基于CDIO的應(yīng)用型地方本科院校電學(xué)教育改革研究

基于CDIO的應(yīng)用型地方本科院校電學(xué)教育改革研究

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/ki.kjdkz.2022.05.022

AbstractThispaperanalyzesthecharacteristicsofelectroniceducationinlocalundergraduatecollegesanduniversities，anddiscussestherelationshipbetweentheCDIOengineeringeducationmodelandthecultivationofinnovativetechnicaltalentsinChina，fromtheconstructionofacomprehensivecurriculumsystem，theinnovationofclassroomteachingmethods，theimprovementofteachingenvironment，andthequalityofteacherstraining，assessmentandevaluationsystemconstructionfiveaspectsintroducedthespecificmeasuresforthereformoftheCDIOengineeringeducationmodel.

KeywordsCDIOmode；electricityeducation；educationreform；appliedlocalcollege

電學(xué)是一般本科院校機(jī)械類、電子信息類、計(jì)算機(jī)類和自動化類等專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)，課程學(xué)問點(diǎn)多、信息量大、概念抽象、實(shí)踐性和工程應(yīng)用型很強(qiáng)，同學(xué)在學(xué)習(xí)時(shí)簡單感到困難，從而產(chǎn)生畏懼、厭學(xué)、棄學(xué)等現(xiàn)象；而在老師教學(xué)上，也極易消失理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相分別，重理論而輕應(yīng)用等問題。[1]而應(yīng)用型地方本科院校人才的培育目標(biāo)在于培育能夠服務(wù)于生產(chǎn)一線的應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型人才，因此對傳統(tǒng)電學(xué)類課程的教學(xué)策略、教學(xué)模式和教學(xué)方法必需進(jìn)行深化改革和創(chuàng)新，真正培育出專業(yè)學(xué)問基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新力量強(qiáng)、實(shí)踐動手力量過硬、真正能夠做到學(xué)有所用、學(xué)以致用、用有所成的高素養(yǎng)應(yīng)用型人才；真正增加地方高校為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)展服務(wù)的力量，為行業(yè)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步服務(wù)的力量，為學(xué)習(xí)者制造價(jià)值的力量。[2]

1CDIO教育模式與應(yīng)用型人才培育的關(guān)系

1997年，CDIO在麻省理工學(xué)院的航空/航天戰(zhàn)略方案中首次提出，到2022年，全球已經(jīng)有超過107所高校采納了CDIO教學(xué)模式。[3]其教育的目標(biāo)在于通過對實(shí)際系統(tǒng)、工序或產(chǎn)品的構(gòu)思（Conceive）――設(shè)計(jì)（Design）――實(shí)現(xiàn)（Implement）――運(yùn)作（Operate）過程的學(xué)習(xí)來強(qiáng)化同學(xué)的基礎(chǔ)工程實(shí)踐力量，[4]它是一種基于“通過實(shí)踐學(xué)習(xí)”和“基于項(xiàng)目的教學(xué)和學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)同學(xué)的主動學(xué)習(xí)，引導(dǎo)同學(xué)在簡單而真實(shí)的現(xiàn)實(shí)場景中通過自主探究和相互合作去工程學(xué)問和閱歷。

CDIO的教育模式是西方發(fā)達(dá)國家典型的應(yīng)用型人才培育模式，是對美國的“回歸工程”模式和技術(shù)預(yù)備模式的繼承和發(fā)揚(yáng)。[5]在此模式中，同學(xué)能夠充分參加到從產(chǎn)品的創(chuàng)意到產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)行的整個(gè)生命周期過程，能夠讓同學(xué)體驗(yàn)到各學(xué)科學(xué)問間的交叉、課程間的相互聯(lián)系、抱負(fù)與現(xiàn)實(shí)之間的差別，一方面可以提高學(xué)科基礎(chǔ)學(xué)問的學(xué)習(xí)效果，另一方面可以提高同學(xué)的實(shí)踐動手力量、自學(xué)力量、創(chuàng)新力量和可持續(xù)進(jìn)展力量；同時(shí)，同學(xué)在此過程中可以真實(shí)的體驗(yàn)到實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)的艱辛和樂趣、與團(tuán)?成員相互協(xié)作、共同進(jìn)步的好處，有利于同學(xué)職業(yè)道德的塑造和團(tuán)隊(duì)精神的建立，為同學(xué)畢業(yè)后順當(dāng)融入不同企業(yè)文化環(huán)境、盡快轉(zhuǎn)變角色踏上專業(yè)工程師的職業(yè)道路奠定基礎(chǔ)。

