基于CDIO理念的電氣工程及其自動化專業本科課程體系研究

龔立嬌++趙咪++蔡新紅

摘 要 根據CDIO模式的分析，通過與麻省理工學院電氣科學與工程進行對比，發現目前石河子大學電氣工程及其自動化專業本科課程設置的問題，根據CDIO模式和具體的數據分析，重新構建電氣工程及其自動化專業的本科課程體系。

關鍵詞 CDIO模式；電氣工程及其自動化專業；課程設置

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0132-03

Study of Major Undergraduate Course System of Electrical En-gineering and Its Automation based on Concept of CDIO//LU Min，

GONG Lijiao， ZHAO Mi， CAI Xinhong

Abstract Based on CDIO model analysis， found the Shihezi Univer-

sity in electrical engineering and its automation major undergraduate curriculum problems through compared with electrical science and

engineering at the Massachusetts institute of technology， according to the CDIO mode and the specific data analysis to build the electri-cal engineering and its automation major undergraduate course system.

Key words CDIO mode； electrical engineering and its automation major； curriculum provision

1 CDIO背景介紹

電氣工程及其自動化專業隸屬于電氣類，目標是培養具有電氣工程領域相關的基礎理論、專業技術和實踐能力，并且能在電氣工程領域從事設計、研發、運行等工作的專業技術人員[1-2]，具有典型的工科學科特征，即理論與工程實踐相結合的學科[3-4]。

CDIO分別指Conceive（構思）、Design（設計）、Im-

plement（實現）、Operate（運作），是由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯工業大學、皇家技術學院和林雪平大學在2000年提出的一種工程教育改革模式，經過十幾年的發展和不斷完善，目前已經有全球97所相關工程類高校加入，代表了新世紀國際工程教育改革的優秀成果（IET： Engi-neering and Technology Skills & Demand in Industry Annual Survey）。CDIO這一理念的核心是強調工程師的工程能力必須在真實的工程實踐和解決工程問題的過程中取得，4個步驟代表了一個工業系統或過程的整個生命周期的所有環節[5]。

2 案例研究與比較

本文以提出CDIO理念的工程高校之一的麻省理工學院電子電氣類專業本科最新設置為例，分析該校電氣專業培養方案的特點，并與石河子大學電氣工程及其自動化專業培養方案作對比，提出新的專業課程設置方案。

麻省理工學院電氣與計算機科學系核心課程設置 麻省理工學院電氣科學與工程專業最新的核心基礎課由2門學科入門課、3門基礎課（4選3）和3門專業課（4選3）組成，其中2門入門學科為實驗課，結構如圖1所示。

從圖1可以看出，不同于傳統授課形式，該專業的課程設置采用實驗→理論→實驗的授課方式。以實驗課程入門，可以使學生參與理論模型推導、歸納和驗證環節，加強基礎概念認知，提倡和鼓勵學生自主探索，并且通過后續的專業實驗課程能夠再來驗證前期形成的理論，這樣就構成整個學習與實踐的循環。

麻省理工學院的電氣科學與工程專業在長期的工程實踐教育中逐漸形成具有鮮明工程培養特色的課程體系。通過分析麻省理工學院電氣科學與工程專業課程的設置特點，對比目前正在實施的石河子大學電氣工程及其自動化2013級培養方案的專業課程設置，發現目前石河子大學的電氣工程及其自動化的專業設置存在“重理論、輕實踐，重專業、輕人文，重必修、輕選修”的現象，具體表現為：

