CDIO工程教育理念在“電工學(xué)”課程中的應(yīng)用

朱妍雯 仝戰(zhàn)營(yíng)

摘 ?要：“電工學(xué)”是工科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。傳統(tǒng)的教學(xué)方法使學(xué)生被動(dòng)接受老師的教學(xué)內(nèi)容，無(wú)法激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，影響學(xué)生的主動(dòng)思考能力和創(chuàng)新能力。CDIO工程教育理念的教學(xué)模式根據(jù)電路元器件的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)項(xiàng)目討論，從“電工學(xué)”課程的理論和實(shí)踐出發(fā)。充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，教學(xué)改革效果顯著。

關(guān)鍵詞：CDIO;電工學(xué);教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273-4;G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）12-0109-03

Abstract：“Electrotechnics” is a basic course for engineering majors. Traditional teaching methods make students passively accept the teaching content of teachers，unable to stimulate interest in learning，affecting studentsactive thinking and innovation ability. The teaching mode of CDIO engineering education idea is discussed according to the characteristics of circuit components，starting from the theory and experiment of “Electrotechnics” course. It has fully stimulated studentsinterest in learning and trained studentspractical ability. The teaching reform has achieved remarkable results.

Keywords：CDIO;electrotechnics;teaching reform

0 ?引 ?言

“電工學(xué)”是高校工科專(zhuān)業(yè)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，且其在工科學(xué)生的實(shí)際工作中起著重要作用。目前電工學(xué)教學(xué)主要進(jìn)行理論知識(shí)的講授，系統(tǒng)地講授電氣原理分析和典型電路分析，“電工學(xué)”課程較為基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法很少能通過(guò)課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程技能，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、工程經(jīng)驗(yàn)和工程意識(shí)。雖然課程中安排了實(shí)踐能力培養(yǎng)的相關(guān)內(nèi)容，但是都是以單一知識(shí)點(diǎn)的方式進(jìn)行講授，沒(méi)有辦法讓學(xué)生系統(tǒng)地理解整個(gè)電工學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)到的各個(gè)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。目前的電工學(xué)教學(xué)手段過(guò)于單一，一味地追求系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)，讓學(xué)生不知道學(xué)習(xí)該課程的意義，甚至課程時(shí)間安排較少的時(shí)候，有些老師還會(huì)刪除一些實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，這樣的教學(xué)方式無(wú)疑會(huì)給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)消極影響。本文根據(jù)電工學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，通過(guò)引入CDIO工程教育模式，將“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)作”的核心理念融入整個(gè)教學(xué)過(guò)程，對(duì)電工學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革。改革效果表明，基于CDIO理念的課程體系具有明顯的優(yōu)勢(shì)，有效地提高了學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

1 ?CDIO模式簡(jiǎn)介

CDIO工程教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程，要求學(xué)生分小組討論組合課程內(nèi)容，要求課程內(nèi)容安排過(guò)程中結(jié)合理論知識(shí)，重視實(shí)踐操作。授課教師提出一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生帶著任務(wù)和問(wèn)題進(jìn)行討論，根據(jù)討論結(jié)果組織課程內(nèi)容，教師通過(guò)整合學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)情況安排教學(xué)，結(jié)合實(shí)踐，反復(fù)思考和提問(wèn)，與學(xué)生在不斷地討論整理過(guò)程中形成一個(gè)持續(xù)探究過(guò)程。該理念改變了傳統(tǒng)的理論知識(shí)為目的的教學(xué)，以解決問(wèn)題為任務(wù)，強(qiáng)調(diào)實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程，重新建立電工學(xué)的知識(shí)要點(diǎn)，并構(gòu)建了一套基于“概念—設(shè)計(jì)—實(shí)施—操作”過(guò)程的“面向任務(wù)的教程”。面向任務(wù)的教學(xué)方式具有結(jié)構(gòu)清晰和重點(diǎn)突出的教學(xué)功能。學(xué)生完成任務(wù)的過(guò)程就是積極構(gòu)建自己知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)自身知識(shí)和能力的豐富，達(dá)到提高綜合職業(yè)素質(zhì)的目的。

