基于CDIO理念的《光電子學》教學改革

李海金，劉 義

(安徽工業(yè)大學 數(shù)理學院，安徽 馬鞍山 243002)

工程技術人才對國家經濟和科技進步一直起著巨大的推動作用，是否擁有大量高素質的工程人才已成為影響一個國家核心競爭力的重要因素。工程人才短缺和工程教育質量不能適應工業(yè)界需求的問題日益顯著，眾多國家掀起了教育改革的浪潮，提出了新的教育教學模式，其中美國麻省理工學院和瑞典皇家理工學院等4所大學倡導了CDIO工程教育理念。CDIO是構思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)、運作(Operate)四個英文單詞的縮寫，它是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括。CDIO培養(yǎng)大綱將大學生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，強調綜合的創(chuàng)新能力，與社會大環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，同時更關注工程實踐，加強培養(yǎng)學生的實踐能力［1］。

隨著我國社會和經濟越來越廣泛地融入到國際社會，急需高素質的人才。目前我國整體的工程教育創(chuàng)新、人才培養(yǎng)質量等指標與世界水平相距甚遠，存在著不少問題和挑戰(zhàn)，相當一部分工程畢業(yè)生存在動手能力弱、解決實際問題能力弱、專業(yè)面偏窄，難以滿足社會要求的問題。因此，改革傳統(tǒng)的教學思路和方法，已成為高校教學改革的迫切任務。國內以清華大學、汕頭大學為代表，最先開始推行CDIO教育模式，進行了大量的探索與實踐。2008年我國教育部在部分高校啟動CDIO試點，目前已有39所高等院校在機械、電氣、化工、土木等領域成為教育部CDIO工程教育模式研究與實踐課題組高校成員［2－11］。

作為光信息科學與技術專業(yè)的主干技術基礎課，《光電技術》是一門理論緊密聯(lián)系實際的課程。如何既能傳授給學生扎實的基礎理論知識，又能增強學生的實際動手能力結合自身的教學實踐，我們就CDIO工程教育模式下《光電技術》的課程教學談談自己的幾點思考和體會。

1 《光電子學》課程教學中存在的主要問題:

1.1 教材滯后

光電技術是迅速發(fā)展的新興高新技術，新概念、新方法、新材料、新技術、新器件和新工藝不斷涌現(xiàn)。這就出現(xiàn)了傳統(tǒng)的知識內容與新的理論、新的技術所共存的問題。如何在有限的時間內進行有重點的學習，做到有的放矢，從而適應多元化應用型人才培養(yǎng)的目標，對光電子學的教學內容則提出了更高的要求。

1.2 課堂偏于理論教學

《光電子學》理論教學過程中偏重于知識的講解與傳授，理論與實際沒有緊密聯(lián)系，沒有很好地結合光電技術應用的相關案例進行教學。這種傳統(tǒng)的填鴨式的教學方法不能激發(fā)學生的學習興趣，不利于學生學習積極性的提高與創(chuàng)造性的發(fā)揮。如何將“教”與“學”這兩個相輔相成的環(huán)節(jié)處理好，對教學方式提出了新的更高的要求。

1.3 課程設計中缺乏學生的自主學習

光電子課程設計教學一般是教師給出題目，學生選擇相應題目進行設計。課程設計這樣的教學模式沒有調動學生學習的積極性，學生對課程設計的興趣不高，重視不足，不能積極主動地投入課程設計，無法達到預期教學效果。由于初次接觸設計任務，很多學生不知如何著手設計，造成抄襲或照搬文獻、書本中的一些現(xiàn)有設計，缺乏自己的創(chuàng)新性設計，綜合設計能力、實踐能力和創(chuàng)新能力沒有得到鍛煉和提高。

1.4 光電子技術實驗的實踐意義沒有突出

光電技術實驗是光電子學課程體系的一個重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的重要手段。傳統(tǒng)的實驗教學方法基本是“注入式”或“填鴨式”，教材對實驗目的、原理、實驗步驟描述得非常詳細，實驗過程中學生往往是照著實驗指導書簡單的操作，沒有實際去認真觀察實驗現(xiàn)象，分析總結實驗結果。此外，基礎性實驗項目多，綜合性、創(chuàng)新性實驗項目少，不利于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

因此，傳統(tǒng)的教學內容、教學方法已不適應優(yōu)秀工程人才培養(yǎng)的目標。以CDIO工程教育理念為指導，深化《光電子學》課程體系、教學內容和教學方法的改革，構建 CDIO教學模式，開展以CDIO教育理念的教育模式的研究與實踐，促進高素質創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，具有重要的現(xiàn)實意義。

2 基于CDIO教育理念的教學改革

2.1 強化基于案例的驅動啟發(fā)式教學

課程教學內容既要保持原有課程基本內容和學科特點，又要突出對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的訓練。CDIO理念的一個核心內容是自主研究式學習，打破以課堂知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)教學模式，將教學工作從以“教“為中心轉變?yōu)橐浴皩W”為中心，樹立以學生為本的思想。在《光電子學》課程知識的講解過程中采用“引出問題，分析問題，解決問題”的工程項目問題驅動啟發(fā)式教學模式。從來源于實際生產生活中的工程項目尤其是光電技術的最新應用為案例，引入《光電子學》課程中相應的知識，運用啟發(fā)、對比、舉例和實例等多種方法深入淺出地講解知識點及相應的工程應用。采取課堂討論、綜合作業(yè)、讀書交流、文獻調研等活動調動學生學習積極性和主觀能動性，培養(yǎng)學生自主式、研究型學習能力。

