新工科背景下基于CDIO理念的教學改革探究

孟嬌嬌

摘 要：新工科背景下裝備制造業(yè)人才需求的發(fā)展，指引著職業(yè)教育工科專業(yè)教學的不斷改革與發(fā)展。結(jié)合職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標及專業(yè)特色，分析電氣自動化專業(yè)中的電力電子技術(shù)課程在目前教學中存在問題，運用CDIO理念，將教學內(nèi)容重構(gòu)為實際項目案例，對電力電子技術(shù)課程進行教學改革探究。在教學設計中將能力培養(yǎng)與思政教育有機融合，實現(xiàn)了知識傳授、技能獲得、價值塑造的有機融合。

關鍵詞：項目案例 CDIO 教學重構(gòu)

Research on Teaching reform based on CDIO concept under the background of new engineering

——Take the course of power electronics technology as an example

Meng Jiaojiao

Abstract：The development of talent demand in the equipment manufacturing industry under the new engineering background guides the continuous reform and development of vocational education and engineering teaching. Combining vocational education talent training objectives and professional characteristics， this paper analyzes the existing problems in the current teaching of power electronics technology courses in electrical automation majors， and applies the CDIO concept to reconstruct the teaching content into actual project cases to explore the teaching reform of power electronics technology courses. In the teaching design， the organic integration of ability cultivation and ideological and political education has achieved the organic integration of knowledge imparting， skill acquisition， and value shaping.

Key words：Project case; CDIO; Teaching reconstruction

為主動應對新產(chǎn)業(yè)變革、新經(jīng)濟形態(tài)、新發(fā)展戰(zhàn)略，支撐社會服務、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，亟需培養(yǎng)新型的技術(shù)技能型人才。為此，我國高等職業(yè)教育需要不斷調(diào)整以適應新工業(yè)發(fā)展，滿足社會需求。要實現(xiàn)這一目標，必須重視專業(yè)教學模式，認真研究專業(yè)學科體系，積極進行教學改革和探索。在“雙高”電力系統(tǒng)的應用發(fā)展趨勢下，電力產(chǎn)業(yè)進入了高速發(fā)展的階段，推動了電力電子技術(shù)的廣泛應用和相關產(chǎn)業(yè)鏈的同步增長[1]。電力電子技術(shù)是支撐我國實現(xiàn)“雙碳”目標、國家軍工、交通等高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵技術(shù)以及自動化類及電類專業(yè)的必修課程。該課程在教授專業(yè)理論知識的同時，結(jié)合職業(yè)崗位要求，注重操作技能的訓練，幫助學生建立分析和解決實際應用中常見問題的能力，為畢業(yè)生未來從事電力檢修、自動控制和電力系統(tǒng)等工作提供理論和技術(shù)支持。

1 CDIO教育理念的內(nèi)涵

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，已經(jīng)被越來越多的專業(yè)課程作為教學改革的方向[2，3]。其中C代表構(gòu)思（Conceive）、D代表設計（Design）、I代表實現(xiàn)（Implement）和O代表運作（Operate）。CDIO教育理念將產(chǎn)品的生命周期作為教學過程的載體，通過項目推行過程引導學生沉浸式融入，調(diào)動學生學習主觀能動性。通過企業(yè)真實項目案例設計教學內(nèi)容和實施教學過程，創(chuàng)設真實教學情境，動態(tài)直觀地將理論與實踐相結(jié)合，有助于綜合培養(yǎng)的方式實現(xiàn)學生專業(yè)能力、職業(yè)能力和思想素質(zhì)的全面提升，能更好的培養(yǎng)學生解決工程中實際問題的能力。

2 教學現(xiàn)狀及存在問題

第一，電力電子技術(shù)的教學內(nèi)容未擺脫傳統(tǒng)學科體系，難以系統(tǒng)、恰當?shù)娜谌雽嶋H工程項目，導致崗位工作能力的培養(yǎng)無法有機地融入教學過程，弱化了職業(yè)教育的“職業(yè)性”。第二，教學過程對學生大賽所需技能、“1+X”技能點、崗位能力的培養(yǎng)依然較少。第三，教師在教學程中思政元素代入感弱、思政案例零散，未形成具有學科特色的課程思政教育體系。第四，教學評價方式傳統(tǒng)、評價主體單一。

