基于CDIO工科高校參與式“電磁場與微波技術(shù)”課程教學(xué)研究與實踐

郭經(jīng)緯

【摘要】CDIO 是當(dāng)今世界高等工程教育領(lǐng)域一種新型人才培養(yǎng)模式，在各工科院校進(jìn)行廣泛的試點和推廣，結(jié)合行業(yè)、市場、地方的人才需求變化，將CDIO教育模式引入到“電磁場與微波技術(shù)”課程教學(xué)，以學(xué)生為本，讓學(xué)生參與到課堂和實踐教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)。使學(xué)生能深刻地領(lǐng)會和掌握所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，滿足企業(yè)和社會的多樣性需求，這將為CDIO教育模式在工科高校課程教學(xué)中的應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】CDIO 參與式教學(xué) 課程教學(xué) 電磁場與微波技術(shù) 教學(xué)模式 實踐教學(xué) 討論課

【中圖分類號】O441.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）19-0005-02

1 CDIO工程教育模式在我國發(fā)展的歷程

我國高等工科教育的迫切任務(wù)是盡快培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，然而我國工科的教育實踐中還存在不少問題，如重理論輕實踐、強(qiáng)調(diào)個人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊協(xié)作精神、重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。Mc.Kinsey Global Institute 在 2005 年 10 月發(fā)表的一份報告稱，2005 年我國畢業(yè)的約 60 萬工程技術(shù)人才中適合在國際化公司工作的不到10%，其中的原因，他認(rèn)為“中國教育系統(tǒng)偏于理論，中國學(xué)生幾乎沒有受到 project 和團(tuán)隊工作的實際訓(xùn)練，相比之下歐洲和北美學(xué)生以團(tuán)隊方式解決實際問題?！?/p>

從2005年起，汕頭大學(xué)工學(xué)院在執(zhí)行校長顧佩華教授的指導(dǎo)下，開始學(xué)習(xí)研討CDIO工程教育模式并加以實施，并取得明顯的效果；

2006 年，汕頭大學(xué)成為首個中國高校 CDIO 成員。

2007 年 11 月教育部組織召開了2007中國高等工程教育改革論壇和 CDIO 國際合作組織會議兩個大型會議，香港大學(xué)、清華大學(xué)、Royal Institute of Technology（Sweden）、University of Liverpool（UK）、Massachusetts Institute of Technology（USA）、Calgary University（Canada）等 40 多所國內(nèi)外高校的專家學(xué)者，對當(dāng)前高等工程教育存在的熱點問題進(jìn)行了熱烈的討論，反應(yīng)強(qiáng)烈，普遍認(rèn)識到工程教育改革的緊迫性與必要性。

2008年4月，教育部高等教育司發(fā)文成立“CDIO工程教育模式研究與實踐課題組”，課題組的任務(wù)是研究國際工程教育改革情況和CDIO工程教育模式的理念及做法；對我國工程教育改革情況進(jìn)行調(diào)研并指導(dǎo)有關(guān)院校開展CDIO工程教育模式試點工作；組織開展CDIO工程教育模式的研討與交流活動；

2008年12月14日-15日，教育部高教司理工處和汕頭大學(xué)聯(lián)合主辦了CDIO工程教育模式試點工作會議。會議確定了第一批18所CDIO試點高校名單，并成立了CDIO試點工作組，燕山大學(xué)躋身于第一批18所試點高校之一，作為機(jī)械類和電氣類專業(yè)試點。

2010年4月，第二批21所CDIO試點高校產(chǎn)生，這種規(guī)模還在不斷的擴(kuò)大，專業(yè)領(lǐng)域也必將從原有的機(jī)械類，電氣類，土木類等擴(kuò)大到電子信息領(lǐng)域中來。

CDIO是直接按照工業(yè)界的要求建立的一整套工程教育實施體系，具有全面系統(tǒng)性、實踐可操作性、國際先進(jìn)性和普遍適應(yīng)性[2]。將CDIO模式用于我國高校工程教育的實踐，有利于培養(yǎng)大學(xué)生時間能力和創(chuàng)新精神，促進(jìn)我國高校工程教育的發(fā)展。對以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的地方高校來說，CDIO模式特別適合電子信息工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的需要[3]。

