将课题内容摘要、主要指标、文献资料和校外指导老师的姓名、学历、职称等以及单位提供的软硬件条件以正规格式报送学院,经过审查后方准前往,并同时指定校内指导教师做教学指导。其次,进行定期的检查汇报。为确保毕业设计的质量和进度,要求学生定期向专业课程组汇报毕业设计情况,我院的毕业设计质量监控体系设计了四个环节,即开题、中期检查、毕业设计课题验收、毕业设计答辩。这也是整个毕业设计质量监控体系的四个观察点。其中开题要检查的重点是检查文献阅读与利用的情况、总体方案的设计内容;中期主要检查总体方案中采用到的核心技术的试验情况;课题验收主要检查学生所设计的系统运行情况,数据分析与结果如何,是否完成毕业设计任务;答辩主要考查学生的毕业设计论文、学生的语言表达能力。最后把好答辩与综合评分关。学生的毕业设计成绩应由综合评分来确定,包括工作表现、能力和素质等方面的平时考查成绩、毕业设计成果的验收成绩、论文成绩及答辩成绩。无论是在单位还是在学校答辩,都要求综合考虑上述几项成绩,以确保毕业设计的质量。
四 结束语
从2005年开始,我院开始实施基于CDIO的实践性教学环节的改革措施,通过这几年的实施,取得了良好的效果。我院根据社会和企业的急需技术,有针对性地安排实践性教学,培养学生的一技之长与工程实践能力;坚持这个方针,我院培养的学生在激烈的人才市场竞争环境中,具有了自己的独特优势和生存空间,提高了学生的就业竞争力。同时,我院与企业联合加强实践性教学环节,在企业建立了长期稳定的实践性教学基地,也弥补了学校实验设备不足带来的不便。因此,可以认为,这种教学模式的改革无论是对于学生,还是对于教师、学校乃至社会都是有利的。
参考文献
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