基于新工科的CDIO模式電工電子技術(shù)教學(xué)改革路徑研究

李昆侖 楊 俊 陸試榮

（湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 湖南·常德 415101）

0 前言

隨著教育事業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法適應(yīng)時(shí)代對人才培養(yǎng)提出的要求，進(jìn)行教育改革與優(yōu)化成為社會教育行業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容，在該環(huán)境下，“新工科”教學(xué)環(huán)境逐漸形成，并應(yīng)用在高校教育改革中。在當(dāng)前新工科環(huán)境下，我國的高校教學(xué)和教育改革面臨著更加具有時(shí)代性和綜合性的問題與挑戰(zhàn)，影響著教學(xué)的進(jìn)步，因此，進(jìn)行新型教學(xué)模式的探索成為社會相關(guān)部門和各大院校的重點(diǎn)任務(wù)。其中，CDIO理念是能夠有效應(yīng)用在新工科環(huán)境下的一種教育理念，其能夠通過構(gòu)建教學(xué)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容以及運(yùn)行相關(guān)操作等步驟完成工程教育。同時(shí)，CDIO理念能夠以一種實(shí)踐性的教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生參與到教學(xué)過程中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生在實(shí)踐學(xué)習(xí)過程中建立自身完整性、科學(xué)性的全面綜合學(xué)習(xí)體系，從而推動學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高。

1 新工科環(huán)境和CDIO教育理念的基本介紹

隨著第四次工業(yè)革命的開展和逐漸深入，創(chuàng)新型人才和復(fù)合型人才逐漸成為各行業(yè)的主要需求人員，提高學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜性問題的專業(yè)能力成為各工科院校的重要教學(xué)目的。在當(dāng)前社會工業(yè)發(fā)展形勢和教育改革模式下，教育部中國教育實(shí)際推出了一系列工程教育改革項(xiàng)目，如中國工程教育專業(yè)認(rèn)證、CDIO特色專業(yè)建設(shè)以及卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃等，不斷更新高等院校在教學(xué)過程中的教育理念，并推動新型教學(xué)模式的建立。通過該一系列綜合教育項(xiàng)目的教學(xué)引導(dǎo)，院校能夠有效提高學(xué)生在理論知識中的綜合應(yīng)用能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維、加強(qiáng)學(xué)生的時(shí)間動手能力。

CDIO教育理念是近幾年收到社會廣泛關(guān)注的新型教育改革創(chuàng)新理念，其將構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）以及運(yùn)作（Operate）有機(jī)結(jié)合在一起，形成了新型的工科教育模式。在高校教學(xué)中引用該教育模式能夠充分發(fā)揮工程實(shí)際的教學(xué)特點(diǎn)和優(yōu)勢，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中重點(diǎn)關(guān)注實(shí)驗(yàn)的核心內(nèi)容，對應(yīng)提高自身的自主實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及問題解決能力，培養(yǎng)自身的知識理解系統(tǒng)，并通過查閱和學(xué)習(xí)其中的拓展內(nèi)容開發(fā)自身的思路，為自身的長期發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。我國在2016年就提出了新工科建設(shè)的概念，該概念自提出后受到各大高校的強(qiáng)烈支持，并對應(yīng)推出了一系列新工科建設(shè)項(xiàng)目，促進(jìn)了工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的持續(xù)發(fā)展和實(shí)踐性教學(xué)進(jìn)步。

2 CDIO教學(xué)理念在電工電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

雖然CDIO教育理念能夠有效引導(dǎo)學(xué)生投入到高校實(shí)踐教學(xué)過程中，提高高校的教學(xué)效率和學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，但是由于CDIO教育理念在高校教育中應(yīng)用的時(shí)間較短，沒有形成具體可行的教學(xué)體系，也缺乏最后的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，因此在實(shí)踐應(yīng)用的過程中存在多種問題。

2.1 學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中的參與度較低

由于CDIO實(shí)驗(yàn)自身的難度角度，涉及的內(nèi)容具有堅(jiān)強(qiáng)的綜合性和復(fù)雜性，學(xué)生需要具有牢固的理論知識、充足的準(zhǔn)備時(shí)間以及積極的學(xué)習(xí)心態(tài)等投入到該教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，這對學(xué)生的綜合能力提出了較高的要求，再加之部分同學(xué)的能力與所需能力差距較大，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)了對學(xué)習(xí)的畏懼和抗拒心理，阻礙了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主動性參與。因此，教師必須要引導(dǎo)學(xué)生建立良好的學(xué)習(xí)態(tài)度，比如在CDIO項(xiàng)目引進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的自由選擇的方式，由教師為引導(dǎo)，在多個(gè)班級中同時(shí)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生在互幫互助下克服學(xué)習(xí)中的畏懼心理，獲得學(xué)習(xí)成果。

2.2 教師在CDIO教學(xué)指導(dǎo)過程中缺乏科學(xué)性

CDIO教學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容具有綜合性和難度性，教師在教學(xué)的過程中要涉及多方面的知識，因此該部分實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的教師在教學(xué)過程中要面臨著比其他科目教師更大的教學(xué)量以及更高的教學(xué)難度。但是在教師最終考核評估的過程中，教師在CDIO實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的大量工作量難以直接進(jìn)行判斷和評估，導(dǎo)致教師最終的考核結(jié)果與教學(xué)付出難以呈現(xiàn)正比的關(guān)系，降低了教師在教學(xué)過程中的積極性。因此，高校必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教師教學(xué)和考核評價(jià)方式，借助教改立項(xiàng)等方式推動高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

