基于CDIO工程教育模式的交通电工电子学课程改革探索

姚娟

摘 要 将CDIO工程教育理念引入高校交通类电工电子学课程，提出优化课程体系、构建跨专业教师合作教学、依托企业实践平台、建立体验式学习环境等七大措施，将“构思—设计—实施—操作”融入教学中，以项目实施为依托，弥补高校工程教育的缺失。

关键词 CDIO；交通电工电子学课程；课程改革

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）22-0109-03

CDIO工程教育是一种以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的教育模式[1]。其中，CDIO四个字母分别表示Conceive—Design—Implement—-Operate，即构思—设计—实施—操作，这是国际工程教育改革的重大成果。

近年来，高校着力于将工科专业学生培养为“具有理论的同时，也具有实践意识、实践能力的应用型人才”。CDIO工程教育以综合的培养方式夯实学生的工程基础知识，培养和提高学生个人能力、团队协作能力和工程系统能力，从而弥补高校工程教育的缺失。

1 交通类电工电子学课程改革的紧迫性

近年来，各高校交通类专业均开设了交通电工电子学课程。该课程内容涉及电路、数模电子技术、信号与系统、电气控制技术、电机控制技术以及高数等诸多学科门类。课程特点集中体现为知识的密集性、内容的衔接性、系统设计的复杂性和应用的广泛性，是一门融合了多学科的综合性课程。但在教学过程中往往存在诸多问题，例如：重视知识学习而轻视开拓创新；一味强调个人学术能力，忽视团队沟通协作能力；等等。同时，传统的理论教学和枯燥的教学内容很大程度上扼杀了学生的学习热情和求知欲。因此，探索更加灵活、更加科学的教育模式显得尤为重要。

2 交通类电工电子学课程教学所面临的困境

高考政策的改变引发的知识断层 不停改革的高考政策，加上高校的大类招生，在一定程度上引发了交通电工电子学课程知识上的断层，因为在高考化学和物理两门自选科目中，一大部分学生选择了化学，物理的学习只是一带而过。而近年高校很多专业又实行大类招生，部分工科专业在录取时没有明确规定自选科目，导致同一批专业中的学生基础知识相差悬殊。同时，交通电工电子学内容多、课时紧，要在有限的时间里不仅补充高中物理知识，还要兼顾整体授课效果，无疑增加了教师授课的难度。

课程体系模糊 目前很多高校将面向交通类方向的交通电工电子学与面向一般电类专业的电工电子学混为一谈，在知识架构上没有任何区分和侧重，不能做到有的放矢、目标明确。事实上，带有单片机或嵌入式系统的智能化、网络化的电子产品已经广泛应用于交通设备系统中。微电子技术和通信技术的发展极大地促进了交通设备的变革，蓝牙技术又为智能交通设备的通信提供了新的方式，所有这一切新技术都为现代交通设备与控制注入新的活力。電类专业对于单片机技术、嵌入式系统、微电子技术等知识将在后续课程中进行系统学习，而交通类专业则没有类似的支撑课程，二者的学习目标、深度及应用均存在很大差异。若采用统一的内容和模式进行教学，无疑会造成交通电工电子学中系统知识的缺失，课程体系较为模糊。

如何将交通类电工电子学区别于常规开设的电工电子学课程，以交通行业为目标对象，广泛地应用于交通设备与控制工程领域？这就要求必须进行教学思路与教学模式的改革。

工程实践平台匮乏 交通电工电子学知识点繁多，又与实际应用结合得十分紧密，更有大量的应用前沿知识有待于介绍，传统的讲授只能照本宣科，即使有了多媒体教学的辅助，若缺乏应用实践的支撑，仍很难取得预期的教学效果。由于知识的传递存在单向性和衰减效应，传统的方式很难充分调动学生学习的积极性和能动性。虽然现在增加了一些课内实验，但课内实验主要是验证性的，多年不变，设计性实验寥寥无几。有些高校即便意识到这方面存在的问题，但由于课时紧、开发性实验平台缺乏等诸多因素的影响，设计性实验仍停留在表层。对于工科学生来说，知识教授过于偏向理论，工程实例资源缺少动态演示，尤其是缺乏合适的工程实践平台，无法真正体验和实践，将严重影响工科专业学生应用能力和工程实践能力的培养。

考核方式单一 目前采用的课程考核方式仍然以传统的“作业+实验+考试”按照“15%+15%+70%”的权重来确定，并没有构思+设计的过程，不能全面反馈教师的教学质量和学生的掌握情况，也无法有效培养学生的主动创新意识。学生往往把重心放在权重最高的期末考试上，通过突击来取得成绩。课程的教学考核方法呆板单一，无法真正考查学生的综合能力。

沟通协作能力缺失 高校的教育不仅是知识的传承，最关键的是人才综合能力的培养。其中，沟通协作能力的培养是人才培养质量的重中之重。团队合作的效率也许没有一个人高，但它的效果却可能远大于一个人所能取得的最大值。传统的教学方式大多以个人为单位，即便是为了增强实践能力的实验环节，一般也提倡1～2人1组。课程教学往往忽视设立合适的项目让学生组成团队一起参与研究和探索，彼此之间交流协作较少，无法在实践中培养学生良性竞争和诚信合作关系。

