基于CDIO 理念的“電工學”課程教學改革研究與探索＊

劉 毅，張優賢

（河南工學院，河南 新鄉453002）

1 引言

CDIO 是由三所大學教授組成的跨國研究組在Wallenberg 基金會的資助下開發出的工程教育模型。CDIO代表構思（conceive）、設計（design）、實現（implement）、運行（operate），它是以產品、過程和系統的構思、設計、實施、運行全生命周期為背景的教育理念為載體，以CDIO教學大綱和標準為基礎，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習和獲取工程能力，包括個人的科學和技術知識、終身學習能力、交流和團隊工作能力，以及在社會及企業環境下建造產品和系統的能力該模式符合工程人才的培養規律[1]。目前，已經有法國、新加坡、中國等國家的幾十所世界著名大學加入了CDIO 國際組織，而且采用了該理念和教學大綱，取得了較好的效果[2]。但該理念只是用于工程領域的一份通用樣本，具體到某一專業或某門課程，CDIO 既沒有也無法給出具體的能力要求與達成該目標的實施方法，這就需要教師依據專業或課程的培養目標來制訂符合相應實施的方法[3]。

隨著學科和工程技術的深度交叉融合，對非電類的工科技術人員提出了新要求，其必須掌握一些基本的電工知識和技能。非電類的工科專業學生主要依賴于“電工學”課程來汲取基本的電工知識。電工學伴隨著社會的發展而不斷發展，新技術層出不窮，“電工學”課程的教學內容也在不斷擴充，面對新時代的社會和學生的新需求，必須尋找適應社會發展的教學模式與手段。

本文結合“電工學”課程的特點，將CDIO 理念引入到理論教學當中，根據學生的課堂前后反饋，表明這種方法是有深刻意義的。

2 傳統“電工學”教學現狀

“電工學”是一門非電類工科專業的必修基礎課程，它在整個培養方案和教學大綱中占據重要地位，學習它的主要目的是為學生后續學習相關課程和從事工程技術工作準備必要的電學知識，它在整個機電、機械、車輛等相關專業的人才培養方案和課程體系中起著重要的銜接作用。“電工學”課程由電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術、電機學等相關內容構成。該課程極具內容豐富、綜合性強、覆蓋面廣、抽象性強等特點，這對新時代的理論教學提出了新挑戰。

在本校，“電工學”作為車輛工程、機械設計、材料工程等非電工科專業的一門重要職業基礎課程，其教學方法研究受到了學校學院領導以及專業教師的廣泛重視，學院團隊教師多次參加國內教學實踐研討會議，并積極錄制整理校級“電工學”在線課程建設，已積累一定的教學經驗。經過近幾年的改革與發展，相比于以前的教學方法，學生的學習主動性和積極性有了顯著提高。

目前，在“電工學”理論教學中，“電工學”理論教學主要存在以下問題：①教學過程中教師仍占主體地位。雖然各個高校都在積極倡導混合式教學，但多數處于各種教學手段的摸索階段，依舊主要采用“黑板+多媒體”進行理論教學。然而，大部分教師對多媒體的使用僅僅局限于課件和視頻的播放，還是停留在教師主講的模式上，導致新奇而活躍的00 后學生的參與度、積極性仍有待提高。②理論與實踐脫節。該課程是基礎課，注重概念、定理，稍微忽略了它與實際的聯系。雖然每節課都可結合生活中的實例進行講授，但若想將某個定理或者電路分析透徹，緊緊依賴于視頻和書本是遠遠不能滿足學生學習需要的。另外，對于非電類工科專業學生，除了在理論課講授學期內可接觸到幾個電工實驗以外，在進一步的學習和生活中很少直接應用到所學的電工知識，這對電工知識的理論學習來說是極具挑戰性的。③理論課時匱乏。“電工學”內容隨社會進步不斷擴充，非電類工科專業的“電工學”授課學時卻在相應遞減（本校“電工學”課程56 學時），知識講授很難面面俱到、生生俱到，因此，學生生成系統的知識體系有一定難度。學時少和內容多的矛盾是普遍現象，如何解決該矛盾是目前最大的挑戰。④考核方式不夠多樣化。目前，大多采用“平時成績+期末成績”的形式評定最終的成績，大多學生會出現應付式突擊考試的現象，很難將理論知識吸收并轉化為適應學科發展、提升專業技能以及社會經濟發展需要的核心競爭力。⑤缺乏“思政”元素。高校專業課堂應是思想政治教育的有效載體，將知識傳授、價值塑造、品格培養有機地結合在一起。在日常教學當中融入“思政”教育，厚植大國工匠精神，為祖國打造高素質技能人才隊伍，引導推動更多學生熱愛鉆研技能；厚植愛國主義情懷，引導學生把愛國情、強國志、報國行自覺融入堅持和發展中國特色社會主義事業、實現中華民族偉大復興的奮斗之中；厚植技強國理念，引導學生時刻牢記使命，與科學共進，與祖國同行。

