基于CDIO創(chuàng)新理念的工程實訓(xùn)教學(xué)體系優(yōu)化建設(shè)

韓淑華 李瑾澤 馮強(qiáng)

[摘 要]文章介紹了高校工程實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀，以內(nèi)蒙古科技大學(xué)電工電子實訓(xùn)教學(xué)體系改革為切入點，針對目前學(xué)校工程實訓(xùn)課程內(nèi)容陳舊、形式單一、趣味性差的教學(xué)現(xiàn)狀及其存在的問題，工程訓(xùn)練中心做了一些嘗試：提出了基于CDIO創(chuàng)新理念培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建CDIO的實訓(xùn)教學(xué)項目和教學(xué)模式，搭建高校大學(xué)生的現(xiàn)代工程實訓(xùn)平臺。通過對實踐教學(xué)內(nèi)容、方式和考核評價制度的改革， 提高學(xué)生的動手動腦能力、創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)和實踐教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]CDIO;創(chuàng)新理念;電工電子;教學(xué)實踐

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）08-0062-04

課程體系是否合理直接關(guān)系到人才培養(yǎng)的質(zhì)量。為適應(yīng)社會對應(yīng)用型人才不斷變化的需求，提高電工電子實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，電工電子實訓(xùn)教學(xué)需要不斷進(jìn)行改革。 通過實訓(xùn)課程訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、專業(yè)核心技術(shù)應(yīng)用能力、工程設(shè)計實踐能力及現(xiàn)代控制技術(shù)技能，使學(xué)生達(dá)到一定的技能水平。

一、高校工程實訓(xùn)教學(xué)面臨的新情況分析

1.學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力存在明顯的差異

我國各地的教育水平及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在明顯的地區(qū)差異，導(dǎo)致大學(xué)生入校時工程應(yīng)用水平有較大差異。城市生源（尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的生源）的信息技術(shù)教育要好一些。而相當(dāng)大一部分農(nóng)村和縣份生源的中學(xué)階段信息技術(shù)教育薄弱，這類學(xué)生的信息技術(shù)基本能力亟待提高，不容忽視。

2.傳統(tǒng)教學(xué)模式單一、落后

傳統(tǒng)的教學(xué)觀一直以知識為本、以教為中心，學(xué)生學(xué)習(xí)主要在老師的示范與指導(dǎo)下進(jìn)行。這種“照圖搭積木”式的教學(xué)模式，大大限制了學(xué)生自由發(fā)揮的空間。一些基礎(chǔ)扎實、創(chuàng)新能力強(qiáng)的學(xué)生完成規(guī)定項目后仍感意猶未盡，還想做一些其他感興趣的、實用性較強(qiáng)的實訓(xùn)項目往往未能如愿。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式使學(xué)生的主體作用得不到充分發(fā)揮，教學(xué)方法與手段不能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。但隨著社會的進(jìn)步、科技的發(fā)展，我們的高等教育觀也在發(fā)生著變化。我們逐步樹立了以人為本、以學(xué)為中心的教學(xué)觀，給學(xué)生更多的自主學(xué)習(xí)的權(quán)利，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;在教會知識與教會學(xué)習(xí)上，以教會學(xué)習(xí)、發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力為中心。

3.知識信息化促使大學(xué)成為高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的主陣地

現(xiàn)代大學(xué)必須培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力、創(chuàng)造新知識的能力和可持續(xù)發(fā)展的能力。大學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)必須由過去的知識教育轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維及創(chuàng)造能力的高素質(zhì)人才教育。高水平的研究型大學(xué)要成為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的主陣地。

4.信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，要求工程實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容必須不斷更新

在傳統(tǒng)社會里，社會信息量較少，知識更新速度慢，實訓(xùn)項目單一，大學(xué)所獲得知識的有效性持續(xù)時間比較長。在知識經(jīng)濟(jì)時代，人們的交往空前頻繁，知識更新日新月異，社會信息瞬息萬變。隨著高等教育改革的不斷深入，尤其是隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我們不得不對課程內(nèi)容進(jìn)行及時調(diào)整，以適應(yīng)社會的需要。

