基于CDIO的应用型地方本科院校电学教育改革研究

蔺超文 汪菊

摘 要 对应用型地方本科院校电学教育的特点进行了分析，阐述了CDIO工程教育模式与我国创新型技术人才培养的关系，从综合性课程体系的构建、课堂教学方法创新、教学环境完善、教师素质培养、考核与评价制度建设五个方面介绍了了CDIO工程教育模式改革的具体措施。

关键词 CDIO模式 电学 教育改革 应用型地方本科院校

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.05.022

Abstract This paper analyzes the characteristics of electronic education in local undergraduate colleges and universities， and discusses the relationship between the CDIO engineering education model and the cultivation of innovative technical talents in China， from the construction of a comprehensive curriculum system， the innovation of classroom teaching methods， the improvement of teaching environment， and the quality of teachers training， assessment and evaluation system construction five aspects introduced the specific measures for the reform of the CDIO engineering education model.

Keywords CDIO mode； electricity education； education reform； applied local college

电学是普通本科院校机械类、电子信息类、计算机类和自动化类等专业的学科基础，课程知识点多、信息量大、概念抽象、实践性和工程应用型很强，学生在学习时容易感到困难，从而产生畏惧、厌学、弃学等现象；而在教师教学上，也极易出现理论教学与实践教学相分离，重理论而轻应用等问题。[1]而应用型地方本科院校人才的培养目标在于培养能够服务于生产一线的应用型、复合型和创新型人才，因此对传统电学类课程的教学策略、教学模式和教学方法必须进行深化改革和创新，真正培养出专业知识基础扎实、创新能力强、实践动手能力过硬、真正能够做到学有所用、学以致用、用有所成的高素质应用型人才；真正增强地方高校为区域经济社会发展服务的能力，为行业企业技术进步服务的能力，为学习者创造价值的能力。[2]

1 CDIO教育模式与应用型人才培养的关系

1997年，CDIO在麻省理工学院的航空/航天战略计划中首次提出，到2014年，全球已经有超过107所大学采用了CDIO教学模式。[3]其教育的目标在于通过对实际系统、工序或产品的构思（Conceive）——设计（Design）——实现（Implement）——运作（Operate）过程的学习来强化学生的基础工程实践能力，[4]它是一种基于“通过实践学习”和“基于项目的教学和学习”的教学模式，强调学生的主动学习，引导学生在复杂而真实的现实场景中通过自主探索和相互合作去工程知识和经验。

CDIO的教育模式是西方发达国家典型的应用型人才培养模式，是对美国的“回归工程”模式和技术准备模式的继承和发扬。[5]在此模式中，学生能够充分参与到从产品的创意到产品的实际运行的整个生命周期过程，能够让学生体验到各学科知识间的交叉、课程间的相互联系、理想与现实之间的差别，一方面可以提高学科基础知识的学习效果，另一方面可以提高学生的实践动手能力、自学能力、创新能力和可持续发展能力；同时，学生在此过程中可以真实的体验到实际产品设计的艰辛和乐趣、与团隊成员相互协作、共同进步的好处，有利于学生职业道德的塑造和团队精神的建立，为学生毕业后顺利融入不同企业文化环境、尽快转变角色踏上专业工程师的职业道路奠定基础。

CDIO工程教育模式理念符合我国应用型本科教育对应用型、复合型和创新型人才培养的理念。作为地方型工科院校，进行CDIO工程教育模式的教学改革，将有助于我国的应用型大学本科教育更好地借鉴国际上先进的工程教育研究成果，推进我国的应用型本科教育从传统的课堂教学方式转向工程教学方式，提高我国应用型人才培养的质量。[6]

2 基于CDIO工程教育模式的电学类课程改革措施

应用型地方本科院校对毕业生的培养更要注重学生的工程实践能力的提升，使学生能够在由社会环境、经济环境、历史环境、人文环境、技术环境、政治环境等组成的复杂背景下学习知识和经验，掌握工程产品设计的技能和处理现代团队协作关系的技巧。同时，为更好地服务地方经济和社会的发展，在对电学类课程传统教育教学模式进行改革时，要吸取地方发展的特色，积极融入以地方经济的支撑行业和特色行业为主体的发展领域，为地方培养全面的、成熟的、有思想的合格创新人才。