3 基于CDIO 理念的“電工學”理論教學改革

將“電工學”課程教學改革融入CDIO 理念的各個環節，構建“電工學”課程教學改革的總體框架，如圖1 所示。

圖1 “電工學”課程教學改革的總體框架

3.1 立足學科本位的教學理念改革

“電工學”作為非電類工科專業的基礎課，涵蓋的知識面廣，基本概念、定理不易理解，僅靠學生死記硬背難以達到效果。因此，樹立CDIO 理念和“新工科”建設的核心理念，以學生為中心，充分了解學生的需求與興趣愛好，結合學生的進修學習與人生規劃。據此，制訂可滿足不同學生的教學目標，采納不同基礎的學生對課程合理的建議進而積極優化教學內容與教學形式，吸引學生主動參與整個教學的過程。在整個課堂教學當中，引入混合式課堂教學，課前通過“微課”、學習通等教學資源，預習作業或完成測試，做到節節有預習；課上根據教學目標，以任務驅動為導向，通過小組探討，查閱文獻，并進行課堂匯報；課后小組歸納總結與相互評價，引導學生根據自身興趣及自身優勢系統深入學習、理解、消化和吸收專業知識，將構思—設計—實現—運行各個環節融入到整個理論教學當中。

3.2 CDIO 理念下的教學內容與教學方法改革

CDIO 理念下的“電工學”教學應在立足理論教學和能力培養的基礎上，充分挖掘課程中的“思政”元素，將“思政”元素融入到“電工學”課堂教學當中，厚植大國工匠精神，培養學生具有較強的工程知識和技能，引導并推動更多學生熱愛鉆研技能；厚植愛國主義情懷，強化學生的使命擔當，引導學生把愛國情、強國志、報國志自覺融入堅持和發展中國特色社會主義事業、實現中華民族偉大復興的奮斗之中；厚植科技強國理念，引導學生科技強國思想，充分利用優質科技教育資源與環境，逐漸激發學生對科學的興趣和對探索未知的欲望，積極引導學生崇尚科學、勇于探索、追求真理，培育學生的科學精神、創新意識和實踐能力。

“電工學”課程的教學內容應緊緊圍繞新時代的工程教育進行更新，CDIO 理念下的“電工學”課堂應依據不同模塊的教學內容，有效融合各種教學方法和教學手段。在工程教育的內容授課過程中，可以多采用翻轉課設置與解決任務，讓學生在解決任務中獲得成就感與滿足感。比如在講解功率因數提高時，巧妙引入軟件仿真和實例來導出初級任務，通過翻轉課堂，學生主導中級任務的完成，通過分組討論、查閱文獻、課堂匯報等方式來完成高級任務。

3.3 CDIO 理念下的教學評價改革

相對于傳統教學，融入了CDIO 理念的“電工學”課程教學不應僅依靠課程考試成績來對學生學習效果進行考核評價，此種評價考核方式不利于激發學生課堂學習的積極性，也無法客觀地體現學生的綜合素質。對于該課程來說，學生基礎參差不齊，可通過進階任務實現學習效果的層層提高，學生也可根據自身情況選擇不同的任務來挑戰。知識的轉化是一個不斷學習、不斷沉淀、不斷實踐與不斷創新的過程，因此，過程性評價學生學習的過程尤為重要。在成績考核方面，將末考成績設定為60%，過程性考核設為40%。其中，過程性考核可由作業、階段測試、小組討論、分組任務、預習測評、課內實驗等組成。這樣的考核比值設定能客觀對學生整體情況做出比較，非常符合CDIO 的教育理念。其中，在分組任務的選取上，應盡可能地根據學生特點分組，并分派不同難度的任務，因材施教，充分調動每位學生自主探究學習的能力。

4 結語

“電工學”課程要求兼顧理論知識與實踐能力，在整個理論教學當中，需要積極引導學生將理論知識應用到具體的實踐當中去，為培養高素質的工程師奠定基礎。同時引入CDIO 理念，開展理論教學改革是工科院校教學改革的新方向和新手段。根據課程特點將教學內容細分并任務化，依據CDIO 理念組織整個教學過程，充分挖掘學生自主探究能力。通過客觀公正的教學評價，激發學生的學習熱情，提高學生知識的內化能力，最終達到提高教學質量的目的。