基于CDIO 理念的“電工學”課程教學改革研究與探索＊

劉 毅，張優(yōu)賢

（河南工學院，河南 新鄉(xiāng)453002）

1 引言

CDIO 是由三所大學教授組成的跨國研究組在Wallenberg 基金會的資助下開發(fā)出的工程教育模型。CDIO代表構思（conceive）、設計（design）、實現（implement）、運行（operate），它是以產品、過程和系統的構思、設計、實施、運行全生命周期為背景的教育理念為載體，以CDIO教學大綱和標準為基礎，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習和獲取工程能力，包括個人的科學和技術知識、終身學習能力、交流和團隊工作能力，以及在社會及企業(yè)環(huán)境下建造產品和系統的能力該模式符合工程人才的培養(yǎng)規(guī)律[1]。目前，已經有法國、新加坡、中國等國家的幾十所世界著名大學加入了CDIO 國際組織，而且采用了該理念和教學大綱，取得了較好的效果[2]。但該理念只是用于工程領域的一份通用樣本，具體到某一專業(yè)或某門課程，CDIO 既沒有也無法給出具體的能力要求與達成該目標的實施方法，這就需要教師依據專業(yè)或課程的培養(yǎng)目標來制訂符合相應實施的方法[3]。

隨著學科和工程技術的深度交叉融合，對非電類的工科技術人員提出了新要求，其必須掌握一些基本的電工知識和技能。非電類的工科專業(yè)學生主要依賴于“電工學”課程來汲取基本的電工知識。電工學伴隨著社會的發(fā)展而不斷發(fā)展，新技術層出不窮，“電工學”課程的教學內容也在不斷擴充，面對新時代的社會和學生的新需求，必須尋找適應社會發(fā)展的教學模式與手段。

本文結合“電工學”課程的特點，將CDIO 理念引入到理論教學當中，根據學生的課堂前后反饋，表明這種方法是有深刻意義的。

2 傳統“電工學”教學現狀

“電工學”是一門非電類工科專業(yè)的必修基礎課程，它在整個培養(yǎng)方案和教學大綱中占據重要地位，學習它的主要目的是為學生后續(xù)學習相關課程和從事工程技術工作準備必要的電學知識，它在整個機電、機械、車輛等相關專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程體系中起著重要的銜接作用?！半姽W”課程由電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術、電機學等相關內容構成。該課程極具內容豐富、綜合性強、覆蓋面廣、抽象性強等特點，這對新時代的理論教學提出了新挑戰(zhàn)。

在本校，“電工學”作為車輛工程、機械設計、材料工程等非電工科專業(yè)的一門重要職業(yè)基礎課程，其教學方法研究受到了學校學院領導以及專業(yè)教師的廣泛重視，學院團隊教師多次參加國內教學實踐研討會議，并積極錄制整理校級“電工學”在線課程建設，已積累一定的教學經驗。經過近幾年的改革與發(fā)展，相比于以前的教學方法，學生的學習主動性和積極性有了顯著提高。

目前，在“電工學”理論教學中，“電工學”理論教學主要存在以下問題：①教學過程中教師仍占主體地位。雖然各個高校都在積極倡導混合式教學，但多數處于各種教學手段的摸索階段，依舊主要采用“黑板+多媒體”進行理論教學。然而，大部分教師對多媒體的使用僅僅局限于課件和視頻的播放，還是停留在教師主講的模式上，導致新奇而活躍的00 后學生的參與度、積極性仍有待提高。②理論與實踐脫節(jié)。該課程是基礎課，注重概念、定理，稍微忽略了它與實際的聯系。雖然每節(jié)課都可結合生活中的實例進行講授，但若想將某個定理或者電路分析透徹，緊緊依賴于視頻和書本是遠遠不能滿足學生學習需要的。另外，對于非電類工科專業(yè)學生，除了在理論課講授學期內可接觸到幾個電工實驗以外，在進一步的學習和生活中很少直接應用到所學的電工知識，這對電工知識的理論學習來說是極具挑戰(zhàn)性的。③理論課時匱乏?！半姽W”內容隨社會進步不斷擴充，非電類工科專業(yè)的“電工學”授課學時卻在相應遞減（本校“電工學”課程56 學時），知識講授很難面面俱到、生生俱到，因此，學生生成系統的知識體系有一定難度。學時少和內容多的矛盾是普遍現象，如何解決該矛盾是目前最大的挑戰(zhàn)。④考核方式不夠多樣化。目前，大多采用“平時成績+期末成績”的形式評定最終的成績，大多學生會出現應付式突擊考試的現象，很難將理論知識吸收并轉化為適應學科發(fā)展、提升專業(yè)技能以及社會經濟發(fā)展需要的核心競爭力。⑤缺乏“思政”元素。高校專業(yè)課堂應是思想政治教育的有效載體，將知識傳授、價值塑造、品格培養(yǎng)有機地結合在一起。在日常教學當中融入“思政”教育，厚植大國工匠精神，為祖國打造高素質技能人才隊伍，引導推動更多學生熱愛鉆研技能；厚植愛國主義情懷，引導學生把愛國情、強國志、報國行自覺融入堅持和發(fā)展中國特色社會主義事業(yè)、實現中華民族偉大復興的奮斗之中；厚植技強國理念，引導學生時刻牢記使命，與科學共進，與祖國同行。

