基于CDIO理念的《光电子学》教学改革

李海金，刘 义

(安徽工业大学 数理学院，安徽 马鞍山 243002)

工程技术人才对国家经济和科技进步一直起着巨大的推动作用，是否拥有大量高素质的工程人才已成为影响一个国家核心竞争力的重要因素。工程人才短缺和工程教育质量不能适应工业界需求的问题日益显著，众多国家掀起了教育改革的浪潮，提出了新的教育教学模式，其中美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等4所大学倡导了CDIO工程教育理念。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。CDIO培养大纲将大学生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，强调综合的创新能力，与社会大环境的协调发展，同时更关注工程实践，加强培养学生的实践能力［1］。

随着我国社会和经济越来越广泛地融入到国际社会，急需高素质的人才。目前我国整体的工程教育创新、人才培养质量等指标与世界水平相距甚远，存在着不少问题和挑战，相当一部分工程毕业生存在动手能力弱、解决实际问题能力弱、专业面偏窄，难以满足社会要求的问题。因此，改革传统的教学思路和方法，已成为高校教学改革的迫切任务。国内以清华大学、汕头大学为代表，最先开始推行CDIO教育模式，进行了大量的探索与实践。2008年我国教育部在部分高校启动CDIO试点，目前已有39所高等院校在机械、电气、化工、土木等领域成为教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组高校成员［2－11］。

作为光信息科学与技术专业的主干技术基础课，《光电技术》是一门理论紧密联系实际的课程。如何既能传授给学生扎实的基础理论知识，又能增强学生的实际动手能力结合自身的教学实践，我们就CDIO工程教育模式下《光电技术》的课程教学谈谈自己的几点思考和体会。

1 《光电子学》课程教学中存在的主要问题:

1.1 教材滞后

光电技术是迅速发展的新兴高新技术，新概念、新方法、新材料、新技术、新器件和新工艺不断涌现。这就出现了传统的知识内容与新的理论、新的技术所共存的问题。如何在有限的时间内进行有重点的学习，做到有的放矢，从而适应多元化应用型人才培养的目标，对光电子学的教学内容则提出了更高的要求。

1.2 课堂偏于理论教学

《光电子学》理论教学过程中偏重于知识的讲解与传授，理论与实际没有紧密联系，没有很好地结合光电技术应用的相关案例进行教学。这种传统的填鸭式的教学方法不能激发学生的学习兴趣，不利于学生学习积极性的提高与创造性的发挥。如何将“教”与“学”这两个相辅相成的环节处理好，对教学方式提出了新的更高的要求。

1.3 课程设计中缺乏学生的自主学习

光电子课程设计教学一般是教师给出题目，学生选择相应题目进行设计。课程设计这样的教学模式没有调动学生学习的积极性，学生对课程设计的兴趣不高，重视不足，不能积极主动地投入课程设计，无法达到预期教学效果。由于初次接触设计任务，很多学生不知如何着手设计，造成抄袭或照搬文献、书本中的一些现有设计，缺乏自己的创新性设计，综合设计能力、实践能力和创新能力没有得到锻炼和提高。

1.4 光电子技术实验的实践意义没有突出

光电技术实验是光电子学课程体系的一个重要环节，是理论联系实际的重要手段。传统的实验教学方法基本是“注入式”或“填鸭式”，教材对实验目的、原理、实验步骤描述得非常详细，实验过程中学生往往是照着实验指导书简单的操作，没有实际去认真观察实验现象，分析总结实验结果。此外，基础性实验项目多，综合性、创新性实验项目少，不利于培养学生的工程实践能力和创新能力。

因此，传统的教学内容、教学方法已不适应优秀工程人才培养的目标。以CDIO工程教育理念为指导，深化《光电子学》课程体系、教学内容和教学方法的改革，构建 CDIO教学模式，开展以CDIO教育理念的教育模式的研究与实践，促进高素质创新人才的培养，具有重要的现实意义。

2 基于CDIO教育理念的教学改革

2.1 强化基于案例的驱动启发式教学

课程教学内容既要保持原有课程基本内容和学科特点，又要突出对学生实践能力和创新能力的训练。CDIO理念的一个核心内容是自主研究式学习，打破以课堂知识传授为主要特征的传统教学模式，将教学工作从以“教“为中心转变为以“学”为中心，树立以学生为本的思想。在《光电子学》课程知识的讲解过程中采用“引出问题，分析问题，解决问题”的工程项目问题驱动启发式教学模式。从来源于实际生产生活中的工程项目尤其是光电技术的最新应用为案例，引入《光电子学》课程中相应的知识，运用启发、对比、举例和实例等多种方法深入浅出地讲解知识点及相应的工程应用。采取课堂讨论、综合作业、读书交流、文献调研等活动调动学生学习积极性和主观能动性，培养学生自主式、研究型学习能力。

