基于CDIO模式下《Electromagnetics》雙語課程人才培養的研究與實踐

戴西 程晨 周祎

摘要：電磁場理論作為電子、電氣類學科中的基礎理論，本文通過借鑒CDIO思想，為本校通信工程專業雙語課程《Electromagnetics》（電磁場與電磁波）設計了一種包括課程教學目標的達成、教學環節的優化實施、課程考核反饋的三元體系模型。

關鍵詞：電磁場;人才培養;CDIO

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0190-02

《電磁場與電磁波》作為通信工程專業、電子信息工程等專業的專業基礎課程，理論性強，涵蓋的知識面較寬，概念及定理較多。國內外高校所開設的電磁場理論課程通常以高等數學、大學物理課程以及電路基礎課程作為前置課程，要求學生在電磁場理論課程中學習及掌握包括電場與磁場的基本規律、電磁波的特性及傳播規律等內容。本文探討了《Electromagnetics》課程應該如何通過以雙語課程為導向，以學生能效產出為中心，促進教學環節的優化，教學手段的提高，教師技能的提升以及教學理念的變化，使這門課程可以更好地與國際化人才培養接軌，打造復合型工程人才，這是值得當前高等教育高度關注的應用之義。

一、CDIO的基本內涵和課程發展背景

CDIO模式的核心是一種連接理論與實踐、回歸工程實踐的課程教學框架，它注重基礎工程能力，代表了國際高等工程教育的發展趨勢[1]。其中，CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）[2]，它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，培養人才大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。這里借鑒CDIO思想，對《Electromagnetics》設計了一種課程教學目標的達成、教學環節的優化實施、課程考核反饋的三元體系模型。

我校2005年首次開設通信工程本科專業，在大三上學期開設《電磁場與電磁波》課程。隨著我校陸續開始招收電子信息工程、信息工程和通信工程（國際合作辦學）等專業，專業的細化和培養方向的多樣性，《電磁場與電磁波》課程在各個專業的開設內容和課時也在不斷調整。比如不重復前置課程的相關內容，也不過多涉及后續課程的相關內容，重點把前置課程和后續課程中沒有的內容講深講透;淡化公式推導加強定性說明，等等。通信工程專業國際合作辦學人才培養模式是金陵科技學院和英國德蒙福特大學共同制定的，借鑒外方科學先進的教學形式、考核方式和評分標準，培養滿足社會與行業發展需要，具有良好的文化素養和工程素養，掌握通信技術、電子信息技術、通信系統與通信網絡的基礎理論知識和工程實踐，具備能夠從事通信電子產品的設計、開發、制造、工程服務和通信系統與網絡管理維護等相關工作的應用型高級工程技術人才。《Electromagnetics》作為《電磁場與電磁波》的外方雙語課程，除基本專業技能以外，學生應較熟練地掌握英語，能夠閱讀和正確理解相關領域的英文文獻資料。

二、CDIO在《Electromagnetics》中的模式應用

1.構思（Conceive）：初始教學環節的頂層設計。依托《Electromagnetics》的教學大綱，構建工程教育中學生探究式教學的目標體系。首先，從教材的選用方面。通信工程（國家合作辦學）專業的培養模式是金陵科技學院和英國德蒙福特大學共同制定的，三年在國內進行專業通識課和必修課的學習，在大學的最后一年前往國外進行外方教學。在本科畢業階段的基礎上，有學業資質和求學意愿的學生可繼續進行研究生教育。這就要求學生在本科的階段中要具有嫻熟的英語聽說讀寫和閱讀英文文獻的技巧。雙語教學是符合經濟全球化的發展趨勢，培養具有國際合作和交際能力的復合型人才的必經之路。選取的教材是《工程電磁場（第8版）》，它是清華大學出版社出版的一本經典的雙語系列教材。該書基本概念講述清晰、注重物理概念、淡化公式推導，對每一章中和章與章之間的難點內容采用了循序漸進的方式進行安排。除此以外，書本提供了許多輔助的教學資源，來幫助學術通過自己的習得階段性需要來安排學習的進度，同時也方便授課教師靈活的根據學生的反饋來參照執行課程中的重點模塊。考慮到《Electromagnetics》課程抽象、難度較大的特點，以及針對面向的學生特點，教師選用了自編的實驗指導書作為輔助參考書，有針對性地指導學生的實踐環節。并且給學生在平時的上課課件中，穿插了動畫演繹的直觀效果，引導學生對于本科課程的興趣，促進師生之間的雙向互動，真實的做到教學相長。

