基于CDIO理念的高职“电工技术”课程教学改革研究

徐 胜

(南通职业大学 电子信息工程学院，江苏 南通 226007)

CDIO是一种国际化工程教育模式，它代表构思(conceiving)，设计(designing)，实现(implementing)和运作(operating).CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面，要求以综合的培养方式使学生在这4个层面达到预定的目标.它以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习的工程[1].CDIO因其与社会需要的一致性，且具有国际先进性、实践可操作性、全面系统性和普遍适应性等特点而被国际上几十所院校所采纳，育人成效显著，其先进的教育理念引起了中国高等工程教育界的高度关注[2].

“电工技术”是高职自动化、电气、机械类专业的一门基础课程，该课程重点介绍电工技术相关知识、规范及电工的基本技能.本文针对该课程教学模式中存在的不足，探讨基于CDIO理念的教学改革，对学生专业技能、工程能力和职业素养培养具有重要的意义.

1 传统理念下“电工技术”教学存在的不足

1) 讲授内容与工程实践相背离.教学所用教材有着枯燥、难懂的缺点，内容落后于领域最新的研究成果，与实际工作场景严重背离.讲授的内容重理论轻实践，无法培养学生解决工程应用问题的能力和素养.

2) 教学、考核方法单一.教学过程还是教师讲、学生记、习题巩固、实验验证，考核方式以试卷考试为主，形式单一，学生只要对照课程大纲完成相应知识点的复习，就能够获得好的成绩，无从考核学生的动手能力、解决实际问题的能力，导致知识与能力极不协调，考核结果具有很大的不公正性.[3]

3) 学生对学习没有热情，缺乏创新能力.由于“电工技术”课程知识非常抽象，在教学过程中没有确立“以学生为本”的思想，学生往往只看见复杂的数学计算和抽象的语言，无法与真实的应用场景相结合，导致他们丧失了学习热情.实验环节通常是验证性实验，主要考察学生对所学内容的理解，缺少设计性、综合性实验，缺乏对学生创新能力和工程实践能力的培养.

4) 强调个人意识，缺乏团队协作精神.在传统教育模式下，无论是理论学习环节还是实验环节，都是学生“单兵作战”，几乎没有真实项目和团队工作的实践训练，以致在实际工作岗位中所需要的沟通能力、团队协作能力、领导能力、职业精神在课程的学习中没有能够得到培养.

2 基于CDIO理念的教学改革实践

2.1 课程教学改革思路

针对目前“电工技术”课程教学存在的不足，以CDIO工程教育理念和CDIO教育大纲内容为指导思想，参照CDIO教学模式“系统的能力培养、全面的实施指导(包括培养计划、教学方法、师资、学生考核、学习环境)以及实施过程和结果检验的12条标准”，构建虚拟的工程职业环境，对教学模式进行“教学做一体化”和“项目式教学”的改革尝试[4].

在走访制造企业，对毕业生的工作岗位进行调研的基础上，分析工作岗位对电工技术应用能力的要求，收集大量涉及电工技术知识的工作过程案例，按照以能力培养为主线，以任务为驱动，项目考核实行过程监控，理论实践一体化的思路，对课程重新开发，将教学过程分成6个学习情境(如图1所示)，每个学习情境都是来源于制造企业真实的工作岗位，都是一个完整的工作过程.通过项目的构思、设计、实现、运作等(CDIO)完整的过程，实现课程的“做中学，做中教”的设计思路.

图1 “电工技术”课程设计思路

2.2 教学内容组织与安排

在教学设计中以满足岗位能力需求和培养学生电工技术应用能力为依据，确定教学内容，将原有学科体系下的教学内容进行解构，按照工作岗位要求对“电工技术”课程所要掌握的知识要点分解为不同的学习情境(如图2所示).

