基于CDIO工程教育模式的交通電工電子學(xué)課程改革探索

姚娟

摘 要 將CDIO工程教育理念引入高校交通類電工電子學(xué)課程，提出優(yōu)化課程體系、構(gòu)建跨專業(yè)教師合作教學(xué)、依托企業(yè)實踐平臺、建立體驗式學(xué)習(xí)環(huán)境等七大措施，將“構(gòu)思—設(shè)計—實施—操作”融入教學(xué)中，以項目實施為依托，彌補高校工程教育的缺失。

關(guān)鍵詞 CDIO；交通電工電子學(xué)課程；課程改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）22-0109-03

CDIO工程教育是一種以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的教育模式[1]。其中，CDIO四個字母分別表示Conceive—Design—Implement—-Operate，即構(gòu)思—設(shè)計—實施—操作，這是國際工程教育改革的重大成果。

近年來，高校著力于將工科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)為“具有理論的同時，也具有實踐意識、實踐能力的應(yīng)用型人才”。CDIO工程教育以綜合的培養(yǎng)方式夯實學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)和提高學(xué)生個人能力、團隊協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力，從而彌補高校工程教育的缺失。

1 交通類電工電子學(xué)課程改革的緊迫性

近年來，各高校交通類專業(yè)均開設(shè)了交通電工電子學(xué)課程。該課程內(nèi)容涉及電路、數(shù)模電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、電氣控制技術(shù)、電機控制技術(shù)以及高數(shù)等諸多學(xué)科門類。課程特點集中體現(xiàn)為知識的密集性、內(nèi)容的銜接性、系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性和應(yīng)用的廣泛性，是一門融合了多學(xué)科的綜合性課程。但在教學(xué)過程中往往存在諸多問題，例如：重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新；一味強調(diào)個人學(xué)術(shù)能力，忽視團隊溝通協(xié)作能力；等等。同時，傳統(tǒng)的理論教學(xué)和枯燥的教學(xué)內(nèi)容很大程度上扼殺了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲。因此，探索更加靈活、更加科學(xué)的教育模式顯得尤為重要。

2 交通類電工電子學(xué)課程教學(xué)所面臨的困境

高考政策的改變引發(fā)的知識斷層 不停改革的高考政策，加上高校的大類招生，在一定程度上引發(fā)了交通電工電子學(xué)課程知識上的斷層，因為在高考化學(xué)和物理兩門自選科目中，一大部分學(xué)生選擇了化學(xué)，物理的學(xué)習(xí)只是一帶而過。而近年高校很多專業(yè)又實行大類招生，部分工科專業(yè)在錄取時沒有明確規(guī)定自選科目，導(dǎo)致同一批專業(yè)中的學(xué)生基礎(chǔ)知識相差懸殊。同時，交通電工電子學(xué)內(nèi)容多、課時緊，要在有限的時間里不僅補充高中物理知識，還要兼顧整體授課效果，無疑增加了教師授課的難度。

課程體系模糊 目前很多高校將面向交通類方向的交通電工電子學(xué)與面向一般電類專業(yè)的電工電子學(xué)混為一談，在知識架構(gòu)上沒有任何區(qū)分和側(cè)重，不能做到有的放矢、目標明確。事實上，帶有單片機或嵌入式系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的電子產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通設(shè)備系統(tǒng)中。微電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展極大地促進了交通設(shè)備的變革，藍牙技術(shù)又為智能交通設(shè)備的通信提供了新的方式，所有這一切新技術(shù)都為現(xiàn)代交通設(shè)備與控制注入新的活力。電類專業(yè)對于單片機技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、微電子技術(shù)等知識將在后續(xù)課程中進行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，而交通類專業(yè)則沒有類似的支撐課程，二者的學(xué)習(xí)目標、深度及應(yīng)用均存在很大差異。若采用統(tǒng)一的內(nèi)容和模式進行教學(xué)，無疑會造成交通電工電子學(xué)中系統(tǒng)知識的缺失，課程體系較為模糊。

如何將交通類電工電子學(xué)區(qū)別于常規(guī)開設(shè)的電工電子學(xué)課程，以交通行業(yè)為目標對象，廣泛地應(yīng)用于交通設(shè)備與控制工程領(lǐng)域？這就要求必須進行教學(xué)思路與教學(xué)模式的改革。