2.3 CDIO教學(xué)考核方式缺乏全面性

根據(jù)調(diào)查發(fā)展，我國大多數(shù)高校在對電工電子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行考核的過程中，都是重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而基于CDIO教育理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在考核過程中必須從全面性的角度建立多元化的綜合考核評價(jià)，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及運(yùn)作的環(huán)節(jié)與步驟中融入考核，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力和操作過程，對學(xué)生采用的實(shí)驗(yàn)方式、技巧以及手段進(jìn)行綜合評價(jià)和考核，從而得出綜合全面的考核結(jié)果，便于后續(xù)以考核結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)。

2.4 實(shí)驗(yàn)室管理缺乏完善性

實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行電工電子實(shí)驗(yàn)的主要場所，實(shí)驗(yàn)室的工作環(huán)境和設(shè)備運(yùn)用對實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果存在重要影響。通過調(diào)查發(fā)展，在目前大多數(shù)高校電工電子實(shí)驗(yàn)室管理中，存在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間較短的問題，由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，學(xué)生在課上做不完的實(shí)驗(yàn)需要自行找時(shí)間在課后完成，再加上實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間不固定，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)約存在困難。同時(shí)由于CDIO理念下的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有更高的復(fù)雜性和全面性，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)備較多，管理問題也相應(yīng)較多，因此高校必須加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)室的管理，由專業(yè)人員參與其中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備合理安排實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間，做到實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用的最大合理化。

3 基于新工科的CDIO模式電工電子技術(shù)教學(xué)改革路徑探究

在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，電工電子技術(shù)教學(xué)是電類專業(yè)必備教學(xué)內(nèi)容，其能夠與電類專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容相配合，完善理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作教學(xué)，建立學(xué)生的綜合知識系統(tǒng)。目前我國各大高校要通過全國性的工程教育專業(yè)認(rèn)證，從而有重點(diǎn)的提高學(xué)生在工程學(xué)習(xí)中的6種能力：問題觀察與提出能力；知識運(yùn)用、文獻(xiàn)查閱與問題分析能力；工程設(shè)計(jì)能力；工程實(shí)踐能力；團(tuán)隊(duì)合作能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力。通過研究發(fā)現(xiàn)，在電工電子技術(shù)教學(xué)中運(yùn)用CDIO理念能夠有效提高學(xué)生的各項(xiàng)能力，完善學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)知識，因此受到各大高校的重點(diǎn)關(guān)注和研究。本文通過“搶答電路設(shè)計(jì)”例子對CDIO理念在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行分析和闡述。

3.1 確定實(shí)驗(yàn)需求

教師首先要使學(xué)生明確該實(shí)驗(yàn)的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)8路的智力競賽搶答器，該搶答器要能夠使8位選手同時(shí)參與搶答，并在搶答過程中由整體開關(guān)控制清零和搶答指令，同時(shí)，搶答器在應(yīng)用的過程中要能夠?qū)?yīng)顯示選手的編號，并在一位選手搶答成功后封存系統(tǒng)，避免其他選手再次搶答。

3.2 確定實(shí)驗(yàn)思路

教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，首先要確定學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，以實(shí)驗(yàn)的需求為指引，采用分組的形式由學(xué)生共同完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作。在該“搶答電路設(shè)計(jì)”過程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生負(fù)責(zé)主體、擴(kuò)展兩部分主要電路，由主體電路完成基本的搶答功能，并由擴(kuò)展電路負(fù)責(zé)搶答中的定時(shí)功能。

3.3 考核評價(jià)方式

在新工科的社會大環(huán)境下，社會各行業(yè)對人才提出了更高的要求，要求人才在具備基礎(chǔ)完備的基礎(chǔ)理論知識的同時(shí)要能夠有效應(yīng)用理論知識進(jìn)行實(shí)踐操作，從而提高自身的綜合能力，以人才的力量推動我國工科力量的進(jìn)步與發(fā)展。因此，高校必須在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生在理論知識、實(shí)踐能力以及綜合素質(zhì)等方面進(jìn)行同步提升，實(shí)現(xiàn)綜合發(fā)展。高校在應(yīng)用CDIO教育理念完成電工電子技術(shù)教學(xué)的過程中，不僅要重視課堂教學(xué)，更要對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行綜合的全面考察，對學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行全面角度和考核，從而根據(jù)學(xué)生的考核反饋有針對性的引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題的分析、推理，并建立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模型，完成實(shí)驗(yàn)操作，并在實(shí)驗(yàn)合作的過程中提高學(xué)生的小組合作能力，使學(xué)生能夠在共同參與中發(fā)展其他學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，從而對應(yīng)性提高自身的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

4 結(jié)語

在新工科環(huán)境下應(yīng)用CDIO理念進(jìn)行電工電子實(shí)驗(yàn)是一種新型的教學(xué)方式，其能夠通過引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中建立構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及運(yùn)作的實(shí)驗(yàn)操作步驟，使學(xué)生主動參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，從而加深學(xué)生對理論知識的理解，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，并通過趣味性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。在教學(xué)過程中，教師可以通過實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定、實(shí)驗(yàn)思路引導(dǎo)以及完善考核方式等方法提高自身的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，完善學(xué)生的綜合素質(zhì)，推動學(xué)生綜合能力的進(jìn)一步提高。