在教学过程的组织上，以CDIO教学模式为指导，以6个学习情境作为学生知识学习和能力培养的环境、载体，实现对学生各项知识与能力的培养.在教学过程开始前，将每3～4个学生组成一个团队，以团队协作加竞争的方式进行学习和工作.每个团队选出相应的项目组长、工程师，运用所学习的理论知识按照每个学习情境的要求进行设计和实施，从方案论证、原理图设计、制作调试，全部以项目小组的形式完成，并最终上交项目报告.在每个学习情境中，教师引导学生完成两次CDIO的全过程[5]，在此期间穿插教师对本课程基本技能、基本知识和基本分析方法的讲解.第一次CDIO过程:首先，每个团队对设计任务进行总体构思(C)，即根据“工作任务”的要求，构思完成“工作任务”基本思路和方法;其次进入设计阶段，把头脑中的思路和方法变为具体的设计方案(D);再次按照团队中每个成员的分工，把设计方案变为实物，同学和老师扮演成“客户”、“技术总监”等不同角色对成果进行评估，经辩论形成评价意见以供团队修改参考(I)，并在全班展示其设计;最后，各团队根据运行的结果和评价意见开展讨论并修改方案(O).方案修改后再开始新一轮CDIO过程，最终使工作成果得到“客户”、“技术总监”的双向认可.

比如在讲授“三相电路”这一章节时候，引入“三相四线制电路的设计与分析”这一学习情境，讲授场地为实验室，把学生按照每组4人的规模分成15个小组.首先讲授三相电压的基本原理，三相负载星形连接和三角形连接时的线电压、相电压、线电流、相电流之间的关系，中线的意义和作用.其次，向学生提供三相电源、常用仪表、单钮开关、白炽灯、导线等设备和器件，要求每组学生按照实验要求，搭建三相负载星形连接电路(分为有无中线两种情况，在上述两种情况下分别研究对称负载、不对称负载)、三相负载三角形连接电路(分为对称负载、不对称负载两种情况)，所有的不同情况仅在同一电路中通过单钮开关实现，测量每种情形下的线电压、线电流、相电压、相电流以及中线电压、中线电流(在有中线的情形下)，把测得的结果记录下来，作为评价的依据.学生以组为单位进行设计、选择元器件、检查元器件、装接线路.装接完毕后，小组之间相互评价并记录不足，老师分别对每个小组进行评价.最后，汇总评价，反馈给每个小组，小组可以对评价提出异议，直至完全接受评价意见，并按照评价意见对电路进行修改.修改无误后，在老师的监护下通电运行和测量所需参数.

2.3 课程的评价标准

CDIO是一种产品导向的教学模式，通过基于团队的研究性学习和工作过程的实践活动培养高素质工程应用型人才，强调学生在工作过程中的能力和素质培养，关注的是“工作过程”而并非“课程”，因此，以笔试成绩为主的评价标准已不合时宜，要引入CDIO模型理念的学业评价方法[5].具体的做法是分阶段按项目任务、进度的评价方式进行，在每一个评价阶段都能明确个人完成的内容、分析不足、制定改进方案等.在学习过程中就给予学生评价，并获得相应反馈.同时在评价时要把项目实施的主体—“学生”纳入到评分过程中来，这样有利于他们从全局性的角度而不是从个人得分高低的角度去看待学习.

3 结 语

课程改革实践显示，基于CDIO理念的课程体系优势明显，建立起了以往职业教育中缺乏的工程价值观，激发了学生的学习兴趣，发挥了每个学生的作用.在项目实施过程中，突出学生的主体地位，强调学生自学能力的培养，实现自我构建，培养了学生的团队协作意识[6].教师把教学内容和教学目标的讲解隐含在项目的各个任务之中，教学进程由任务来驱动，项目作为学生学习知识和能力培养的载体和环境，实现“做中学、做中教”.学生普遍反映教学效果较以往有很大提高.

[1] 查建中. 论“做中学”战略下的CDIO模式[J]. 高等工程教育研究，2008(3):1-6，9.

[2] 李继芳，李峰，董晨. IPR-CDIO环境的计算机工程教育研究[J]. 计算机教育，2009(18):45-47.

[3] 严石，徐华军，丁帮俊. CDIO在高职《模拟电子》课程教学中的应用[J]. 高等职业教育(天津职业大学学报)，2009，18(3):81-82,93.

[4] 陶勇芳，商存慧. CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J]. 中国高教研究，2006(11):81-83.

[5] 王英姿,熊光晶. 由团队设计项目引导的自我构建—基于EIP-CDIO的《房屋建筑学》课程改革[J].科技创新导报，2009(23):215-216.

[6] 袁旦，苏志强，钱慧娜. CDIO模型的理念对工程类大学生学业评价的启示[J]. 中国高等教育评估，2008(4):67-69.