3 CDIO教學改革方案設計

針對以上問題，結(jié)合裝備制造業(yè)行業(yè)背景及電氣自動化相關崗位群，將電力電子技術(shù)的教學內(nèi)容與和產(chǎn)業(yè)行業(yè)工作任務對接，通過典型工程項目承載教學內(nèi)容，在項目實施中煉就學生能直接解決實際問題的技術(shù)技能[4，5]。以任務為導向，以項目實施為載體，將教學設計與項目流程按照CDIO的理念同步推進，教學環(huán)節(jié)與項目實施流程接軌，使學生把電力電子技術(shù)的學科知識與相關產(chǎn)業(yè)的項目實施流程動態(tài)結(jié)合，其框架體系如圖1所示。

同時通過挖掘裝備制造行業(yè)中蘊含的思想政治元素，設計合理的教學方案，采用項目實施與教學推進相結(jié)合的模式來探索和開展課程思政，通過把握思政培養(yǎng)與專業(yè)技能相統(tǒng)一的教育主線，實現(xiàn)知識傳授與價值引領同頻共振，切實做好立德樹人。

3.1 整體設計思路

根據(jù)電力電子技術(shù)課程標準要求，分析相關崗位的工作任務與職業(yè)能力，依據(jù)CDIO理念反向設計教學。選擇源于企業(yè)，并經(jīng)過教學化處理的典型項目為載體，將教學內(nèi)容模塊化重構(gòu)為典型教學項目案例。深挖行業(yè)思政案例，實現(xiàn)工程項目和思政案例的深度融合。最終依托堅定理想信念、厚植家國情懷、擔當專業(yè)使命、塑造職業(yè)情懷的思政教育目標，構(gòu)建了覆蓋面廣、類型豐富、層次遞進的課程思政體系[6，7]。從價值塑造、團隊協(xié)作能力培養(yǎng)、教學評價和考核機制等方面注重教學模式再設計以致力于培養(yǎng)學生的綜合能力。

3.2 教學項目的選取與設計

3.2.1 教學項目選取

結(jié)合電力系統(tǒng)工程技術(shù)人員崗位人才需求，以學生為主導、以培養(yǎng)具備從事電力電子變換裝置運行、安裝、調(diào)試、維護相關崗位工作的技術(shù)技能人才為目的，“崗課賽證”融通，將《電力電子技術(shù)》課程的內(nèi)容緊緊圍繞行業(yè)特色重構(gòu)為六個難度逐步增加的典型實際項目，以實現(xiàn)CDIO教學目標。具體教學項目如圖2所示。

3.2.2 教學設計

遵循“基礎理論知識以必需、夠用為度；應用實踐能力為重；技術(shù)創(chuàng)新能力為靶”的原則，把課程的教學內(nèi)容電力電子器件、器件的驅(qū)動與保護以及變流電路三大部分的教學內(nèi)容，融入項目實施過程中。結(jié)合CDIO模式采用學生為課堂主體，教師引導的教育模式，將教學設計為“理論講解-虛擬仿真-實操訓練”的“理虛實”一體化教學模式，不同教學環(huán)節(jié)各有側(cè)重的融入知識、能力和素養(yǎng)目標，教學目標設計如圖3所示。

結(jié)合課程特點牢牢把握政治素養(yǎng)和社會責任兩個思政教育面，緊緊抓住理想信仰、家國情懷、專業(yè)使命、職業(yè)情懷的思政教育線，挖掘堅定執(zhí)著、家國同構(gòu)、克己奉公、艱苦奮斗、勇于創(chuàng)新、責任擔當?shù)人颊逃c，從點、線、面三個維度借助企業(yè)案例、身邊榜樣、導師示范、課堂活動等手段多角度、全方位將思政教育貫穿教學全過程，如圖4所示。