2 課程教學(xué)存在的問題

“電磁場與微波技術(shù)”是電子信息工程和通信工程專業(yè)的重要專業(yè)課，其概念、理論與方法是電信科學(xué)領(lǐng)域深層次研究的重要支撐點。傳統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)側(cè)重以課堂講授為主，強(qiáng)調(diào)灌輸更多的知識，以老師為主題，學(xué)生為附屬的單項灌輸式學(xué)習(xí)方法。這種“以教師為中心，以課堂為中心，以書本為中心”的教學(xué)方式，過分依賴說教式的講授，重知識輕能力，禁錮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，這種模式培養(yǎng)的學(xué)生缺乏創(chuàng)造性，很難適應(yīng)當(dāng)前信息通訊領(lǐng)域人才的要求。

實踐教學(xué)是鞏固理論知識和加深理論知識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)人才的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高能力的重要平臺，是實現(xiàn)人才知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑和手段。在“電磁場與微波技術(shù)”實踐教學(xué)環(huán)節(jié)仍然存在不少問題和困難，導(dǎo)致未能形成實踐創(chuàng)新活動和理論教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。課程實踐環(huán)節(jié)中多數(shù)為驗證性實驗，與產(chǎn)品設(shè)計、企業(yè)生產(chǎn)等實際工程環(huán)境聯(lián)系甚少，獲取工程經(jīng)驗的環(huán)節(jié)收獲不多，不能將實踐創(chuàng)新活動和理論教學(xué)有機(jī)的結(jié)合。與學(xué)生實踐創(chuàng)新能力和個人綜合能力的培養(yǎng)目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。

改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，注重能力，素質(zhì)的培養(yǎng)，是當(dāng)前高校教學(xué)改革的重要課題之一。基于CDIO工程培養(yǎng)背景下，把“電磁場與微波技術(shù)”這門課程的課堂教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合，不失為全面提高學(xué)生能力素質(zhì)的好途徑。

參與式教學(xué)是國際上普遍推崇的一種教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者已有的經(jīng)驗，與同伴合作、交流，一起尋找、分析、解決問題的途徑，以提高師生的批判意識和自主發(fā)展能力。該方式力圖使教學(xué)活動中的每一個人都投入到學(xué)習(xí)活動中，都有表達(dá)和交流的機(jī)會，在平等對話中產(chǎn)生新的思想和認(rèn)識，豐富個人體驗和經(jīng)歷，并產(chǎn)生新的結(jié)果和智慧，進(jìn)而提高自己改變現(xiàn)狀的自信心和自主能力。參與式教學(xué)的過程中鍛煉了學(xué)生的思維、表達(dá)、分析和綜合、溝通協(xié)作、解決實際問題的能力[4]。

3 參與式課堂教學(xué)研究與實踐

基于全面培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力這一目標(biāo)，通過學(xué)生主動地、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的學(xué)習(xí)方式，結(jié)合燕山大學(xué)電子信息工程專業(yè)大學(xué)生“電磁場與微波技術(shù)”這門專業(yè)課程制定了如下具體的參與式教學(xué)實施方案：理論教學(xué)結(jié)合實際，保證出勤作業(yè)，增加學(xué)生參與、分析、解決問題的實踐課；實驗環(huán)節(jié)增加緊扣工程應(yīng)用的實物項目。

（1）理論教學(xué) “電磁場與微波技術(shù)”這門課程中關(guān)于電位函數(shù)、矢量磁位等特性參數(shù)概念的學(xué)習(xí)單憑死記硬背公式的話，學(xué)生往往很難深刻的理解。以往教學(xué)過程中，這類知識的教授和學(xué)習(xí)都是靠簡單傳授和反復(fù)背誦，缺乏主動參與經(jīng)驗式的學(xué)習(xí)方法。為此，在課前向?qū)W生介紹幾本相關(guān)側(cè)重工程實踐的書籍義工課外閱讀，充分利用圖書館資源拓寬知識面，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)大綱的指導(dǎo)下，合理的選擇教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點，理論教學(xué)結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)內(nèi)容。生產(chǎn)實習(xí)的目的是通過實踐培養(yǎng)學(xué)生運用已學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識，分析研究生產(chǎn)實際問題的初步能力，使學(xué)生從實踐中獲得基本知識，增加感性認(rèn)識，為學(xué)習(xí)專業(yè)課打下實踐基礎(chǔ)，在課程教學(xué)中充分結(jié)合學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)中的環(huán)節(jié)進(jìn)行講授，這樣更加貼合實際學(xué)生可以較好的掌握“電磁場與微波技術(shù)”這門課程的知識。