CDIO工程教育模式理念符合我國應(yīng)用型本科教育對應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型人才培育的理念。作為地方型工科院校，進(jìn)行CDIO工程教育模式的教學(xué)改革，將有助于我國的應(yīng)用型高校本科教育更好地借鑒國際上先進(jìn)的工程教育討論成果，推動我國的應(yīng)用型本科教育從傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式轉(zhuǎn)向工程教學(xué)方式，提高我國應(yīng)用型人才培育的質(zhì)量。[6]

2基于CDIO工程教育模式的電學(xué)類課程改革措施

應(yīng)用型地方本科院校對畢業(yè)生的培育更要注意同學(xué)的工程實(shí)踐力量的提升，使同學(xué)能夠在由社會環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、歷史環(huán)境、人文環(huán)境、技術(shù)環(huán)境、政治環(huán)境等組成的簡單背景下學(xué)習(xí)學(xué)問和閱歷，把握工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技能和處理現(xiàn)代團(tuán)隊(duì)協(xié)作關(guān)系的技巧。同時(shí)，為更好地服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)和社會的進(jìn)展，在對電學(xué)類課程傳統(tǒng)教育教學(xué)模式進(jìn)行改革時(shí)，要吸取地方進(jìn)展的特色，樂觀融入以地方經(jīng)濟(jì)的支撐行業(yè)和特色行業(yè)為主體的進(jìn)展領(lǐng)域，為地方培育全面的、成熟的、有思想的合格創(chuàng)新人才。

2.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，建立基于工程實(shí)踐的綜合性課程體系

工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)驅(qū)動是CDIO教育模式的突出特點(diǎn)，基于這一教育理念，在教學(xué)改革中，重新對電學(xué)類課程的學(xué)問點(diǎn)進(jìn)行梳理，以實(shí)際工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目為依據(jù)，將課程學(xué)問進(jìn)行優(yōu)化組合，注意教學(xué)內(nèi)容的有用性和工程性，同時(shí)要充分考慮到同學(xué)的學(xué)問水平和基礎(chǔ)力量，對課程內(nèi)容進(jìn)行合理的增減和調(diào)整。以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向、力量培育為目標(biāo)，通過多個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)將整個(gè)課程體系有機(jī)的、系統(tǒng)的結(jié)合起來。課程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是基于CDIO教育模式課程改革的關(guān)鍵。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)首先要基于教學(xué)方案中對電學(xué)類課程學(xué)問點(diǎn)的要求，依據(jù)長期總結(jié)出來的學(xué)問學(xué)習(xí)的一般規(guī)律來支配項(xiàng)目的完成挨次；其次，每個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要注意層次性，有基礎(chǔ)性項(xiàng)目設(shè)計(jì)，也有擴(kuò)展性項(xiàng)目設(shè)計(jì)，以滿意不同學(xué)習(xí)層次同學(xué)的需求；第三，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要注意實(shí)踐性、可行性、平安性和經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)的項(xiàng)目中要充分體現(xiàn)“??思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)作”這一完整的工程產(chǎn)品生命周期，項(xiàng)目在技術(shù)上是科學(xué)的、可行的，要能夠做出實(shí)際的裝置或系統(tǒng)，項(xiàng)目中要支配足夠的實(shí)踐過程，要合理支配驗(yàn)證性試驗(yàn)、設(shè)計(jì)性試驗(yàn)和綜合性試驗(yàn)的任務(wù)總量和比例，實(shí)踐或試驗(yàn)內(nèi)容平安，不易對同學(xué)、設(shè)備等產(chǎn)生平安事故，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程花費(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本要適當(dāng)；第四，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要能夠體現(xiàn)管理，溝通和團(tuán)隊(duì)合作等軟技能的培育；最終，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要考慮教學(xué)過程的進(jìn)度，時(shí)間上要合理。同時(shí)，為了順當(dāng)進(jìn)行工程項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)，要充分考慮本學(xué)校所能供應(yīng)的資源是否能夠滿意教學(xué)需求，這些資源包括教學(xué)設(shè)備、教學(xué)場所、老師隊(duì)伍、文獻(xiàn)資料資源等。