4 CDIO教學改革方案實施

4.1 具體教學實施

基于實際工程項目實施流程，運用職教云平臺、在線開放課程等信息化手段以及MATLAB、Protues等仿真資源，借助校企合作平臺，結(jié)合CDIO的構(gòu)思、設計、實現(xiàn)和運作過程，構(gòu)建“三階七環(huán)”教學模式。三階，即項目預備階段、項目實施階段、項目拓展階段。七環(huán)緊緊圍繞CDIO展開，即按照課前項目基礎知識預學（預），課中引入項目（引/C）、項目任務分析（析/D）、項目知識學習（/D學）、項目任務訓練（練/I）、訓練結(jié)果評價（評/O），課后項目拓展（拓）七個環(huán)節(jié)展開教學。

以調(diào)光燈教學項目為例，課前教師通過職教云平臺發(fā)布調(diào)光燈項目資料，引導學生自學，并通過課前測試結(jié)果把握學生學習狀況，及時調(diào)整教學策略。課中根據(jù)調(diào)光燈的應用場景構(gòu)思（Conceive）分析設計需求。引入調(diào)光燈電路，通過分析電路組成及工作原理，使學生掌握晶閘管的結(jié)構(gòu)、工作原理、伏安特性及工作條件。學生使用Protues軟件自主設計調(diào)光燈電路，完成設計（Design）過程。以設計方案為基準，選擇所需元器件，練習電路安裝，實現(xiàn)（Implement）電路搭接，培養(yǎng)學生電路裝接能力。觀察調(diào)光燈運行（Operate）狀態(tài)，驗證項目實施效果。

課后在職教云平臺推送知識測試及智能調(diào)光燈拓展任務強化學習。在教學過程中通過分享我國電力電子技術(shù)行業(yè)領軍人物王兆安教授的事跡，進行思政教育。最后，通過全方位多元評價環(huán)節(jié)客觀把握學習效果。

4.2 評價模式

為了全程、全面、客觀的評價學生對課程內(nèi)容掌握情況，建立了多維度全方位的考核評價體系。以“學生自評+小組互評+教師考評+企業(yè)專家考評”的模式，創(chuàng)建多元評價，教師參照CDIO四個層面的教學目標對學生進行綜合性評價。

在項目實施中，學生根據(jù)安全規(guī)范操作流程、任務考核表、素養(yǎng)評價指標完成自評。學生在項目匯報發(fā)布中，完成互評環(huán)節(jié)。教師將知識、技能、職業(yè)標準及規(guī)范、課程思政、安全操作、職業(yè)素養(yǎng)等作為考核元素對學生進行綜合性評價。其中職業(yè)素養(yǎng)評價、專業(yè)能力評價，由教師和企業(yè)導師對學生上傳至平臺的作業(yè)、仿真結(jié)果、課中實操檢驗等進行共同評價。借助教學平臺將考核過程貫穿課前、課中、課后，以實現(xiàn)全過程的教學評價。各環(huán)節(jié)評價具體指標及占比如教學評價圖所示。

5 小結(jié)

在新工科背景下，以電力電子技術(shù)課程教學中存在的實際問題出發(fā)，結(jié)合CDIO的教育理念，從教學體系重構(gòu)、教學項目選取、學生能力培養(yǎng)、道德價值引領等方面進行深入探索，將實際工程項目開發(fā)為教學項目，構(gòu)建了新的教學模式及評價體系。教學過程以實際工程項目實施流程展開，創(chuàng)設工程教學情境，強調(diào)學生在課程的主體身份，有利于提高學生的學習興趣及學習主動性，有效提升了課堂教學效果。有利于保質(zhì)保量達成CDIO能力目標，切實做好職業(yè)教育的立德樹人，為地方裝備制造業(yè)輸送了高素質(zhì)的技術(shù)技能型人才。

基金項目：陜西省職業(yè)技術(shù)教育學會2022年度課題（2022SZX155）。

參考文獻：

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