3 基于CDIO 理念的“電工學”理論教學改革

將“電工學”課程教學改革融入CDIO 理念的各個環(huán)節(jié)，構建“電工學”課程教學改革的總體框架，如圖1 所示。

圖1 “電工學”課程教學改革的總體框架

3.1 立足學科本位的教學理念改革

“電工學”作為非電類工科專業(yè)的基礎課，涵蓋的知識面廣，基本概念、定理不易理解，僅靠學生死記硬背難以達到效果。因此，樹立CDIO 理念和“新工科”建設的核心理念，以學生為中心，充分了解學生的需求與興趣愛好，結合學生的進修學習與人生規(guī)劃。據此，制訂可滿足不同學生的教學目標，采納不同基礎的學生對課程合理的建議進而積極優(yōu)化教學內容與教學形式，吸引學生主動參與整個教學的過程。在整個課堂教學當中，引入混合式課堂教學，課前通過“微課”、學習通等教學資源，預習作業(yè)或完成測試，做到節(jié)節(jié)有預習；課上根據教學目標，以任務驅動為導向，通過小組探討，查閱文獻，并進行課堂匯報；課后小組歸納總結與相互評價，引導學生根據自身興趣及自身優(yōu)勢系統深入學習、理解、消化和吸收專業(yè)知識，將構思—設計—實現—運行各個環(huán)節(jié)融入到整個理論教學當中。

3.2 CDIO 理念下的教學內容與教學方法改革

CDIO 理念下的“電工學”教學應在立足理論教學和能力培養(yǎng)的基礎上，充分挖掘課程中的“思政”元素，將“思政”元素融入到“電工學”課堂教學當中，厚植大國工匠精神，培養(yǎng)學生具有較強的工程知識和技能，引導并推動更多學生熱愛鉆研技能；厚植愛國主義情懷，強化學生的使命擔當，引導學生把愛國情、強國志、報國志自覺融入堅持和發(fā)展中國特色社會主義事業(yè)、實現中華民族偉大復興的奮斗之中；厚植科技強國理念，引導學生科技強國思想，充分利用優(yōu)質科技教育資源與環(huán)境，逐漸激發(fā)學生對科學的興趣和對探索未知的欲望，積極引導學生崇尚科學、勇于探索、追求真理，培育學生的科學精神、創(chuàng)新意識和實踐能力。

“電工學”課程的教學內容應緊緊圍繞新時代的工程教育進行更新，CDIO 理念下的“電工學”課堂應依據不同模塊的教學內容，有效融合各種教學方法和教學手段。在工程教育的內容授課過程中，可以多采用翻轉課設置與解決任務，讓學生在解決任務中獲得成就感與滿足感。比如在講解功率因數提高時，巧妙引入軟件仿真和實例來導出初級任務，通過翻轉課堂，學生主導中級任務的完成，通過分組討論、查閱文獻、課堂匯報等方式來完成高級任務。

3.3 CDIO 理念下的教學評價改革

相對于傳統教學，融入了CDIO 理念的“電工學”課程教學不應僅依靠課程考試成績來對學生學習效果進行考核評價，此種評價考核方式不利于激發(fā)學生課堂學習的積極性，也無法客觀地體現學生的綜合素質。對于該課程來說，學生基礎參差不齊，可通過進階任務實現學習效果的層層提高，學生也可根據自身情況選擇不同的任務來挑戰(zhàn)。知識的轉化是一個不斷學習、不斷沉淀、不斷實踐與不斷創(chuàng)新的過程，因此，過程性評價學生學習的過程尤為重要。在成績考核方面，將末考成績設定為60%，過程性考核設為40%。其中，過程性考核可由作業(yè)、階段測試、小組討論、分組任務、預習測評、課內實驗等組成。這樣的考核比值設定能客觀對學生整體情況做出比較，非常符合CDIO 的教育理念。其中，在分組任務的選取上，應盡可能地根據學生特點分組，并分派不同難度的任務，因材施教，充分調動每位學生自主探究學習的能力。

4 結語

“電工學”課程要求兼顧理論知識與實踐能力，在整個理論教學當中，需要積極引導學生將理論知識應用到具體的實踐當中去，為培養(yǎng)高素質的工程師奠定基礎。同時引入CDIO 理念，開展理論教學改革是工科院校教學改革的新方向和新手段。根據課程特點將教學內容細分并任務化，依據CDIO 理念組織整個教學過程，充分挖掘學生自主探究能力。通過客觀公正的教學評價，激發(fā)學生的學習熱情，提高學生知識的內化能力，最終達到提高教學質量的目的。