2 ?CDIO工程教育理念在電工學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)電工學(xué)的教學(xué)內(nèi)容按照電路分析、電機(jī)及控制、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)四門(mén)課程的順序來(lái)安排，每一部分相當(dāng)于電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)課，對(duì)于非電類(lèi)學(xué)生而言針對(duì)性不夠明確，有些內(nèi)容過(guò)于專(zhuān)業(yè)，學(xué)習(xí)起來(lái)枯燥難懂，最終導(dǎo)致學(xué)生越學(xué)越?jīng)]興趣，教學(xué)效果不好。這樣大范圍地灌輸知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)方式，既不能提高學(xué)生的實(shí)踐能力，也不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.1 ?優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法和手段

授課教師應(yīng)該根據(jù)每個(gè)班級(jí)的學(xué)習(xí)效果和習(xí)慣制定教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，難易程度適中才能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。電路分析和電機(jī)及控制這兩部分內(nèi)容包含的定律和公式比較多，應(yīng)該多用板書(shū)書(shū)寫(xiě)，加深學(xué)生的印象，同時(shí)放慢講課速度。模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)這兩部分實(shí)踐性較強(qiáng)，應(yīng)該多使用一些課件以及電路實(shí)物，通過(guò)圖片和實(shí)物的展示強(qiáng)化學(xué)生的印象，使復(fù)雜的電路變得簡(jiǎn)單易懂，也更容易培養(yǎng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

2.2 ?以項(xiàng)目為主線組織教學(xué)內(nèi)容

CDIO工程教育理念以任務(wù)為出發(fā)點(diǎn)建立教學(xué)項(xiàng)目，授課教師提出問(wèn)題，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，相互發(fā)問(wèn)，共同學(xué)習(xí)，不僅能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和語(yǔ)言表達(dá)能力?？傮w來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目教學(xué)法的整個(gè)教學(xué)過(guò)程分為六步：

（1）明確學(xué)習(xí)任務(wù)。通過(guò)情景導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行本次項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，明確任務(wù)以及任務(wù)的可行性，為學(xué)生指明學(xué)習(xí)的方向，確保學(xué)生理解任務(wù)內(nèi)容。

（2）收集資料信息并制定方案。按照教師提出的任務(wù)，廣泛地搜集資料，通過(guò)小組討論的方式，將資料信息整理起來(lái)，充分理解資料內(nèi)容。

（3）確定可行的方案。根據(jù)搜集的材料，通過(guò)組內(nèi)討論和師生交流的方式，共同制定實(shí)施步驟，找出可行性最強(qiáng)的實(shí)施方案。

（4）具體實(shí)施。這是一個(gè)項(xiàng)目最為重要的環(huán)節(jié)，這個(gè)階段不僅要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，還要培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作探究的能力，首先學(xué)生需自己先按照方案進(jìn)行實(shí)施，遇到問(wèn)題可以向同學(xué)和老師求助，然后可以經(jīng)過(guò)組內(nèi)討論，把自己獨(dú)立難以完成的任務(wù)通過(guò)團(tuán)隊(duì)的能力解決，協(xié)作完成項(xiàng)目任務(wù)。

（5）自我總結(jié)。這個(gè)階段非常重要，總結(jié)的過(guò)程就是學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身不足和錯(cuò)誤的最好方式，通過(guò)總結(jié)和分析，才能使知識(shí)掌握得更加牢固。

（6）展示小組成果。這是最為精彩的環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)知識(shí)的理解，配合小組的設(shè)計(jì)，加上口才和個(gè)性，每個(gè)小組都能展示出不一樣的作品，展現(xiàn)課堂的生命力。表1為電工學(xué)教學(xué)項(xiàng)目舉例，分別從四個(gè)板塊的內(nèi)容中抽取了四個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，涵蓋的知識(shí)點(diǎn)豐富，內(nèi)容綜合性強(qiáng)。

2.3 ?結(jié)合multisim仿真軟件，加強(qiáng)實(shí)踐意識(shí)培養(yǎng)

