基于CDIO工科高校参与式“电磁场与微波技术”课程教学研究与实践

郭经纬

【摘要】CDIO 是当今世界高等工程教育领域一种新型人才培养模式，在各工科院校进行广泛的试点和推广，结合行业、市场、地方的人才需求变化，将CDIO教育模式引入到“电磁场与微波技术”课程教学，以学生为本，让学生参与到课堂和实践教学的各个环节，以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。使学生能深刻地领会和掌握所学知识，培养学生综合能力，满足企业和社会的多样性需求，这将为CDIO教育模式在工科高校课程教学中的应用提供参考。

【关键词】CDIO 参与式教学 课程教学 电磁场与微波技术 教学模式 实践教学 讨论课

【中图分类号】O441.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）19-0005-02

1 CDIO工程教育模式在我国发展的历程

我国高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师，然而我国工科的教育实践中还存在不少问题，如重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题。Mc.Kinsey Global Institute 在 2005 年 10 月发表的一份报告称，2005 年我国毕业的约 60 万工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到10%，其中的原因，他认为“中国教育系统偏于理论，中国学生几乎没有受到 project 和团队工作的实际训练，相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题。”

从2005年起，汕头大学工学院在执行校长顾佩华教授的指导下，开始学习研讨CDIO工程教育模式并加以实施，并取得明显的效果；

2006 年，汕头大学成为首个中国高校 CDIO 成员。

2007 年 11 月教育部组织召开了2007中国高等工程教育改革论坛和 CDIO 国际合作组织会议两个大型会议，香港大学、清华大学、Royal Institute of Technology（Sweden）、University of Liverpool（UK）、Massachusetts Institute of Technology（USA）、Calgary University（Canada）等 40 多所国内外高校的专家学者，对当前高等工程教育存在的热点问题进行了热烈的讨论，反应强烈，普遍认识到工程教育改革的紧迫性与必要性。

2008年4月，教育部高等教育司发文成立“CDIO工程教育模式研究与实践课题组”，课题组的任务是研究国际工程教育改革情况和CDIO工程教育模式的理念及做法；对我国工程教育改革情况进行调研并指导有关院校开展CDIO工程教育模式试点工作；组织开展CDIO工程教育模式的研讨与交流活动；

2008年12月14日-15日，教育部高教司理工处和汕头大学联合主办了CDIO工程教育模式试点工作会议。会议确定了第一批18所CDIO试点高校名单，并成立了CDIO试点工作组，燕山大学跻身于第一批18所试点高校之一，作为机械类和电气类专业试点。

2010年4月，第二批21所CDIO试点高校产生，这种规模还在不断的扩大，专业领域也必将从原有的机械类，电气类，土木类等扩大到电子信息领域中来。

CDIO是直接按照工业界的要求建立的一整套工程教育实施体系，具有全面系统性、实践可操作性、国际先进性和普遍适应性[2]。将CDIO模式用于我国高校工程教育的实践，有利于培养大学生时间能力和创新精神，促进我国高校工程教育的发展。对以培养应用型人才为目标的地方高校来说，CDIO模式特别适合电子信息工程类专业人才培养的需要[3]。

2 课程教学存在的问题

“电磁场与微波技术”是电子信息工程和通信工程专业的重要专业课，其概念、理论与方法是电信科学领域深层次研究的重要支撑点。传统专业培养侧重以课堂讲授为主，强调灌输更多的知识，以老师为主题，学生为附属的单项灌输式学习方法。这种“以教师为中心，以课堂为中心，以书本为中心”的教学方式，过分依赖说教式的讲授，重知识轻能力，禁锢了学生学习的主动性，这种模式培养的学生缺乏创造性，很难适应当前信息通讯领域人才的要求。

实践教学是巩固理论知识和加深理论知识的有效途径，是培养具有创新意识的高素质人才的重要环节，是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高能力的重要平台，是实现人才知识、能力、素质协调发展的重要途径和手段。在“电磁场与微波技术”实践教学环节仍然存在不少问题和困难，导致未能形成实践创新活动和理论教学的有机结合。课程实践环节中多数为验证性实验，与产品设计、企业生产等实际工程环境联系甚少，获取工程经验的环节收获不多，不能将实践创新活动和理论教学有机的结合。与学生实践创新能力和个人综合能力的培养目标相距甚远。

改革传统的教学方法，调动学生学习的主动性和积极性，注重能力，素质的培养，是当前高校教学改革的重要课题之一。基于CDIO工程培养背景下，把“电磁场与微波技术”这门课程的课堂教学和实践教学相结合，不失为全面提高学生能力素质的好途径。

