基于CDIO工程教育理念的电工学课程改革

郝 骞，王黎明，杨 风，李晓明

(1.中北大学国家级电工电子实验教学示范中心，山西太原 030051;2.太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原 030024)

电工学课程既有较强的理论性，又有较强的工程实践性，重点强调电路理论及技术在工程实践中的应用，是目前高校开设的以培养学生工程综合能力的重要基础课程。当前电工学教学实践的问题是理论分析学时过多，过分注重单学科课程的理论性和知识的系统性。相反，培养学生工程综合能力的课程、训练学生的直观判断力、工程经验和工程意识的教学环节少。尽管也有相关工程实践和工程能力培养的课程，但都以“知识点”的形式串接在各相关理论课程单元间，学生不可能将所学的理论知识与生产实际相结合［1］。

1 教学内容组织与重构

CDIO［2］是让学生以主动的方式将课程内容通过实践的方式相结合的学习过程。因此课程编排的思路是:关注基本理论，突出实践操作。即根据工作任务、问题来组织课程内容，通过特定任务将理论讲授、实践体验、反思讨论及批判质疑有机整合，使课程的学习成为一个持续探究的过程。教学目的是探讨任务本身，强调真实问题的解决过程。根据教学大纲重新将电工学的知识整合、建构了一套基于“构思—设计—实现—运作”过程的“任务化教程”，将电工学知识化解为6个学习任务情景，如图1所示。该任务化教程具有结构合理、重点突出的教学特点。学生完成任务的过程，就是主动建构自身知识经验的过程，通过新经验和原有知识经验的相互作用，实现充实和丰富自身的知识和能力，从而达到获得并提升综合职业素质的教学目的。

2 创新性实验教学方式

针对当前教学普遍存在的问题，积极开设创新性实验选修课程，先后开设“电工学中的EDA技术应用”，“电工学工程实训”等实验选修课程［3］。在该课程中结合教师的部分科研成果进一步成熟化、简便化，设计成综合性和设计性实验。在课堂上组织学生思考、分组讨论、体会方法的理论依据及其创新点，从而设计出新颖、独创的实验方案，再使学生在实验操作中修正方案、完善方法、做出结果并处理数据等。使学生变被动为主动，在获得书本知识的同时获得本学科最前沿的知识，用以开阔眼界，同时激发学生对专业的兴趣。组织学生结合所学知识积极申报“省级、校级大学生创新性实验项目”。譬如，针对三相异步电动机教学内容复杂和抽象的特点，利用LabVIEW开发了“基于 LabVIEW 的电机实验系统”，如图 2 所示［4－5］。该实验平台可应用于电动机课堂教学和实验教学，例如:异步电动机各种性能的演示，不但使课堂教学更生动，还可让学生更形象、直观地认识电机。取得了较好的效果。

图2 2008年山西省大学生创新实验项目

3 依托电子设计竞赛提高创新能力

在电工学课程中穿插电子设计竞赛内容，例如:利用基尔霍夫定律内容来对2011年全国大学生电子设计大赛A类题目进行定性分析。在实践教学环节中，组成项目组，以电子设计大赛作品为题，进行团队项目分析开发。教师指导学生完成设计、仿真、制板及调试，设计报告整个产品开发流程。

图3 2011全国电子设计大赛一等奖作品

4 结束语

基于CDIO工程教育理念的电工学课程教学改革，其主要特色为:将CDIO教育理念融入教学过程中，在教学内容上，将电工学的理论知识以6个基础工程实践项目进行了重构。在实践教学环节，积极鼓励学生自行开发创新性实验，并鼓励学生依托竞赛提高创新能力的培养。实践证明，以工程实践为导引的教学模式，激发了学生的学习兴趣，培养了学生对工程设计的实践能力，增强了创新意识，教学效果得到明显提高。

［1］吴鸣，熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究［J］.理工高教研究，2010，29(3):54 －59.

［2］江帆，张春良，孙骅，等.融合研究性学习与CDIO的机械设计实践教学［J］.实验室研究与探索，2010，29(8):267－270.

［3］张敏良.基于CDIO工程教育理念探讨机械工程教育改革［J］.上海工程技术大学教育研究，2009(3):26－30.

［4］殷旭，胡景繁，张红.基于CDIO教育模式学生学习评估方法的探索［J］.高教论坛，2010(2):24－25.

［5］姚海彬，电工技术［M］.2版.北京:高等教育出版社，2004.