“電工學(xué)”是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的電子電氣基礎(chǔ)課程，實(shí)踐環(huán)節(jié)是非常重要的環(huán)節(jié)。將multisim仿真軟件與實(shí)際教學(xué)項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)，不僅可以避免單純理論教學(xué)的抽象和生硬，還可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，加深學(xué)生對(duì)重難知識(shí)的理解。例如，晶體管放大電路是非常重要的內(nèi)容，學(xué)生普遍反映這部分內(nèi)容難理解，通過(guò)講授利用multisim仿真軟件將晶體管放大電路在生活中使用的實(shí)際電路的例子，加深學(xué)生對(duì)放大電路應(yīng)用的理解。開(kāi)設(shè)multisim仿真軟件的實(shí)驗(yàn)課程，將原本單一環(huán)節(jié)電路講解的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變?yōu)槿嫦到y(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)，原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)方案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

建立開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)學(xué)生都可以根據(jù)自己的情況到實(shí)驗(yàn)室自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，或重做在課堂上完成的令人不滿(mǎn)意的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生積極參與，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，取得了良好的教學(xué)效果。

2.4 ?多種考核方式結(jié)合，重在學(xué)習(xí)過(guò)程

教學(xué)的最終目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生掌握獨(dú)立學(xué)習(xí)的方法，同時(shí)指導(dǎo)他們學(xué)習(xí)知識(shí)和技能。在電工學(xué)教學(xué)中，通常的作業(yè)布置分為兩種方式：一種是布置作業(yè)的方式，作業(yè)可以是具體電路的分析計(jì)算，也可以是搜集資料整理的結(jié)果，多種多樣;一種是在課堂上隨機(jī)練習(xí)或提問(wèn)，以及教師點(diǎn)名。教師可以通過(guò)多種方式觀察學(xué)生的日常學(xué)習(xí)過(guò)程，并通過(guò)靈活的控制，使學(xué)生可以輕松地在沒(méi)有壓力的情況下完成電工學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)。

3 ?結(jié) ?論

基于CDIO工程教育理念，將CDIO教育理念融入教學(xué)過(guò)程，對(duì)教師的理論知識(shí)和實(shí)踐技能提出了兩方面要求。理論知識(shí)方面，以任務(wù)為核心建立教學(xué)項(xiàng)目，通過(guò)小組討論和教師指導(dǎo)進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和實(shí)踐知識(shí)應(yīng)用能力;在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，鼓勵(lì)學(xué)生自己開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生依靠小組討論和整理資料來(lái)提高創(chuàng)新能力。

實(shí)踐證明，將CDIO工程教育理念應(yīng)用于“電工學(xué)”課程，在一定程度上克服了傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足。CDIO工程教育理念將理論知識(shí)教學(xué)與實(shí)踐操作相結(jié)合，幫助學(xué)生加深對(duì)課本知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。結(jié)合CDIO工程教育理念的教學(xué)方法提高了學(xué)生自我分析、獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力，不僅能夠幫助學(xué)生掌握課堂知識(shí)和實(shí)踐技能，還將職業(yè)需求與課堂學(xué)習(xí)聯(lián)系起來(lái)，體現(xiàn)了教師在實(shí)踐中的引導(dǎo)地位，也發(fā)揮了學(xué)生的核心作用，為教師和學(xué)生提供了良好的教學(xué)環(huán)境，有利于促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

總而言之，以CDIO為指導(dǎo)的教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)，提高了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 教育部高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì).電子電氣基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求 [M].北京：高等教育出版社，2011：35-38.

[2] 王偉，王殿君，申愛(ài)明，等.基于CDIO人才培養(yǎng)模式的機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的改革與探索 [J].安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，33（2）：136-138.

[3] 陳紅，謝勤嵐.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革 [J].教育教學(xué)論壇，2015（51）：75-77.

[4] 秦增煌.電工學(xué) 電工技術(shù) 上冊(cè) [M].第7版.北京：高等教育出版社，2014.

[5] 厲威成.CDIO模式的教育理念及其實(shí)踐研究 [D].成都：四川師范大學(xué)，2012.

作者簡(jiǎn)介：朱妍雯（1990-），女，漢族，河南新鄉(xiāng)人，助教，碩士研究生，研究方向：智能控制。