CDIO模式下工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)《電子電工》課程改革探索

郝曉曦

李辛沫

（五邑大學(xué)機(jī)械工程及其自動(dòng)化系，江門(mén)529020）

1 教改背景

工業(yè)設(shè)計(jì)是一門(mén)涉及科學(xué)和美學(xué)、技術(shù)和藝術(shù)的以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主要對(duì)象的新興的綜合性學(xué)科，它是將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代審美觀念有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)（產(chǎn)品）-環(huán)境”的和諧統(tǒng)一。根據(jù)上述特點(diǎn)，教育部工業(yè)設(shè)計(jì)課程指導(dǎo)委員會(huì)在該專業(yè)的課程設(shè)置上明確規(guī)定了兩類：①藝術(shù)設(shè)計(jì)類課程，以培養(yǎng)藝術(shù)素養(yǎng)和設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法為目的；②工程技術(shù)類課程，著眼于輸送科學(xué)思想、傳授工程技術(shù)知識(shí)，《電子電工》就是其中必修的內(nèi)容。

由于五邑大學(xué)的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)隸屬于機(jī)電系，授予的是工學(xué)學(xué)位，因此，該校的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)屬于工科類，對(duì)于《電子電工》課程采用的是獨(dú)立設(shè)課。同時(shí)，由于工業(yè)設(shè)計(jì)不是純工程設(shè)計(jì)，也就決定了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的《電子電工》課程有別與純工程設(shè)計(jì)專業(yè)。根據(jù)該校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)授課的情況，以及調(diào)研國(guó)內(nèi)同類大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的情況來(lái)看，發(fā)現(xiàn)包括《電子電工》課程在內(nèi)的工程技術(shù)課程的教學(xué)研究明顯不足。具體表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：

①缺乏恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)定位。工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)習(xí)《電子電工》的主要目的是為產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)服務(wù)，通過(guò)了解常見(jiàn)工業(yè)產(chǎn)品電路結(jié)構(gòu)的一般性設(shè)計(jì)、測(cè)試方法和安全標(biāo)準(zhǔn)，使得在設(shè)計(jì)電器產(chǎn)品外觀造型時(shí)獲得必要的工程技術(shù)依據(jù)。然而，目前工業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱的安排與純工科相似，強(qiáng)調(diào)理論性和技術(shù)性，卻忽略了實(shí)用性，使得該門(mén)課程的教學(xué)定位脫離了培養(yǎng)目標(biāo)。

②教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)需求聯(lián)系不緊密。目前工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的《電子電工》課程的內(nèi)容包括電路基礎(chǔ)、模擬電路分析與設(shè)計(jì)以及數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)三個(gè)部分，主要講授原理、技術(shù)與設(shè)計(jì)方法等。然而對(duì)于電路結(jié)構(gòu)對(duì)外形設(shè)計(jì)的要求、外形設(shè)計(jì)對(duì)電路結(jié)構(gòu)的影響、外形的安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等都沒(méi)有提及。從教學(xué)內(nèi)容方面該課程對(duì)外型設(shè)計(jì)沒(méi)有起到應(yīng)有的工程輔助作用。

③課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)缺乏針對(duì)性。當(dāng)前的課程實(shí)驗(yàn)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)僅僅是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的要求完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果也與外形設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)沒(méi)有能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造型設(shè)計(jì)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。

綜上所述，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)《電子電工》課程的教學(xué)改革是必要與重要的。

2 CDIO模式下課程改革思路

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果，代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間存在有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。

CDIO模式提出了四個(gè)層次的學(xué)生能力培養(yǎng)：①掌握必要的技術(shù)知識(shí)和推理能力；②鍛煉個(gè)人的職業(yè)技能與素質(zhì)；③加強(qiáng)學(xué)生人際技能、團(tuán)隊(duì)與溝通能力；④在企業(yè)與社會(huì)環(huán)境下的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及運(yùn)用。

CDIO模式能很好地體現(xiàn)教改的目的——讓工業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生掌握一定的工程常識(shí)，并運(yùn)用抽象的知識(shí)創(chuàng)造具象的產(chǎn)品的能力。在此模式下，要求在整個(gè)課程講授過(guò)程中強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)教育的同時(shí)，將講授內(nèi)容置身于產(chǎn)品生命周期的具體環(huán)境中，即以項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)為教育的組織原則，將企業(yè)界的需求與工程教育緊密結(jié)合，在技術(shù)基礎(chǔ)上給學(xué)生提供更多的工程知識(shí)，培養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師成長(zhǎng)為在社會(huì)與外部工程環(huán)境中，進(jìn)產(chǎn)品、新流程或新系統(tǒng)創(chuàng)造和執(zhí)行過(guò)程中的領(lǐng)導(dǎo)者。