2.2 基于工程項目的團隊式課程設計教學

實踐教學是CDIO模式下教學環(huán)節(jié)非常重要的組成部分，是“做中學”的集中體現(xiàn)，其根本任務是培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，提高學生分析和解決實際問題的能力。培養(yǎng)高層次的技術人才，就必須完善學生的實踐教學體系。

課程設計是對《光電子學》知識的總結和綜合運用。傳統(tǒng)的課程設計題目過于單一，學生各做各的，答案雷同、應付交作業(yè)的現(xiàn)象比比皆是。為提高課程設計的教學效果，將工程項目實踐引入到課程教學，并采取項目形式對學生進行分組，每組解決不同的題目，各組分別進行項目設計、構思和分工實施等操作。啟發(fā)學生自主應用課本知識尋找課題，用系統(tǒng)分析的方法分析問題，用學過的知識與技能解決問題。通過加強問題的實踐性、選題的多樣性、方法的選擇性和任務的完整性來引導學生自覺地將理論知識進行轉化。而項目形式讓學生在完成各不相同任務的同時，提高項目實施專業(yè)能力和團隊協(xié)作能力。

2.3 多層次光電技術實驗教學體系

構建與理論教學有機聯(lián)系，以能力培養(yǎng)為核心，分層次、多模塊、相互銜接、相對獨立的光電技術實驗教學體系。堅持基礎性實驗、綜合性實驗和研究創(chuàng)新性實驗相結合?；A性實驗(驗證性實驗)主要使學生對光電技術有全面的認識，對相關課堂理論知識進行驗證，要將實驗與某些實際工程結合起來，實驗中陳述其功能，啟發(fā)引導在其他方面的應用。要求學生獨立完成實驗，運用理論知識對實驗現(xiàn)象和實驗結果分析，著重培養(yǎng)學生的個人能力，為進入綜合性實驗打下良好的基礎。綜合性實驗是以學生在理論課程學習過程中提出的問題為基礎，讓學生運用所學知識，自己設計實驗方案，完成實驗數(shù)據(jù)的觀測和處理，最后得出結論。此類實驗需要幾個人一起完成，能培養(yǎng)學生的團隊精神和解決實際工程問題的一般思維能力。

研究創(chuàng)新性實驗中學生具有完全的自主性，學生自己組成團隊，針對感興趣的領域，選定某一具體問題進行具有研究、探索性質的實驗，是各學科知識的綜合應用，著重培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

2.4 多元化過程考核評價體系

傳統(tǒng)的課堂教學是由任課教師考評學生，重在考評知識的獲得;CDIO的評價方法則重能力的培養(yǎng)，將能力本位的教學觀貫穿教學實踐的全過程。(1)以學生的發(fā)展為取向轉變考核觀念;(2)改革考核內容，既體現(xiàn)全面性、基礎性，又加強對學生能力的考核，實現(xiàn)對智力因素和非智力因素的綜合測評;(3)改革考核方式，由單一的筆試向多樣化的考核方式轉變。這樣，不僅考核學生的課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、課程設計、實驗情況及考試卷面等書面內容，更注重考核學生學習過程中的表現(xiàn)情況，特別是在工程項目實踐環(huán)節(jié)所表現(xiàn)出來的能力，如查閱能力、實驗方案設計能力、合作交流能力、創(chuàng)新意識等方面進行考核給予肯定，有利于促進學生積極主動學習，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。系統(tǒng)的考核評價體系有利于提高學生綜合素質，引導學生自覺加強實踐能力訓練，有利于教學質量的提高。

3 結束語

如何培養(yǎng)適應社會需要的高級應用型人才是高等院校師生共同面對的一項重要課題。我們基于CDIO理念的《光電子學》課程教學改革是對傳統(tǒng)教學方法進行改革的一種有益的嘗試，激發(fā)起了學生的學習興趣，轉變了學習態(tài)度，培養(yǎng)起了學生的團隊協(xié)作意識，使得以往理論實踐相脫離的問題得以改善，更加強調了學生綜合能力的培養(yǎng)。提高了教學質量，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，曹廣忠.基于項目的CDIO理念在課程教學中的應用［J］.實驗科學與技術，2010，8(3):83－85.

［3］顧學雍.聯(lián)結理論與實踐的CDIO－清華大學創(chuàng)新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究，2009(1):11－22.

［4］黃光能.學院制條件下基于CDIO的考試改革探索［J］.實驗科學與技術，2012，10(5):59－63.

［5］陳慶發(fā)，劉運香，韋才壽，等.基于CDIO的創(chuàng)新性實驗教學設備研制［J］.實驗科學與技術，2012，10(5):64－66.

［6］鄭薇薇.基于CDIO的創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)模式研究與實踐［D］.大連:大連理工大學，2010.

［7］田海梅，朱保平，陳愛萍.基于CDIO模式的綜合項目改革的實踐［J］.實驗技術與管理，2011，28(4):130－132.

［8］顧佩華，李昇平，沈民奮，等.以設計為導向的EIPCDIO創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式［J］.中國高等教育，2009(1):47－49.

［9］陶勇芳，商存慧.CD IO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示［J］.中國高教研究，2006(11):81－83.

［10］曹丹華，吳裕斌，武樹斌，等.基于CDIO理念的光電系統(tǒng)課程設計實踐教學改革［J］.實驗室研究與探索，2012，31(4):237－239.

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