5.教學(xué)處于從屬地位的狀況依然存在

工程技術(shù)學(xué)科是一門應(yīng)用學(xué)科，實踐是工程的核心，現(xiàn)在好多高校不重視實踐教學(xué)，沒有將工程教育的重心放在實踐上，這在一定程度上限制了工程教育的發(fā)展。 德國和日本的工程教育向來以重視設(shè)計和理論聯(lián)系實踐的教育而著稱。這些國家的工程技術(shù)的領(lǐng)先地位進(jìn)一步證明了“工程回歸實踐”理念的正確性。創(chuàng)新是一個民族發(fā)展的靈魂，實踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。接受工程教育要在實踐中不斷體驗、總結(jié)、升華直至創(chuàng)新。

當(dāng)今時代，工程實訓(xùn)教學(xué)不應(yīng)當(dāng)僅僅注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力，更應(yīng)注重培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。其目的是將創(chuàng)新理念植入學(xué)生的頭腦里，讓學(xué)生能夠提升獲取新知識、新技能及其應(yīng)用能力。

二、實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

內(nèi)蒙古科技大學(xué)是以工科為主的綜合性大學(xué)。工程訓(xùn)練中心肩負(fù)著全校工科類學(xué)生基礎(chǔ)工程訓(xùn)練的重要職責(zé)，有責(zé)任通過實訓(xùn)來提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。目前中心的電工電子工程實訓(xùn)項目已顯得陳舊落后，與現(xiàn)代社會聯(lián)系不緊密，教學(xué)模式傳統(tǒng)，教學(xué)理念與以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的素質(zhì)教育不完全吻合。其具體存在的主要問題有以下幾方面。

1.實訓(xùn)對象范圍狹窄

目前，我校工程實訓(xùn)教學(xué)僅面向全校理工類專業(yè)同一屆學(xué)生（大二或大三年級學(xué)生）開設(shè)，授課對象范圍狹窄，不能夠?qū)崿F(xiàn)大學(xué)四年不間斷實訓(xùn)的教學(xué)目標(biāo)。另外，我們的實訓(xùn)室還沒有完全開放，不能給各年級中一些創(chuàng)新能力較強(qiáng)的學(xué)生提供一個良好的平臺。

2.教學(xué)思想傳統(tǒng)，創(chuàng)新理念有待落地生根

教師教學(xué)一直以傳統(tǒng)的傳授知識為主，沒有完全由知識教育轉(zhuǎn)向以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為主的素質(zhì)教育，不能將工程實訓(xùn)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)緊密聯(lián)合起來，其創(chuàng)新理念有待增強(qiáng)。

3.教學(xué)的方法與手段不能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

多年來，以教師為中心的教學(xué)觀念形成了傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法，教師發(fā)揮著主體作用。教師講得越細(xì)，信息量就越無法擴(kuò)充。填鴨式、保姆式的教學(xué)使得教師辛辛苦苦，學(xué)生受益卻不多。

4.課程設(shè)置不能激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新的欲望

我校工程訓(xùn)練中心面向全校理工科學(xué)生所開展的電子工藝實訓(xùn)十幾年來一直以組裝調(diào)試收音機(jī)項目為主， 實訓(xùn)內(nèi)容已顯得陳舊;2010年起嘗試將室內(nèi)配線納入實訓(xùn)內(nèi)容當(dāng)中，給工程實訓(xùn)注入新鮮血液，但內(nèi)容偏少，略顯簡單，不能緊跟時代步伐。

總之，該課程內(nèi)容偏少且工程背景不強(qiáng)，應(yīng)用性較差，與當(dāng)前社會生活聯(lián)系不緊密，不能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

5.各實訓(xùn)模塊時間長短差距大

電工電子實訓(xùn)時間為每年36周，全校實訓(xùn)學(xué)生分為18批，也就是說每個學(xué)生實訓(xùn)2周（除去教師學(xué)習(xí)1天，學(xué)生上課時間為9天）。共3個模塊，各模塊時間安排如下：電子實訓(xùn)（組裝調(diào)試收音機(jī)）為8天，電工實訓(xùn)（室內(nèi)照明）為1天。

電子實訓(xùn)時間有些長，教學(xué)不緊湊，略顯拖沓;電工實訓(xùn)由于內(nèi)容偏少，故實訓(xùn)時間略短，應(yīng)充實其教學(xué)內(nèi)容。