2.2以同學(xué)為中心，老師為主導(dǎo)，創(chuàng)新課堂教學(xué)新方法

為充分體現(xiàn)CDIO教育模式的優(yōu)勢，激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)愛好，讓同學(xué)能夠在實(shí)踐中主動領(lǐng)會出工程技術(shù)之美，在教學(xué)方法和手段的改革中，要樹立以同學(xué)為中心的教育理念，從“以老師為中心，灌輸式的理論教學(xué)”方式，轉(zhuǎn)變成“以同學(xué)為中心，探究式、問題式、實(shí)踐式學(xué)問學(xué)習(xí)”方式。老師在以工程項(xiàng)目為主的教學(xué)方法中，要從傳統(tǒng)的課堂“表演者”，相對退居幕后，成為教學(xué)過程的“導(dǎo)演者”；同學(xué)則從學(xué)問的被動接受者，轉(zhuǎn)變成學(xué)問的發(fā)覺者和制造者。

電學(xué)類課程實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)時(shí)，老師的主要任務(wù)在于充分考慮同學(xué)的承受力量和項(xiàng)目實(shí)施過程中可能發(fā)生的問題，提出項(xiàng)目任務(wù)要求和考核方法，引導(dǎo)同學(xué)去思索、去研討、去嘗試，關(guān)心同學(xué)找到完善自身學(xué)問體系和方法和途徑。老師依據(jù)電學(xué)類課程教學(xué)大綱和教學(xué)方案的要求，將制定好的課程項(xiàng)目根據(jù)學(xué)問的連接關(guān)系和項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的難易程度分批布置，對每個(gè)項(xiàng)目可能涉及的學(xué)問點(diǎn)和相關(guān)留意事項(xiàng)進(jìn)行預(yù)先點(diǎn)撥，并以實(shí)際的工業(yè)產(chǎn)品照片、視頻或者實(shí)物等形式，對項(xiàng)目產(chǎn)品進(jìn)行功能和原理性演示，以使同學(xué)在頭腦中盡快建立工業(yè)產(chǎn)品的概念和相關(guān)學(xué)問體系的框架，使同學(xué)學(xué)習(xí)的方向性和主動性獲得較大提高。同學(xué)在項(xiàng)目實(shí)踐學(xué)習(xí)過程中處于主體地位，依據(jù)詳細(xì)實(shí)踐項(xiàng)目的特點(diǎn)，根據(jù)“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)作”的工程實(shí)踐模式，自主形成“強(qiáng)-強(qiáng)結(jié)合”、“強(qiáng)-弱結(jié)合”、“弱-弱結(jié)合”的團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)，每組人數(shù)不能超過3人。各小組自主選拔各組組長、查閱文獻(xiàn)資料、分析項(xiàng)目任務(wù)、小組爭論、形成方案、進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、選擇元器件、完成硬件電路制作和調(diào)試、進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)等全過程工作。[7]

2.3融合現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)手段，構(gòu)建全方位教學(xué)環(huán)境

CDIO工程教育模式的高度實(shí)踐性對教學(xué)手段也提出了較高的要求，老師在進(jìn)行教學(xué)方法創(chuàng)新的同時(shí)，要不斷學(xué)習(xí)，充分利用先進(jìn)的教學(xué)手段以提高工程實(shí)踐教學(xué)效果。

（1）利用新媒體技術(shù)。在進(jìn)行電學(xué)類課程教學(xué)時(shí)，老師一方面要連續(xù)深化挖掘多媒體技術(shù)的優(yōu)勢和潛力，通過細(xì)心預(yù)備和設(shè)計(jì)，運(yùn)用先進(jìn)手段，創(chuàng)作出嚴(yán)謹(jǐn)而豐富的電子課件，以圖片、文字、聲音、影像、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作品（VR）、三維動畫等媒介形式，使教學(xué)內(nèi)容化繁為簡，化宏觀為微觀，化微觀為宏觀，形象生動地傳遞教學(xué)內(nèi)容。另一方面要充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的功能，實(shí)行自主研發(fā)或與引進(jìn)相結(jié)合的方法，構(gòu)建基于校內(nèi)網(wǎng)的電學(xué)類網(wǎng)絡(luò)課程，以網(wǎng)絡(luò)電視、虛擬社區(qū)、微課、慕課等教學(xué)方式，為同學(xué)供應(yīng)自學(xué)、資料下載、課外輔導(dǎo)和答疑等服務(wù)；老師要敏捷使用基于手機(jī)的媒體功能，采納博客、微博、播客、微信、談天軟件等搭建與同學(xué)間的互動和溝通，實(shí)時(shí)把握同學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果。