2.1 优化教学内容，建立基于工程实践的综合性课程体系

工程项目设计驱动是CDIO教育模式的突出特点，基于这一教育理念，在教学改革中，重新对电学类课程的知识点进行梳理，以实际工程设计项目为依据，将课程知识进行优化组合，注重教学内容的实用性和工程性，同时要充分考虑到学生的知识水平和基础能力，对课程内容进行合理的增减和调整。以项目设计为导向、能力培养为目标，通过多个实际工程项目的设计将整个课程体系有机的、系统的结合起来。

课程项目的设计是基于CDIO教育模式课程改革的关键。项目的设计首先要基于教学计划中对电学类课程知识点的要求，依据长期总结出来的知识学习的一般规律来安排项目的完成顺序；其次，每个项目的设计要注重层次性，有基础性项目设计，也有扩展性项目设计，以满足不同学习层次学生的需求；第三，项目的设计要注重实践性、可行性、安全性和经济性，设计的项目中要充分体现“構思-设计-实施-运作”这一完整的工程产品生命周期，项目在技术上是科学的、可行的，要能够做出实际的装置或系统，项目中要安排足够的实践过程，要合理安排验证性实验、设计性实验和综合性实验的任务总量和比例，实践或实验内容安全，不易对学生、设备等产生安全事故，项目实现过程花费的经济成本要适当；第四，项目的设计要能够体现管理，沟通和团队合作等软技能的培养；最后，项目的设计要考虑教学过程的进度，时间上要合理。同时，为了顺利进行工程项目实践教学，要充分考虑本学校所能提供的资源是否能够满足教学需求，这些资源包括教学设备、教学场所、教师队伍、文献资料资源等。

2.2 以学生为中心，教师为主导，创新课堂教学新方法

为充分体现CDIO教育模式的优势，激发学生学习兴趣，让学生能够在实践中主动领略出工程技术之美，在教学方法和手段的改革中，要树立以学生为中心的教育理念，从“以教师为中心，灌输式的理论教学”方式，转变成“以学生为中心，探究式、问题式、实践式知识学习”方式。教师在以工程项目为主的教学方法中，要从传统的课堂“表演者”，相对退居幕后，成为教学过程的“导演者”；学生则从知识的被动接受者，转变成知识的发现者和创造者。

电学类课程实施项目教学时，教师的主要任务在于充分考虑学生的承受能力和项目实施过程中可能发生的问题，提出项目任务要求和考核办法，引导学生去思考、去研讨、去尝试，帮助学生找到完善自身知识体系和方法和途径。教师根据电学类课程教学大纲和教学计划的要求，将制定好的课程项目按照知识的衔接关系和项目实现的难易程度分批布置，对每个项目可能涉及的知识点和相关注意事项进行预先点拨，并以实际的工业产品照片、视频或者实物等形式，对项目产品进行功能和原理性演示，以使学生在头脑中尽快建立工业产品的概念和相关知识体系的框架，使学生学习的方向性和主动性获得较大提高。学生在项目实践学习过程中处于主体地位，依据具体实践项目的特点，按照“构思-设计-实施-运作”的工程实践模式，自主形成“强-强结合”、“强-弱结合”、“弱-弱结合”的团队结构，每组人数不能超过3人。各小组自主选拔各组组长、查阅文献资料、分析项目任务、小组讨论、形成方案、进行项目设计、选择元器件、完成硬件电路制作和调试、进行项目总结等全过程工作。[7]

2.3 融合现代教学技术手段，构建全方位教学环境

CDIO工程教育模式的高度实践性对教学手段也提出了较高的要求，教师在进行教学方法创新的同时，要不断学习，充分利用先进的教学手段以提高工程实践教学效果。

（1）利用新媒体技术。在进行电学类课程教学时，教师一方面要继续深入挖掘多媒体技术的优势和潜力，通过精心准备和设计，运用先进手段，创作出严谨而丰富的电子课件，以图片、文字、声音、影像、虚拟现实技术作品（VR）、三维动画等媒介形式，使教学内容化繁为简，化宏观为微观，化微观为宏观，形象生动地传递教学内容。另一方面要充分发挥网络教学平台的功能，采取自主研发或与引进相结合的方法，构建基于校园网的电学类网络课程，以网络电视、虚拟社区、微课、慕课等教学方式，为学生提供自学、资料下载、课外辅导和答疑等服务；教师要灵活使用基于手机的媒体功能，采用博客、微博、播客、微信、聊天软件等搭建与学生间的互动和沟通，实时掌握学生的学习进度和效果。