工程訓(xùn)練中心擔(dān)負(fù)著全校工科類學(xué)生基礎(chǔ)工程訓(xùn)練的重要職責(zé)。本文圍繞中心培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程實踐能力和創(chuàng)新意識的應(yīng)用型專門人才的辦學(xué)思路，結(jié)合我校教學(xué)現(xiàn)狀，提出電工電子實訓(xùn)現(xiàn)代模塊化教學(xué)體系改革方案。

三、CDIO創(chuàng)新理念項目法的提出

CDIO是目前高等教育工程領(lǐng)域非常流行的一種教育理念，CDIO教育模式包含Conceive（構(gòu)思 ）、Design（設(shè)計 ）、Implement（實施 ）和 Operate（運作 ），這一模式將知識、技能和素質(zhì)的培養(yǎng)緊密結(jié)合起來 [1-2]。讓學(xué)生從產(chǎn)品研發(fā)到運行的生命周期學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗。CDIO 的理念是盡可能采用接近工程實際的綜合性設(shè)計項目進(jìn)行教學(xué)。項目式教學(xué)法是指一種以師生共同完成一個項目為目的來安排教學(xué)活動的方法。其顯著的特點是以項目為主線，教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體，可充分體現(xiàn) CDIO 注重學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的教學(xué)理念[3-7]。

將基于CDIO 理念的項目式教學(xué)法[8-10]引入電工電子實訓(xùn)課程中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、信息分析綜合能力、創(chuàng)新意識、動手能力、表達(dá)能力和團(tuán)隊合作精神。而且在項目實現(xiàn)過程中進(jìn)一步提高教師的水平和實際應(yīng)用能力，使教師具備完成一個項目所涉及的專業(yè)理論和專業(yè)技能。

四、研究與改革的內(nèi)容與目標(biāo)

1.研究、分析當(dāng)前多所高等院校的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，既秉承傳統(tǒng)又與時俱進(jìn)，依據(jù)CDIO創(chuàng)新理念，優(yōu)化我校電工電子實訓(xùn)課程的教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的確定與實施需要創(chuàng)新的教育理念指導(dǎo)。對內(nèi)容的選取要難度適中，讓學(xué)生既有新奇感又有成就感，促使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣，自覺地探尋更深層次的知識。畢竟知識太難學(xué)生就會望而卻步，太易又會令其滋生自大思想，產(chǎn)生學(xué)不學(xué)都無所謂的心態(tài)。要接近工程實際，應(yīng)用性強(qiáng)，否則不能引起學(xué)生的興趣。

改革教學(xué)內(nèi)容不是一蹴而就的事情，我們要采用積極穩(wěn)妥的方式推進(jìn)，所以中心決定在現(xiàn)有實訓(xùn)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化豐富。電子工藝實訓(xùn)保留半導(dǎo)體傳統(tǒng)的調(diào)試、組裝、焊接項目，同時增加現(xiàn)代電子工藝項目。在電工電子實訓(xùn)中我們將機(jī)電仿真軟件的虛擬實驗功能引進(jìn)課堂，學(xué)生可自行設(shè)計電路，設(shè)置參數(shù)，通電實驗，在顯示屏上看到直接顯示的實驗結(jié)果。例如照明燈的控制就有好多種情況：在傳統(tǒng)的室內(nèi)照明線路中，學(xué)生搭建的電路正確，白熾燈正常點亮;電路短路，燈則不亮;如果所給電壓大于額定電壓，白熾燈則會亮一下再熄滅。學(xué)生也可以運用PLC控制知識，對音樂噴泉的彩燈、交通信號燈等進(jìn)行自行設(shè)計，讓學(xué)生既能增加學(xué)習(xí)的趣味性，又能拓寬知識面和培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高學(xué)習(xí)效率，還能減少教學(xué)設(shè)備的投資。

利用模擬仿真技術(shù)進(jìn)行理論教學(xué)，可以將復(fù)雜問題簡單化，抽象問題形象化，理性知識感性化，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論時不感到枯燥，在不斷的探索中學(xué)習(xí)。同時有利于減少教師對實驗課安全問題的擔(dān)心，也能緩解由經(jīng)費的不足導(dǎo)致很多實驗不能完成的難題。