3 应对措施

重新调整和优化交通电工电子学课程体系 依据CDIO标准调整和优化培养方案、教学大纲等，重新规划教学内容，不能一味求全，而应注意前后续课程的衔接与渗透，减少课程之间内容的重复，注重介绍理论与实际的结合及工程产品、系统生命周期的综合，提高课程综合化程度，增加学科前沿信息，充实课程信息量，使教学计划在质量和效益上得到统一和宏观优化。在现代工程背景下重新调整和优化交通电工电子学课程体系，培养学生善于“构想—设计—实施—操作”的能力。

构建跨专业教师合作教学的长效机制，完善现有的教学内容 鉴于交通电工电子学课程涉及多学科、多领域，内容庞杂，而每位教师的研究领域有限，对于跨专业、跨学科的知识不可能全部精通，为了更好地打破专业限制的壁垒，吸纳不同专业的任课教师组成教学团队，定期研讨、集体备课显得尤为重要。

在遵循“共享资源、融入专业、注重共性、突显个性、反映现代、综合交叉”[2]原则的基础上，编写适合的教学指导讲义和实验指导材料。编写实验指导材料时应充分利用资源，大胆地在课堂教学中采用启发式教学方法，引导学生转变角色，让学生带着解决问题的愿望，主动地参与教学过程。针对重点和难点以及前沿技术应用，可以在课堂上开展讨论式教学，能够活跃课堂气氛，充分调动学生探索知识的兴趣和积极性，更好地参与互动教学，激发灵感，延伸思维的深度和广度。发挥大学生科协的作用，开展形式多样的课外科技创新活动，将课堂内外的学习有机结合起来，培养学生运用知识解决问题的能力以及表达能力。定期邀请学生进行座谈，听取学生意见，跟踪教学过程、动态评估教学效果，根据学生反馈情况及时做出相应调整。

集聚企业资源，共建校企产学研平台 高校积极开展与企业的合作，依托企业大量先进的实践平台以及自身的智库资源，共建校企产学研基地。组织学生到企业参观、实习，参与实践，充分利用企业的各类平台，带领学生参与企业实际应用问题的解决，在解决问题的过程中充分发掘能动性和创新性，更好地学习和融合相关知识。

建立学生跨学科、跨专业开展课外活动研究的长效机制 在课堂教学和实验教学改革中进一步完善不同学科、专业的交叉渗透，带动学生在交通电工电子技术领域开展课外科技创新活动。打破专业壁垒，实现资源共享，通过定期组织课外科技活动、科技竞赛、兴趣小组等多种方式，使不同专业的学生走到一起，在交叉科学的研究中寻找创新源泉，在合作研究中激发创新灵感，建立学生“合作开展课外活动”的长效机制。

建立体验式学习环境，实施主动学习和综合学习的新型教学方法 CDIO方法鼓励学生主动学习产品、生产流程和系统构建的技能，学习与人交流合作的技巧。教师努力开创讲座型、工程课题型的教学方式，通过实际的项目、案例进行综合性教学，使学生有更强的体验感和沉浸感，能够主动融合多方面的知识和技能，在工程实践和团队协作的氛围中潜移默化地锻炼出系统思维的能力、自主发散性学习的能力，获取学习经历和人际关系的经验，发挥协同创新的能力。

考核方法改革 对学生的考核是對其具体学习成果的度量，是检验教学改革和教师教学成果的重要手段，也是质量控制系统中的重要反馈环节[3]。考核方式必须突破传统单一的“作业+考试”模式，采取灵活多样的考核手段，遵循CDIO标准，将个人能力、沟通协调能力、工程系统能力纳入课程学习中。如以课外设计的形式替代部分标准题作业，将课外设计作为平时成绩考核的重要依据，鼓励原理性及应用性创新设计，同时积极争取经费或从教师的科研项目中支出经费，支持课外设计性实验。

个人技能与人际沟通能力的技能并重 一个人事业的成功只有15%取决于他的专业技能，另外的85%要依靠他的人际关系和处世技巧[4]。个人的智慧和能力是有限的，团队的力量往往远大于个人，通过交流与学习、沟通与协作，能够更大限度地发挥作用，产生“1+1>2”的效应。构建学习型创新团队是高效率掌握知识的重要途径。工程专业学生必须懂得，加强信息沟通、团结他人、汲取大家的智慧，这才是现代人取得成功的先决条件[4]。

4 结语

通过CDIO教育模式，将“构思—设计—实施—操作”作为交通电工电子学的教学背景，结合学生专业知识的学习以及专业体系的需要，将现代工程师素养的培养纳入理论课程和实验课程教学中，依托“项目实施”的组织原则，开创师生间基于问题解决的互动学习方式，培养学生对于多学科、大系统的综合分析能力，将学生以继承知识为主体的学习引导至对未知事物主动探索的学习，由此培养学生的创新能力、实践能力、工程能力、人际交往能力，成为适应社会需求的应用型、复合型人才。

参考文献

[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（3）：54-59.

[2]华亮，吴晓，张齐，等.非测控专业传感器与检测技术系列课程教学资源建设与实践[J].中国教育技术装备，

2009（24）：37-38.

[3]王天宝，程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践：成都信息工程学院的工程教育改革实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.

[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.