2.設計（Design）：整體教學方法的改革創新。針對國際教育學院的生源特點和整個學業階段的連續性，在課程教學內容的提煉方面要密切與當前的產業化趨勢和國外的人才培養設置模式，通過加大授課老師的教學和科研融合力度，樹立以學生為主體，以老師為輔助的教學模式。構建符合目前教育規律的多模態課堂教學模式，讓學生主動的參與到整個教學環節里面去。授課教師在2015年9月到12月參與英國德蒙福特大學（DMU）合作培訓，更充分全面地了解了德蒙福特大學、合作項目的課程設置和德蒙福特大學的教育教學方式方法。通過對相關課程的跟隨聽課和實驗，結合與相關任課老師的面對面溝通，掌握了對接課程先進的教育教學方式方法，完整的成績評價系統，并獲取了對應的課程資源。教師作為整個教學環節的設計者和引導者，應該在教學的初始階段明確課程的定位，注重基礎理論與工程實際的密切結合。本門課程講授的重點是概念、原理和應用，在組織開發多媒體課件時，加入了實際工程應用的圖片和情景，理論結合實際進行講授;另外，在課程中，應針對性地介紹相關領域的最新研究動態，加深學生對基礎概念的理解，增強學生的學習興趣。《Electromagnetics》作為與英國德蒙福特大學合作的外方雙語課程，在授課過程中，將有一周的課程由外方教師承擔，以達到令學生熟悉國外教學方式、增強學校教師與學生交流的目的。同時，我們還給學生提供了相關外文文獻或網站，在網絡上了解最新的科研成果，因此學生可以接觸最前沿的技術和標準，提升雙語文化交流能力和技巧。

3.實現（Implement）和運作（Operate）：知識模塊為基礎的培養閉環。在實際教學過程中，為取得更理想、穩固且高效率的教學效果，采用了基于知識模塊的教學培養模式。即將課程內容每個章節分為若干個知識點，針對每個知識點構建結合導論、課堂學習、課外學習、內容總結在內的閉環式模塊。進入新章節時，首先引入章節導論，介紹該章需掌握的主要知識點。對于每個知識點模塊，先介紹其意義及用途，通過課堂講解、例題練習、聯系實例，完成該模塊的講授。一個知識模塊所占課時約2課時，即一次課左右。在制定課程教學大綱時，同時制定完成具體到章節的知識點要求，并分解成為一系列知識模塊，針對模塊進一步進行課程設計。在課程內容的選取及課時分配部分，本校《Electromagnetics》課程共80學時，其中包括72個理論學時和8個實驗學時。本校《電磁場與電磁波》通常設置4個課時的實驗，而《Electromagnetics》由于具有學時較長的優勢，共設計了兩次課內實驗，共8課時。考慮到關于電場、磁場的實驗已在物理、電路等課程中涉及到，本課程實驗內容重點在于令學生通過儀器，觀察和測量電磁波的特性，如電磁波的頻域、在傳輸線中的各個特性參數等。在各種網絡微課、慕課平臺的發展背景下，傳統的課堂教學模式已不能完全滿足學生對于課程的需求。本學期的教學工作中，在幾次章節復習部分實驗性地采用了由清華大學所開發的“雨課堂”軟件，實現了課堂實時與學生互動，及學習效果檢測等功能，相對與較沉悶的傳統課堂，學生的反響也較為積極。

三、結束語

在中國高等教育和國際化高度融合和無縫接軌的大背景下，運用CDIO模式可以保證學習者在一定的程度上掌握工程方面的相關知識，使得課程教學環節具體、細化、可操作[3]。這種新型的教學模式和培養思路，可以帶動整個教學活動全方位的改革，塑造學生自主的探究式學習模式，引導學生主動的發現問題解決問題的實踐能力，在注重教學成果產出的同時更注重過程性的成果和表現，全面提高學生的專業能力和素質。

參考文獻：

[1]Berggren K F，Brodeur D，Crawley E F，et al.CDIO：An international initiative for reforming engineering education[J].World Transactions on Engineering & Technology Education，2003，2（1）.

[2]EdwardF.Crawley.重新認識工程教育：國際CDIO培養模式與方法：the CDIO approach[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]查建中.工程教育改革戰略“CDIO”與產學合作和國際化[J].中國大學教學，2008，（5）：16-19.

Abstract：As the basic theory of electronic and electrical disciplines，.By drawing on the CDIO thought，this paper designs a bilingual course "Electromagnetics" （electromagnetic field and electromagnetic wave） for the bilingual course of communication engineering in our school.It designs a three element system model including the achievement of course teaching goal，the optimization of the teaching link and the feedback of the course assessment.

Key words：electromagnetic field;personnel training;CDIO