2.改革傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式，構(gòu)建CDIO創(chuàng)新理念培養(yǎng)目標(biāo)下的電工電子實訓(xùn)教學(xué)模式

CDIO項目實訓(xùn)法是基于工程環(huán)境或模擬工程環(huán)境下的一種專業(yè)技能訓(xùn)練活動。其主要內(nèi)容是以具體的“工程項目”作為實踐的載體，在一個比較真實的工業(yè)環(huán)境或模擬環(huán)境下，對特定項目進(jìn)行設(shè)計與施工，從而使學(xué)生掌握相關(guān)專業(yè)實踐技能的一種新型的實踐教學(xué)方法。在電工電子實訓(xùn)中，我們模擬真實工程環(huán)境下的某種具體任務(wù)，讓學(xué)生獨立思考，親自設(shè)計，充分發(fā)揮想象力。對于簡單的任務(wù)，學(xué)生可以單獨做，復(fù)雜一些的分成小組，大家相互探討，這樣不僅可以找到解決問題的多種路徑，提升創(chuàng)新能力，也有利于團(tuán)隊意識的培養(yǎng)。該項目教學(xué)法實現(xiàn)了三個中心的轉(zhuǎn)變：由以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以課本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛橹行模哉n堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐越?jīng)驗為中心。

為了充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，教師在授課時只需點出相應(yīng)的知識點，呈現(xiàn)的作品完全要學(xué)生自己去構(gòu)思、設(shè)計，然后修改、調(diào)試并進(jìn)而運作。

3.同步改革教學(xué)策略，探索與新型課程體系相適應(yīng)的有效的教學(xué)手段與方法

教師必須拋棄師道尊嚴(yán)的傳統(tǒng)觀念，以學(xué)生為本，認(rèn)識到學(xué)生才是教學(xué)的主體;必須尊重學(xué)生的人格，樹立正確的學(xué)生觀。改變傳統(tǒng)教學(xué)中“我講你聽”的灌輸模式，對教學(xué)過程、教學(xué)組織形式等進(jìn)行整體設(shè)計，實現(xiàn)向啟發(fā)式、互動式、研討式、探究式等授課方式的轉(zhuǎn)變?？蛇\用PPT課件、音頻資料、視頻短片等現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備與教學(xué)手段，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，吸引學(xué)生的注意力。也可多應(yīng)用案例分析、小組討論等多種教學(xué)方法，活躍課堂氣氛。此時，學(xué)生不再是被動的知識接收器，而是主動參與者，在問題探究、專題討論和案例分析等環(huán)節(jié)中發(fā)揮主體作用。

4.結(jié)合我校實訓(xùn)教學(xué)的特點及現(xiàn)狀，合理安排多模塊間教學(xué)實踐課程

當(dāng)前電工電子實訓(xùn)各模塊的時間分配為電工[∶]電子=1[∶]8，我們適當(dāng)壓縮電子的實訓(xùn)時間，同時增加電工的實訓(xùn)內(nèi)容，更新計算機(jī)設(shè)備及配置，以滿足現(xiàn)代實訓(xùn)要求。教學(xué)改革涉及教學(xué)資源、師資力量、教學(xué)計劃等多個方面，需要穩(wěn)步進(jìn)行。改革后電工、電子實訓(xùn)模塊時間分配為電工[∶]電子=1[∶]2，縮小了各模塊之間的時長差距，工作量相對均衡。

5.建立合理的電工電子實訓(xùn)成績考核制度

之前的模塊間所占分值差距大，電工[∶]電子=1[∶]9。由于半導(dǎo)體所占分?jǐn)?shù)達(dá)90分，學(xué)生只要做好收音機(jī)實訓(xùn)就可及格，拿到學(xué)分，因此出現(xiàn)了學(xué)生不參加其他模塊實訓(xùn)的現(xiàn)象。隨著實訓(xùn)內(nèi)容、學(xué)時和難度的變化，成績考核制度也要做相應(yīng)調(diào)整，使其更加合理。