五邑大學(xué)作為全國(guó)18所CDIO的試點(diǎn)單位，而機(jī)電系又為五邑大學(xué)的試點(diǎn)單位，借此契機(jī)，可以將CDIO的教學(xué)模式和教學(xué)理念應(yīng)用于《電子電工》課程的改革中來(lái)。另一方面，由于該校地處珠三角地區(qū)，周邊的相關(guān)企業(yè)，特別是一些與該校建立產(chǎn)學(xué)研基地的企業(yè)，能夠提供充足的教學(xué)實(shí)踐場(chǎng)所。為此，提出如圖1所示的改革思路。

首先進(jìn)行需求分析。工業(yè)設(shè)計(jì)教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)的設(shè)計(jì)師，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求和發(fā)展。市場(chǎng)是決定一切的根源，要培養(yǎng)怎樣的工業(yè)設(shè)計(jì)師，設(shè)計(jì)師需要具備什么樣的素質(zhì)，只能到企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，從工業(yè)設(shè)計(jì)在企業(yè)整個(gè)運(yùn)作鏈條中的位置及企業(yè)的需求中尋找答案。

第二步，根據(jù)企業(yè)需求，進(jìn)行教學(xué)定位，制定教學(xué)大綱，包括理論與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

第三步，根據(jù)教學(xué)大綱進(jìn)行基于CDIO模式的教學(xué)內(nèi)容改革與教學(xué)手段改革。

第四步，CDIO模式下的評(píng)價(jià)、反饋與總結(jié)。

3 CDIO模式下的課程改革探索

圖1 改革思路

3.1 教學(xué)定位

通過(guò)與相關(guān)企業(yè)的座談與對(duì)本地小家電企業(yè)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，企業(yè)需要的工業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)該具有：對(duì)產(chǎn)品工藝和結(jié)構(gòu)等技術(shù)方面的了解、熟悉與外形設(shè)計(jì)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及滿足產(chǎn)品造型安全性的檢測(cè)等。由此確定了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)開(kāi)設(shè)《電子電工》課程的主要目的是需要學(xué)生通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，掌握基本的電工電子技術(shù)，了解常見(jiàn)電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，為該類產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)提供必要的工程依據(jù)。

3.2 教學(xué)內(nèi)容制定

根據(jù)調(diào)研結(jié)果和企業(yè)需求，將教學(xué)大綱作了相應(yīng)的調(diào)整，制定了符合工程的教學(xué)內(nèi)容。其中，課堂授課部分的內(nèi)容作了如下調(diào)整：將以往的電子電路的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行壓縮（約占總課時(shí)的1/2），增加與電子類產(chǎn)品造型相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，例如3C、UL等常用標(biāo)準(zhǔn)（約占總課時(shí)的1/4），電子產(chǎn)品安全性測(cè)試方法與產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)安全性原則等內(nèi)容（約占總課時(shí)的1/4）。同時(shí)還會(huì)根據(jù)調(diào)整過(guò)的教學(xué)內(nèi)容，編制一本能夠適用于該校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)的《電子電工》教材。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，基本思路是“從模仿到設(shè)計(jì)”。即將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的場(chǎng)所由學(xué)校搬移至產(chǎn)學(xué)研合作基地，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)已有產(chǎn)品（例如燈飾、小家電等）的設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等，讓學(xué)生對(duì)實(shí)際電子類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造型設(shè)計(jì)的方法、思路、經(jīng)驗(yàn)等有了足夠的認(rèn)識(shí)后，再將學(xué)到的這些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于自己的設(shè)計(jì)中去。將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)由實(shí)驗(yàn)教師完成變?yōu)橛善髽I(yè)中的特聘教學(xué)完成。這樣可以將課堂的抽象理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)實(shí)踐中的具體應(yīng)用，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情被激發(fā)，學(xué)習(xí)效率顯著提高。