（2）利用虚拟仿真技术。电子电路的虚拟仿真技术正好可以弥补传统课堂理论教学的这一缺陷，它可以替代电学类实验室中多种传统的仪器和元器件，实现基于计算机的电子电路辅助设计、分析和仿真，使主讲教师可以一边进行理论知识的讲解，一边在仿真软件中搭建电路、运行并仿真。可以用于电学类课程虚拟仿真实验的软件平台很多，如美国加州大学的PSpice仿真软件、欧洲DesignSoft Kft.公司的Tina Pro仿真软件、匈牙利Designsoft公司的Edison（爱迪生）仿真软件、美国NI公司的MultiSIM仿真软件和英国Lab Center Electronics的Proteus仿真软件等，它们各有特点，对使用者的能力要求也有区别，应结合课程的要求和学生的学习能力进行选用。

2.4 加强教师全面素质培养，提升CDIO教学能力

由于多方面的原因，应用型地方本科院校的教师引进方式一般同其他普通本科院校基本一致，对引进人员的职称、学历和毕业院校等外在因素看得过重，而对其工程实践能力、思想道德、学识水平、工作能力和发展潜力等方面不够重视。[7]为解决教师工程经验缺乏的问题，一方面要加强“双师双能型”教师队伍建设，调整教师结构，在教师引进时突出对人才的工程能力和实践经验的评估，积极引进行业公认专才，或聘请企业优秀专业技术人才、管理人才和高技能人才作为专业建设带头人、担任专兼职教师；另一方面可有计划地选派青年教师到企业的生产一线挂职工作，通过有针对性的学习、实践、专业进修、培训和学术交流等形式提高教师的理论与实践水平。

2.5 完善评价制度，立体化考核学习效果

在考核方式上，改革以往传统的期末闭卷理论考试的单一形式，根据工程项目实践教学的特点，可采用多种灵活的考核方式，如采用项目总结报告、项目答辩、期末测验相结合的方式，突出实践过程成绩在总成绩中所占比重，引导学生重视平时的学习积累，消除传统考核时学生集中突击学习的弊病；也可以采用平时考核+期末专题设计和汇报的形式，或者采用平时的项目考核+理论考试+实践操作考核的形式等。为增强学生对考核评价工作的参与度，可以组织学生先自评、再互评、最后再结合教师评价进行综合打分；而评价教师的主体组成中，除了任课教师外，应该适当引进项目技术中可能涉及到的其他学科的教师，或者是聘请的相关企业中的兼职导师和专门技术人才，以使评价更全面，更能为学生后续的学习提出良好的建议。

3 结语

作为应用型地方本科院校，把CDIO工程教育理念引入到电学类课程的教学中，有助于应用型本科教育从传统的课堂讲授式教学向工程实践式教学的转变，更好的培养出高质量的、符合行业和社会发展需要的、综合性应用型人才。通过我校CDIO工程教育模式在电学类课程改革中的实践证明，学生在此教育模式下激发出了极大的学习兴趣，逐步改变了消极被动的状态，变得有活力、爱提问、更主动、学习的目的性更强，在实践动手能力、分析和解决问题的能力、创新能力、团队协作能力和人文素质等方面均得到有效增强。基于CDIO理念的工程教育模式為学生踏上专业工程师之路构建了良好的环境。

参考文献

[1] 石峰，王昊.电路教学改革的探索与实践[J].中国电力教育，2017（1）：68-71.

[2] 教育部、国家发展改革委、财政部关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A03/moe_1892/moe_630/201511/t20151113_218942.html，2015.10.23.

[3] Takemata K..Engineering project-based learning under the CDIO concept[C].IEEE International Conference on Teaching， Assessment and Learning for Engineering （TALE），August，2013.

[4] Edward F.Crawley.Rethinking Engineering Education：The CDIO Approach[M].Springer-Verlag New York Inc.

[5] 杨春春.中外应用型本科教育人才培养模式比较研究[J].南京工程学院学报（社会科学版），2007（9）：25-28.

[6] 孙楠.CDIO视域下独生代大学生应用型人才培养模式创新研究[J].教育探索，2016（4）：72-74.

[7] 段庆茹，阚连宝，吴国忠.CDIO教育模式中国化研究述评[J].黑龙江高教研究，2012（10）：33-37.