（2）利用虛擬仿真技術(shù)。電子電路的虛擬仿真技術(shù)正好可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂理論教學(xué)的這一缺陷，它可以替代電學(xué)類試驗(yàn)室中多種傳統(tǒng)的儀器和元器件，實(shí)現(xiàn)基于計(jì)算機(jī)的電子電路幫助設(shè)計(jì)、分析和仿真，使主講老師可以一邊進(jìn)行理論學(xué)問的講解，一邊在仿真軟件中搭建電路、運(yùn)行并仿真?？梢杂糜陔妼W(xué)類課程虛擬仿真試驗(yàn)的軟件平臺許多，如美國加州高校的PSpice仿真軟件、歐洲D(zhuǎn)esignSoftKft.公司的TinaPro仿真軟件、匈牙利Designsoft公司的Edison（愛迪生）仿真軟件、美國NI公司的MultiSIM仿真軟件和英國LabCenterElectronics的Proteus仿真軟件等，它們各有特點(diǎn)，對使用者的力量要求也有區(qū)分，應(yīng)結(jié)合課程的要求和同學(xué)的學(xué)習(xí)力量進(jìn)行選用。

2.4加強(qiáng)老師全面素養(yǎng)培育，提升CDIO教學(xué)力量

由于多方面的緣由，應(yīng)用型地方本科院校的老師引進(jìn)方式一般同其他一般本科院校基本全都，對引進(jìn)人員的職稱、學(xué)歷和畢業(yè)院校等外在因素看得過重，而對其工程實(shí)踐力量、思想道德、學(xué)識水平、工作力量和進(jìn)展?jié)摿Φ确矫娌粔蛑匾?。[7]為解決老師工程閱歷缺乏的問題，一方面要加強(qiáng)“雙師雙能型”老師隊(duì)伍建設(shè)，調(diào)整老師結(jié)構(gòu)，在老師引進(jìn)時(shí)突出對人才的工程力量和實(shí)踐閱歷的評估，樂觀引進(jìn)行業(yè)公認(rèn)專才，或聘請企業(yè)優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才、管理人才和高技能人才作為專業(yè)建設(shè)帶頭人、擔(dān)當(dāng)專兼職老師；另一方面可有方案地選派青年老師到企業(yè)的生產(chǎn)一線掛職工作，通過有針對性的學(xué)習(xí)、實(shí)踐、專業(yè)進(jìn)修、培訓(xùn)和學(xué)術(shù)溝通等形式提高老師的理論與實(shí)踐水平。

2.5完善評價(jià)制度，立體化考核學(xué)習(xí)效果

在考核方式上，改革以往傳統(tǒng)的期末閉卷理論考試的單一形式，依據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，可采納多種敏捷的考核方式，如采納項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告、項(xiàng)目答辯、期末測驗(yàn)相結(jié)合的方式，突出實(shí)踐過程成果在總成果中所占比重，引導(dǎo)同學(xué)重視平常的學(xué)習(xí)積累，消退傳統(tǒng)考核時(shí)同學(xué)集中突擊學(xué)習(xí)的弊?。灰部梢圆杉{平?？己?期末專題設(shè)計(jì)和匯報(bào)的形式，或者采納平常的項(xiàng)目考核+理論考試+實(shí)踐操作考核的形式等。為增加同學(xué)對考核評價(jià)工作的參加度，可以組織同學(xué)先自評、再互評、最終再結(jié)合老師評價(jià)進(jìn)行綜合打分；而評價(jià)老師的主體組成中，除了任課老師外，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)引進(jìn)項(xiàng)目技術(shù)中可能涉及到的其他學(xué)科的老師，或者是聘請的相關(guān)企業(yè)中的兼職導(dǎo)師和特地技術(shù)人才，以使評價(jià)更全面，更能為同學(xué)后續(xù)的學(xué)習(xí)提出良好的建議。3結(jié)語

作為應(yīng)用型地方本科院校，把CDI