實訓(xùn)課程的考核方式應(yīng)傾向于實踐考核，考核制度也可參照專業(yè)技能鑒定的考核方式進(jìn)行。或者直接讓學(xué)生參加職業(yè)技能鑒定，并將其鑒定成績作為電工電子實訓(xùn)考核成績。

6.建立開放式的實訓(xùn)平臺，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力

CDIO 理念為培養(yǎng)大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力提供了新路徑[11]。開放實驗室就是提供一個發(fā)揮個人潛能的實驗環(huán)境，適應(yīng)不同水平和能力學(xué)生的個性要求， 給學(xué)生以選擇、創(chuàng)造、表現(xiàn)、提高的機(jī)會。它由學(xué)生自我管理、自我服務(wù)，完成自己設(shè)計的小實驗、小制作、小發(fā)明。此實驗室形式可滿足不同年級學(xué)生共時開展實踐活動，對提高學(xué)生獨立思考和獨立操作能力以及培養(yǎng)學(xué)生對實驗的興趣都是必要的。開放型實驗室鼓勵學(xué)生參與科研活動和大學(xué)生創(chuàng)新比賽，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新的積極性，同時也提高了學(xué)校的知名度。

五、結(jié)束語

本文介紹了高校工程實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀，并通過對我校工程訓(xùn)練中心電工電子實訓(xùn)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，秉承傳統(tǒng)，與時俱進(jìn)，按照CDIO創(chuàng)新理念培養(yǎng)目標(biāo)，與以學(xué)生為中心的探究式的項目法相結(jié)合，構(gòu)建CDIO的實訓(xùn)教學(xué)模式，確立一套適合我校教學(xué)實際的基于創(chuàng)新理念的工程實訓(xùn)教學(xué)課程體系的建設(shè)方案。對教學(xué)內(nèi)容、方法及考核評價制度等方面進(jìn)行全方位的優(yōu)化改革，切實地提高我校理工科學(xué)生的實踐動手能力、信息素養(yǎng)能力、創(chuàng)新思維能力和就業(yè)競爭力，提高了實踐教學(xué)質(zhì)量。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 孫浩，達(dá)慶利.考慮渠道權(quán)力結(jié)構(gòu)和風(fēng)險規(guī)避的閉環(huán)供應(yīng)鏈差異定價機(jī)制研究[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2013（3）：26-33.

[2] CHUANG C H，WANG C X，ZHAO Y B. Closed-loop supply chain models for a high -tech product under alternative reverse channel and collection cost structures[J]. Interna -tional Journal of Production Economics，2014（5）：108-123.

[3] 李雅靜，李杰，劉芬.基于CDIO理念的模擬電路課程教學(xué)改革[J].天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)報，2017（2）：45-47+52.

[4] HU S，DAI Y，MA Z J，et al. Designing contracts for a reversesupply chain with strategic recycling behavior of consumers[J]. International Journal of Production Economics，2016（10）：16-24.

[5] 馬衛(wèi)民，趙璋.以舊換新補(bǔ)貼對不同模式閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2012（9）：1938-1944.

[6] 馬衛(wèi)民，趙璋.以舊換新消費比例對閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響[J].運籌與管理，2014（4）：12-18.

[7] 貢文偉，李虎，葛翠翠.不對稱信息下逆向供應(yīng)鏈契約設(shè)計[J].工業(yè)工程與管理，2011（5）：27-32.

[8] 張漢江，李聰穎，姚琴，等. 閉環(huán)供應(yīng)鏈上的最優(yōu)回收激勵契約與政府補(bǔ)貼再制造政策的最優(yōu)化[J]. 系統(tǒng)工程，2014（8）：74-79.

[9] 黃祖慶，達(dá)慶利. 直線型再制造供應(yīng)鏈決策結(jié)構(gòu)的效率分析[J].管理科學(xué)學(xué)報，2006（4）：51-57.

[10] 黃祖慶，達(dá)慶利. 第三方負(fù)責(zé)回收的再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈決策結(jié)構(gòu)的效率分析[J]. 中國管理科學(xué)，2008（3）：73-77.

[11] 裴斐，金秋.基于CDIO的大學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺構(gòu)建探究[J].中國管理信息化，2018（2）：192-193.

[責(zé)任編輯：龐丹丹]