工程實踐平臺匱乏 交通電工電子學(xué)知識點繁多，又與實際應(yīng)用結(jié)合得十分緊密，更有大量的應(yīng)用前沿知識有待于介紹，傳統(tǒng)的講授只能照本宣科，即使有了多媒體教學(xué)的輔助，若缺乏應(yīng)用實踐的支撐，仍很難取得預(yù)期的教學(xué)效果。由于知識的傳遞存在單向性和衰減效應(yīng)，傳統(tǒng)的方式很難充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動性。雖然現(xiàn)在增加了一些課內(nèi)實驗，但課內(nèi)實驗主要是驗證性的，多年不變，設(shè)計性實驗寥寥無幾。有些高校即便意識到這方面存在的問題，但由于課時緊、開發(fā)性實驗平臺缺乏等諸多因素的影響，設(shè)計性實驗仍停留在表層。對于工科學(xué)生來說，知識教授過于偏向理論，工程實例資源缺少動態(tài)演示，尤其是缺乏合適的工程實踐平臺，無法真正體驗和實踐，將嚴重影響工科專業(yè)學(xué)生應(yīng)用能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。

考核方式單一 目前采用的課程考核方式仍然以傳統(tǒng)的“作業(yè)+實驗+考試”按照“15%+15%+70%”的權(quán)重來確定，并沒有構(gòu)思+設(shè)計的過程，不能全面反饋教師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的掌握情況，也無法有效培養(yǎng)學(xué)生的主動創(chuàng)新意識。學(xué)生往往把重心放在權(quán)重最高的期末考試上，通過突擊來取得成績。課程的教學(xué)考核方法呆板單一，無法真正考查學(xué)生的綜合能力。

溝通協(xié)作能力缺失 高校的教育不僅是知識的傳承，最關(guān)鍵的是人才綜合能力的培養(yǎng)。其中，溝通協(xié)作能力的培養(yǎng)是人才培養(yǎng)質(zhì)量的重中之重。團隊合作的效率也許沒有一個人高，但它的效果卻可能遠大于一個人所能取得的最大值。傳統(tǒng)的教學(xué)方式大多以個人為單位，即便是為了增強實踐能力的實驗環(huán)節(jié)，一般也提倡1～2人1組。課程教學(xué)往往忽視設(shè)立合適的項目讓學(xué)生組成團隊一起參與研究和探索，彼此之間交流協(xié)作較少，無法在實踐中培養(yǎng)學(xué)生良性競爭和誠信合作關(guān)系。

3 應(yīng)對措施

重新調(diào)整和優(yōu)化交通電工電子學(xué)課程體系 依據(jù)CDIO標準調(diào)整和優(yōu)化培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱等，重新規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，不能一味求全，而應(yīng)注意前后續(xù)課程的銜接與滲透，減少課程之間內(nèi)容的重復(fù)，注重介紹理論與實際的結(jié)合及工程產(chǎn)品、系統(tǒng)生命周期的綜合，提高課程綜合化程度，增加學(xué)科前沿信息，充實課程信息量，使教學(xué)計劃在質(zhì)量和效益上得到統(tǒng)一和宏觀優(yōu)化。在現(xiàn)代工程背景下重新調(diào)整和優(yōu)化交通電工電子學(xué)課程體系，培養(yǎng)學(xué)生善于“構(gòu)想—設(shè)計—實施—操作”的能力。

構(gòu)建跨專業(yè)教師合作教學(xué)的長效機制，完善現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容 鑒于交通電工電子學(xué)課程涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域，內(nèi)容龐雜，而每位教師的研究領(lǐng)域有限，對于跨專業(yè)、跨學(xué)科的知識不可能全部精通，為了更好地打破專業(yè)限制的壁壘，吸納不同專業(yè)的任課教師組成教學(xué)團隊，定期研討、集體備課顯得尤為重要。

在遵循“共享資源、融入專業(yè)、注重共性、突顯個性、反映現(xiàn)代、綜合交叉”[2]原則的基礎(chǔ)上，編寫適合的教學(xué)指導(dǎo)講義和實驗指導(dǎo)材料。編寫實驗指導(dǎo)材料時應(yīng)充分利用資源，大膽地在課堂教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變角色，讓學(xué)生帶著解決問題的愿望，主動地參與教學(xué)過程。針對重點和難點以及前沿技術(shù)應(yīng)用，可以在課堂上開展討論式教學(xué)，能夠活躍課堂氣氛，充分調(diào)動學(xué)生探索知識的興趣和積極性，更好地參與互動教學(xué)，激發(fā)靈感，延伸思維的深度和廣度。發(fā)揮大學(xué)生科協(xié)的作用，開展形式多樣的課外科技創(chuàng)新活動，將課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)有機結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生運用知識解決問題的能力以及表達能力。定期邀請學(xué)生進行座談，聽取學(xué)生意見，跟蹤教學(xué)過程、動態(tài)評估教學(xué)效果，根據(jù)學(xué)生反饋情況及時做出相應(yīng)調(diào)整。