参与式教学是国际上普遍推崇的一种教学方式，强调学习者已有的经验，与同伴合作、交流，一起寻找、分析、解决问题的途径，以提高师生的批判意识和自主发展能力。该方式力图使教学活动中的每一个人都投入到学习活动中，都有表达和交流的机会，在平等对话中产生新的思想和认识，丰富个人体验和经历，并产生新的结果和智慧，进而提高自己改变现状的自信心和自主能力。参与式教学的过程中锻炼了学生的思维、表达、分析和综合、沟通协作、解决实际问题的能力[4]。

3 参与式课堂教学研究与实践

基于全面培养学生的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力这一目标，通过学生主动地、实践的、课程之间有机联系的学习方式，结合燕山大学电子信息工程专业大学生“电磁场与微波技术”这门专业课程制定了如下具体的参与式教学实施方案：理论教学结合实际，保证出勤作业，增加学生参与、分析、解决问题的实践课；实验环节增加紧扣工程应用的实物项目。

（1）理论教学 “电磁场与微波技术”这门课程中关于电位函数、矢量磁位等特性参数概念的学习单凭死记硬背公式的话，学生往往很难深刻的理解。以往教学过程中，这类知识的教授和学习都是靠简单传授和反复背诵，缺乏主动参与经验式的学习方法。为此，在课前向学生介绍几本相关侧重工程实践的书籍义工课外阅读，充分利用图书馆资源拓宽知识面，鼓励学生自主学习，激发学生学习兴趣。在教学大纲的指导下，合理的选择教学内容的侧重点，理论教学结合生产实习内容。生产实习的目的是通过实践培养学生运用已学过的基础理论知识，分析研究生产实际问题的初步能力，使学生从实践中获得基本知识，增加感性认识，为学习专业课打下实践基础，在课程教学中充分结合学生生产实习中的环节进行讲授，这样更加贴合实际学生可以较好的掌握“电磁场与微波技术”这门课程的知识。

（2）讨论课，教师根据几种典型工程案例涉及到的概念进行分组，布置给学生，由于上课学生人数较多，讨论课以课外小组查找相关概念公式的资料并讨论，课上讲演，课上教师讲授，提问和教师点评的教学形式。深入探讨课程所涉及到的理论知识及其在工程中的应用。学生自由分组，激发学生学习的兴趣，扩大学生的知识面，课堂学习质量高，提高学生综合运用本专业知识，分析、解决本专业及相关行业的理论和时间问题的能力。

（3）实验与实物项目，课后实践不仅包括硬件设计、组装、测试、搭建物理模型实现概念的应用，还包括软件的设计，用MATLAB和HFSS软件设计编程，达到公式的全面理解，掌握之间的各种关系。这样学生有兴趣做，在做中学，学中做，知识掌握的系统扎实，通过理论学习和项目实践，有助于发挥学生的创新思维，在实践中设计和制造产品，培养学生的工程推理和解决问题的能力、系统思维能力、创造性思维能力、团队协作能力和人际交往能力等。

（4）课程成绩的评定。在基于CDIO工程教育模式的课堂讨论与项目参与式教学中，“电磁场与微波技术”课程的成绩评定由四个部分组成，总成绩百分制，具体分配情况：卷面成绩；作业成绩；平时出勤考核；讨论课成绩，根据学生完成项目情况与表现，由教师给定。项目实验成绩根据学生完成项目情况进行自评与教师评定相结合的方式给定成绩。这样以卷面理论考试考核成绩为主，项目实施情况为辅，兼顾课堂讨论与平时出勤，主观与客观成绩相结合，可以全面的评估学生的能力。

4 结束语

针对“电磁场与微波技术”这门课程，将CDIO理念和参与式的课堂实践教学有机的结合，从理论教学、讨论课、实验课、成绩评定四个方面进行的教学实践，收到了很好的效果，很大的激发学生学习兴趣，学生主动的查找资料，动手操作，思考问题，表达和交流，提高自信心培养团队协作能力，促进了学生对对复杂难理解的理论知识的充分理解并产生兴趣。通过基于CDIO的全面培养能力的实验项目的驱动，使得学生对原本抽象、枯燥、难以理解的专业理论知识和公式有了透彻深入的理解和掌握，并能熟练的应用到工程实际中。学生被兴趣驱动，带着问题学习，好奇的进行实践，这样的认知学习实践的过程对于每个学生的各方面能力的培养都十分重要，出勤率大大提高，作业的完成情况有了质的飞越。这次初步对“电磁场与微波技术”课程教学模式进行了探索性尝试，在今后的教学过程中还需继续摸索，总结更多教学经验和有待完善之处。

参考文献：

[1]谭跃，邓曙光 等.基于CDIO理念改革电子信息类专业实践教学环节[j].湖南，大学教育，2015（0）3：104-105

[2]徐武雄，钟东.基于CDIO的电子信息工程人才培养模式研究[j].中国教育技术装备，2013（18）：84-86