1）培養計劃中工程實踐課程所占比例較小，理論與實踐課程教學相互獨立，課程銜接性較差，課程內容較少涉及工程實際；

2）培養計劃中工程科學和基礎科學課程較少，專業技術課程比例過高，導致學生對于基礎的科學知識沒有了解；

3）輕視人文社科類課程教學，忽視學生個性的培養，課程計劃中人文社科類課程所占比例較小，工科學生的人文素養較差；

4）必修課程和選修課程比例分配不平衡，選修課程數量不足，必修課比例過高，學生自主選擇的范圍有限。

表1中列出具體的數據，并且給出調整的方向和大小。

3 我國電氣工程及其自動化專業本科課程體系模型重構

數據分析與結論 通過表1可以看出，與CDIO模式下的培養計劃中各類課程在總學分中的比重相比，石河子大學電氣工程及其自動化專業本科課程計劃的課程結構模塊存在偏高或偏低的比例差距。這不僅反映了課程比例設置不合理，更重要的是反映了電氣工程專業在教育理念、培養模式等根本性問題上的差距。因此，想要實現電氣工程及其自動化專業本科課程體系模型的重構，不僅僅是對課程結構比例的調整，更重要的是對工科教育的指導思想和教育理念的改革。

在課程體系設計方面，目前石河子大學電氣工程專業本科課程體系還是采用傳統的公共基礎課程、專業基礎課程和專業課程的模式，這種模式下課程雖然是循序漸進的，但是各個課程之間關聯性較差，理論和實踐環節的聯系不夠緊密，導致學生理論和實踐脫節，實際工程能力較差。所以，基于CDIO理念重新設計電氣工程及其自動化專業本科課程體系，就要改變目前的課程設置模式和授課方式，將整個學科看作一個整體，按照知識接受程度規劃課程進度，并將能力訓練或項目設計交叉其中，達到理論與實踐相互結合，知識、能力和創新培養一體化。

基于CDIO理念的電氣工程及其自動化專業本科課程體系模型 分析目前培養計劃不足，借鑒CDIO理念，提出電氣工程及其自動化專業本科課程體系，如圖2所示。

從圖2可以看出，該課程體系模型中，從左到右是按課程或項目的時間進度安排，從下到上表示可以同時開展的課程。整個課程體系模型清楚地顯示了電氣工程及其自動化專業課程結構和課程組織形式，理論與實踐知識相互支撐的一體化課程體系。具體來說，體現在以下兩個方面。

1）項目培養為主線。課程體系模型中按照系統化理念分為三級項目，其中，—級項目用以提供基礎工程的經驗和能力；二級項目為學期項目，主要圍繞主題內容進行課程群學習，并以課程群為基礎，推動課程計劃中—級項目的開展；三級項目屬于課程群內課程間或課程內的小規模設計實踐活動，可以根據課程自身的內容和特點靈活安排，其目的是強化學生對理論知識的認知和理解，提高學生實踐和創新能力，促進二級項目的開展。

2）圍繞核心課程的課程群。在課程組織方面，為了推動和促進二級項目的實施，將電氣工程及其自動化專業的課程按照不同的主題內容進行組織，形成相關核心學科課程群。

4 總結

本文首先探討CDIO理念下課程結構組織原則，并具體分析石河子大學機械電氣工程學院電氣工程及其自動化專業本科課程計劃與CDIO標準專業課程計劃相比存在的差距。通過差距分析，認為石河子大學電氣工程及其自動化專業課程體系應該在課程設計、課程計劃的頂層設計和課程體系結構要素設計三個方面進行教學改革。在CDIO理念的指導下，本文重新構建電氣專業的課程體系模型，以系統化的三級項目為主線，與理論教學緊密結合，并按照核心課程構建課程群，實現知識、能力和創新培養的一體化，理論與實踐的融合。

參考文獻

[1]邢貴寧.工學結合模式下電氣自動化專業課程開發的研究[D].石家莊：河北師范大學，2011.

[2]潘再平，黃進，趙榮祥，等.全面優化本科教學平臺，培養電氣工程創新人才：浙江大學電氣工程及其自動化特色專業建設[J].電氣電子教學學報，2010，32（S1）：20-23.

[3]陳曉英，任國臣，巴金祥，等.電氣工程及其自動化專業實驗教學體系的構建[J].當代教育理論與實踐，2016，

8（2）：51-53.

[4]馬桂芳，吳春富，謝煌生.電氣工程及其自動化專業實踐教學體系的研究與建設[J].湖北理工學院學報，2015，

31（6）：67-70.

[5]張英.基于CDIO理念我國機械設計制造及其自動化專業本科課程體系研究[D].杭州：浙江大學，2014.