3.3 教學(xué)實(shí)踐

依據(jù)CDIO理念，教學(xué)的目標(biāo)是通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，增強(qiáng)學(xué)生的“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)作實(shí)踐”的能力。在具體的教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，將課堂教學(xué)分為兩部分：第一部分，基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)的講授，由工科的教師擔(dān)任，主要是建立學(xué)生對(duì)電子電工技術(shù)中常用的基本技術(shù)和方法的使用原則；第二部分，工程實(shí)踐的講授，這部分以講座的形式授課，邀請(qǐng)相關(guān)企業(yè)的工程技術(shù)人員作為特聘教師，以企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目為例，系統(tǒng)全面地剖析產(chǎn)品造型與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝之間的聯(lián)系，同時(shí)，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)或?qū)W習(xí)中遇到的實(shí)際問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，改“學(xué)?！獙W(xué)?！钡挠?xùn)練方式為“學(xué)?！髽I(yè)——學(xué)?！钡挠?xùn)練方式，安排學(xué)生深入產(chǎn)學(xué)研企業(yè)，通過(guò)對(duì)企業(yè)中各類電子類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的了解，學(xué)習(xí)其開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)的方法?；氐綄W(xué)校后，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇參觀到的某一具體產(chǎn)品作為訓(xùn)練項(xiàng)目，仿照學(xué)習(xí)到的開(kāi)發(fā)過(guò)程，重新完成開(kāi)發(fā)過(guò)程。這種訓(xùn)練方式讓學(xué)生在課程中將學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用相配合，能夠充分了解工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的動(dòng)機(jī)；從基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段深入到實(shí)際應(yīng)用與技巧的使用，切身體驗(yàn)實(shí)際項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的均衡發(fā)展，能使學(xué)生真正體會(huì)到設(shè)計(jì)理念的真諦及實(shí)踐教學(xué)的真正意義；由于實(shí)際設(shè)計(jì)項(xiàng)目的參與，使學(xué)生日后的設(shè)計(jì)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)更為豐富，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。學(xué)生對(duì)看到的和學(xué)到的內(nèi)容有更深刻的了解和理解。具體完成過(guò)程如圖2所示。

除此之外，還將這門(mén)課程學(xué)到的內(nèi)容與工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)其他課程進(jìn)行“嫁接”。比如與工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)課程、產(chǎn)品包裝等課題聯(lián)合，形成綜合性大實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生通過(guò)這些綜合性項(xiàng)目對(duì)工程類課程與藝術(shù)類課程很好地結(jié)合與應(yīng)用，鍛煉其綜合分析運(yùn)用能力。

3.4 綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)CDIO理念，針對(duì)《電工電子》課程改革的目的，對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)方法也做了調(diào)整。改原來(lái)的純理論考試為理論考試與實(shí)驗(yàn)考查各占50%，其中，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的成績(jī)又分為幾個(gè)方面：學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中起的作用，與團(tuán)隊(duì)的合作與交流占10%，綜合利用工程方法能力占30%，作品展示期間，由參與評(píng)價(jià)的其他老師和同學(xué)的打分占10%。這樣一來(lái)，能夠更加客觀地反映學(xué)生對(duì)基本技能的掌握和對(duì)工程實(shí)踐的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生人際技能、團(tuán)隊(duì)與溝通能力。

圖2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)流程

4 CDIO模式下教學(xué)改革探索與實(shí)踐總結(jié)

《電子電工》課程在CDIO模式下的教學(xué)改革經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試實(shí)施，表現(xiàn)出如下特點(diǎn)：

①在端正學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、明確學(xué)習(xí)方向、提高工程意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等方面發(fā)揮出明顯作用；

②改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式，將被動(dòng)的學(xué)習(xí)向自覺(jué)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性被積極地調(diào)動(dòng)起來(lái)；

③學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力得到了一定的提高；

④對(duì)于教師，雖然工作量和強(qiáng)度明顯增大，但是對(duì)提升教師自身素質(zhì)有顯著效果；

⑤對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)工科類課程的教學(xué)大綱與教學(xué)方式提供了良好的借鑒。

對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)來(lái)說(shuō)，學(xué)生的工程思想和方法是本專業(yè)今后教育中必須重視與加強(qiáng)的，因此，該專業(yè)的工程類課程的改革也是今后工作的方向。如何將工業(yè)設(shè)計(jì)中藝術(shù)類課程與工程類課程完美地結(jié)合起來(lái)，是教師日后工作的最終目標(biāo)。同時(shí)也希望為同類學(xué)校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的工程類課程的改革提供一定的思路與方法。

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