2.2 基于工程项目的团队式课程设计教学

实践教学是CDIO模式下教学环节非常重要的组成部分，是“做中学”的集中体现，其根本任务是培养学生的实践能力和创新精神，提高学生分析和解决实际问题的能力。培养高层次的技术人才，就必须完善学生的实践教学体系。

课程设计是对《光电子学》知识的总结和综合运用。传统的课程设计题目过于单一，学生各做各的，答案雷同、应付交作业的现象比比皆是。为提高课程设计的教学效果，将工程项目实践引入到课程教学，并采取项目形式对学生进行分组，每组解决不同的题目，各组分别进行项目设计、构思和分工实施等操作。启发学生自主应用课本知识寻找课题，用系统分析的方法分析问题，用学过的知识与技能解决问题。通过加强问题的实践性、选题的多样性、方法的选择性和任务的完整性来引导学生自觉地将理论知识进行转化。而项目形式让学生在完成各不相同任务的同时，提高项目实施专业能力和团队协作能力。

2.3 多层次光电技术实验教学体系

构建与理论教学有机联系，以能力培养为核心，分层次、多模块、相互衔接、相对独立的光电技术实验教学体系。坚持基础性实验、综合性实验和研究创新性实验相结合。基础性实验(验证性实验)主要使学生对光电技术有全面的认识，对相关课堂理论知识进行验证，要将实验与某些实际工程结合起来，实验中陈述其功能，启发引导在其他方面的应用。要求学生独立完成实验，运用理论知识对实验现象和实验结果分析，着重培养学生的个人能力，为进入综合性实验打下良好的基础。综合性实验是以学生在理论课程学习过程中提出的问题为基础，让学生运用所学知识，自己设计实验方案，完成实验数据的观测和处理，最后得出结论。此类实验需要几个人一起完成，能培养学生的团队精神和解决实际工程问题的一般思维能力。

研究创新性实验中学生具有完全的自主性，学生自己组成团队，针对感兴趣的领域，选定某一具体问题进行具有研究、探索性质的实验，是各学科知识的综合应用，着重培养学生的实践能力和创新能力。

2.4 多元化过程考核评价体系

传统的课堂教学是由任课教师考评学生，重在考评知识的获得;CDIO的评价方法则重能力的培养，将能力本位的教学观贯穿教学实践的全过程。(1)以学生的发展为取向转变考核观念;(2)改革考核内容，既体现全面性、基础性，又加强对学生能力的考核，实现对智力因素和非智力因素的综合测评;(3)改革考核方式，由单一的笔试向多样化的考核方式转变。这样，不仅考核学生的课堂表现、课后作业、课程设计、实验情况及考试卷面等书面内容，更注重考核学生学习过程中的表现情况，特别是在工程项目实践环节所表现出来的能力，如查阅能力、实验方案设计能力、合作交流能力、创新意识等方面进行考核给予肯定，有利于促进学生积极主动学习，培养创新能力。系统的考核评价体系有利于提高学生综合素质，引导学生自觉加强实践能力训练，有利于教学质量的提高。

3 结束语

如何培养适应社会需要的高级应用型人才是高等院校师生共同面对的一项重要课题。我们基于CDIO理念的《光电子学》课程教学改革是对传统教学方法进行改革的一种有益的尝试，激发起了学生的学习兴趣，转变了学习态度，培养起了学生的团队协作意识，使得以往理论实践相脱离的问题得以改善，更加强调了学生综合能力的培养。提高了教学质量，取得了良好的效果。

［1］Edward F.C.The CDIO Syllabus:A statement of goals for undergraduate engineering education［EB/OL］(2008－07－01).http://cdio.org/cdio2syllabus2rept/index.html.

［2］郭小勤，曹广忠.基于项目的CDIO理念在课程教学中的应用［J］.实验科学与技术，2010，8(3):83－85.

［3］顾学雍.联结理论与实践的CDIO－清华大学创新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究，2009(1):11－22.

［4］黄光能.学院制条件下基于CDIO的考试改革探索［J］.实验科学与技术，2012，10(5):59－63.

［5］陈庆发，刘运香，韦才寿，等.基于CDIO的创新性实验教学设备研制［J］.实验科学与技术，2012，10(5):64－66.

［6］郑薇薇.基于CDIO的创新型工程科技人才培养模式研究与实践［D］.大连:大连理工大学，2010.

［7］田海梅，朱保平，陈爱萍.基于CDIO模式的综合项目改革的实践［J］.实验技术与管理，2011，28(4):130－132.

［8］顾佩华，李昇平，沈民奋，等.以设计为导向的EIPCDIO创新型工程人才培养模式［J］.中国高等教育，2009(1):47－49.

［9］陶勇芳，商存慧.CD IO大纲对高等工科教育创新的启示［J］.中国高教研究，2006(11):81－83.

［10］曹丹华，吴裕斌，武树斌，等.基于CDIO理念的光电系统课程设计实践教学改革［J］.实验室研究与探索，2012，31(4):237－239.

［11］查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式［J］.高等工程教育研究，2008(3):1－9.