（2）討論課，教師根據(jù)幾種典型工程案例涉及到的概念進(jìn)行分組，布置給學(xué)生，由于上課學(xué)生人數(shù)較多，討論課以課外小組查找相關(guān)概念公式的資料并討論，課上講演，課上教師講授，提問和教師點評的教學(xué)形式。深入探討課程所涉及到的理論知識及其在工程中的應(yīng)用。學(xué)生自由分組，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，擴(kuò)大學(xué)生的知識面，課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量高，提高學(xué)生綜合運用本專業(yè)知識，分析、解決本專業(yè)及相關(guān)行業(yè)的理論和時間問題的能力。

（3）實驗與實物項目，課后實踐不僅包括硬件設(shè)計、組裝、測試、搭建物理模型實現(xiàn)概念的應(yīng)用，還包括軟件的設(shè)計，用MATLAB和HFSS軟件設(shè)計編程，達(dá)到公式的全面理解，掌握之間的各種關(guān)系。這樣學(xué)生有興趣做，在做中學(xué)，學(xué)中做，知識掌握的系統(tǒng)扎實，通過理論學(xué)習(xí)和項目實踐，有助于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維，在實踐中設(shè)計和制造產(chǎn)品，培養(yǎng)學(xué)生的工程推理和解決問題的能力、系統(tǒng)思維能力、創(chuàng)造性思維能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和人際交往能力等。

（4）課程成績的評定。在基于CDIO工程教育模式的課堂討論與項目參與式教學(xué)中，“電磁場與微波技術(shù)”課程的成績評定由四個部分組成，總成績百分制，具體分配情況：卷面成績；作業(yè)成績；平時出勤考核；討論課成績，根據(jù)學(xué)生完成項目情況與表現(xiàn)，由教師給定。項目實驗成績根據(jù)學(xué)生完成項目情況進(jìn)行自評與教師評定相結(jié)合的方式給定成績。這樣以卷面理論考試考核成績?yōu)橹鳎椖繉嵤┣闆r為輔，兼顧課堂討論與平時出勤，主觀與客觀成績相結(jié)合，可以全面的評估學(xué)生的能力。

4 結(jié)束語

針對“電磁場與微波技術(shù)”這門課程，將CDIO理念和參與式的課堂實踐教學(xué)有機(jī)的結(jié)合，從理論教學(xué)、討論課、實驗課、成績評定四個方面進(jìn)行的教學(xué)實踐，收到了很好的效果，很大的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生主動的查找資料，動手操作，思考問題，表達(dá)和交流，提高自信心培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力，促進(jìn)了學(xué)生對對復(fù)雜難理解的理論知識的充分理解并產(chǎn)生興趣。通過基于CDIO的全面培養(yǎng)能力的實驗項目的驅(qū)動，使得學(xué)生對原本抽象、枯燥、難以理解的專業(yè)理論知識和公式有了透徹深入的理解和掌握，并能熟練的應(yīng)用到工程實際中。學(xué)生被興趣驅(qū)動，帶著問題學(xué)習(xí)，好奇的進(jìn)行實踐，這樣的認(rèn)知學(xué)習(xí)實踐的過程對于每個學(xué)生的各方面能力的培養(yǎng)都十分重要，出勤率大大提高，作業(yè)的完成情況有了質(zhì)的飛越。這次初步對“電磁場與微波技術(shù)”課程教學(xué)模式進(jìn)行了探索性嘗試，在今后的教學(xué)過程中還需繼續(xù)摸索，總結(jié)更多教學(xué)經(jīng)驗和有待完善之處。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚躍，鄧曙光 等.基于CDIO理念改革電子信息類專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)[j].湖南，大學(xué)教育，2015（0）3：104-105

[2]徐武雄，鐘東.基于CDIO的電子信息工程人才培養(yǎng)模式研究[j].中國教育技術(shù)裝備，2013（18）：84-86