集聚企業(yè)資源，共建校企產(chǎn)學(xué)研平臺 高校積極開展與企業(yè)的合作，依托企業(yè)大量先進的實踐平臺以及自身的智庫資源，共建校企產(chǎn)學(xué)研基地。組織學(xué)生到企業(yè)參觀、實習(xí)，參與實踐，充分利用企業(yè)的各類平臺，帶領(lǐng)學(xué)生參與企業(yè)實際應(yīng)用問題的解決，在解決問題的過程中充分發(fā)掘能動性和創(chuàng)新性，更好地學(xué)習(xí)和融合相關(guān)知識。

建立學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)開展課外活動研究的長效機制 在課堂教學(xué)和實驗教學(xué)改革中進一步完善不同學(xué)科、專業(yè)的交叉滲透，帶動學(xué)生在交通電工電子技術(shù)領(lǐng)域開展課外科技創(chuàng)新活動。打破專業(yè)壁壘，實現(xiàn)資源共享，通過定期組織課外科技活動、科技競賽、興趣小組等多種方式，使不同專業(yè)的學(xué)生走到一起，在交叉科學(xué)的研究中尋找創(chuàng)新源泉，在合作研究中激發(fā)創(chuàng)新靈感，建立學(xué)生“合作開展課外活動”的長效機制。

建立體驗式學(xué)習(xí)環(huán)境，實施主動學(xué)習(xí)和綜合學(xué)習(xí)的新型教學(xué)方法 CDIO方法鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)構(gòu)建的技能，學(xué)習(xí)與人交流合作的技巧。教師努力開創(chuàng)講座型、工程課題型的教學(xué)方式，通過實際的項目、案例進行綜合性教學(xué)，使學(xué)生有更強的體驗感和沉浸感，能夠主動融合多方面的知識和技能，在工程實踐和團隊協(xié)作的氛圍中潛移默化地鍛煉出系統(tǒng)思維的能力、自主發(fā)散性學(xué)習(xí)的能力，獲取學(xué)習(xí)經(jīng)歷和人際關(guān)系的經(jīng)驗，發(fā)揮協(xié)同創(chuàng)新的能力。

考核方法改革 對學(xué)生的考核是對其具體學(xué)習(xí)成果的度量，是檢驗教學(xué)改革和教師教學(xué)成果的重要手段，也是質(zhì)量控制系統(tǒng)中的重要反饋環(huán)節(jié)[3]。考核方式必須突破傳統(tǒng)單一的“作業(yè)+考試”模式，采取靈活多樣的考核手段，遵循CDIO標準，將個人能力、溝通協(xié)調(diào)能力、工程系統(tǒng)能力納入課程學(xué)習(xí)中。如以課外設(shè)計的形式替代部分標準題作業(yè)，將課外設(shè)計作為平時成績考核的重要依據(jù)，鼓勵原理性及應(yīng)用性創(chuàng)新設(shè)計，同時積極爭取經(jīng)費或從教師的科研項目中支出經(jīng)費，支持課外設(shè)計性實驗。

個人技能與人際溝通能力的技能并重 一個人事業(yè)的成功只有15%取決于他的專業(yè)技能，另外的85%要依靠他的人際關(guān)系和處世技巧[4]。個人的智慧和能力是有限的，團隊的力量往往遠大于個人，通過交流與學(xué)習(xí)、溝通與協(xié)作，能夠更大限度地發(fā)揮作用，產(chǎn)生“1+1>2”的效應(yīng)。構(gòu)建學(xué)習(xí)型創(chuàng)新團隊是高效率掌握知識的重要途徑。工程專業(yè)學(xué)生必須懂得，加強信息溝通、團結(jié)他人、汲取大家的智慧，這才是現(xiàn)代人取得成功的先決條件[4]。

4 結(jié)語

通過CDIO教育模式，將“構(gòu)思—設(shè)計—實施—操作”作為交通電工電子學(xué)的教學(xué)背景，結(jié)合學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)以及專業(yè)體系的需要，將現(xiàn)代工程師素養(yǎng)的培養(yǎng)納入理論課程和實驗課程教學(xué)中，依托“項目實施”的組織原則，開創(chuàng)師生間基于問題解決的互動學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生對于多學(xué)科、大系統(tǒng)的綜合分析能力，將學(xué)生以繼承知識為主體的學(xué)習(xí)引導(dǎo)至對未知事物主動探索的學(xué)習(xí)，由此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力、工程能力、人際交往能力，成為適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型、復(fù)合型人才。

參考文獻

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[3]王天寶，程衛(wèi)東.基于CDIO的創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式研究與實踐：成都信息工程學(xué)院的工程教育改革實踐[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.

[4]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83.