基于CDIO 理念的“电工学”课程教学改革研究与探索＊

刘 毅，张优贤

（河南工学院，河南 新乡453002）

1 引言

CDIO 是由三所大学教授组成的跨国研究组在Wallenberg 基金会的资助下开发出的工程教育模型。CDIO代表构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）、运行（operate），它是以产品、过程和系统的构思、设计、实施、运行全生命周期为背景的教育理念为载体，以CDIO教学大纲和标准为基础，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习和获取工程能力，包括个人的科学和技术知识、终身学习能力、交流和团队工作能力，以及在社会及企业环境下建造产品和系统的能力该模式符合工程人才的培养规律[1]。目前，已经有法国、新加坡、中国等国家的几十所世界著名大学加入了CDIO 国际组织，而且采用了该理念和教学大纲，取得了较好的效果[2]。但该理念只是用于工程领域的一份通用样本，具体到某一专业或某门课程，CDIO 既没有也无法给出具体的能力要求与达成该目标的实施方法，这就需要教师依据专业或课程的培养目标来制订符合相应实施的方法[3]。

随着学科和工程技术的深度交叉融合，对非电类的工科技术人员提出了新要求，其必须掌握一些基本的电工知识和技能。非电类的工科专业学生主要依赖于“电工学”课程来汲取基本的电工知识。电工学伴随着社会的发展而不断发展，新技术层出不穷，“电工学”课程的教学内容也在不断扩充，面对新时代的社会和学生的新需求，必须寻找适应社会发展的教学模式与手段。

本文结合“电工学”课程的特点，将CDIO 理念引入到理论教学当中，根据学生的课堂前后反馈，表明这种方法是有深刻意义的。

2 传统“电工学”教学现状

“电工学”是一门非电类工科专业的必修基础课程，它在整个培养方案和教学大纲中占据重要地位，学习它的主要目的是为学生后续学习相关课程和从事工程技术工作准备必要的电学知识，它在整个机电、机械、车辆等相关专业的人才培养方案和课程体系中起着重要的衔接作用。“电工学”课程由电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术、电机学等相关内容构成。该课程极具内容丰富、综合性强、覆盖面广、抽象性强等特点，这对新时代的理论教学提出了新挑战。

在本校，“电工学”作为车辆工程、机械设计、材料工程等非电工科专业的一门重要职业基础课程，其教学方法研究受到了学校学院领导以及专业教师的广泛重视，学院团队教师多次参加国内教学实践研讨会议，并积极录制整理校级“电工学”在线课程建设，已积累一定的教学经验。经过近几年的改革与发展，相比于以前的教学方法，学生的学习主动性和积极性有了显著提高。

目前，在“电工学”理论教学中，“电工学”理论教学主要存在以下问题：①教学过程中教师仍占主体地位。虽然各个高校都在积极倡导混合式教学，但多数处于各种教学手段的摸索阶段，依旧主要采用“黑板+多媒体”进行理论教学。然而，大部分教师对多媒体的使用仅仅局限于课件和视频的播放，还是停留在教师主讲的模式上，导致新奇而活跃的00 后学生的参与度、积极性仍有待提高。②理论与实践脱节。该课程是基础课，注重概念、定理，稍微忽略了它与实际的联系。虽然每节课都可结合生活中的实例进行讲授，但若想将某个定理或者电路分析透彻，紧紧依赖于视频和书本是远远不能满足学生学习需要的。另外，对于非电类工科专业学生，除了在理论课讲授学期内可接触到几个电工实验以外，在进一步的学习和生活中很少直接应用到所学的电工知识，这对电工知识的理论学习来说是极具挑战性的。③理论课时匮乏。“电工学”内容随社会进步不断扩充，非电类工科专业的“电工学”授课学时却在相应递减（本校“电工学”课程56 学时），知识讲授很难面面俱到、生生俱到，因此，学生生成系统的知识体系有一定难度。学时少和内容多的矛盾是普遍现象，如何解决该矛盾是目前最大的挑战。④考核方式不够多样化。目前，大多采用“平时成绩+期末成绩”的形式评定最终的成绩，大多学生会出现应付式突击考试的现象，很难将理论知识吸收并转化为适应学科发展、提升专业技能以及社会经济发展需要的核心竞争力。⑤缺乏“思政”元素。高校专业课堂应是思想政治教育的有效载体，将知识传授、价值塑造、品格培养有机地结合在一起。在日常教学当中融入“思政”教育，厚植大国工匠精神，为祖国打造高素质技能人才队伍，引导推动更多学生热爱钻研技能；厚植爱国主义情怀，引导学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入坚持和发展中国特色社会主义事业、实现中华民族伟大复兴的奋斗之中；厚植技强国理念，引导学生时刻牢记使命，与科学共进，与祖国同行。

3 基于CDIO 理念的“电工学”理论教学改革

将“电工学”课程教学改革融入CDIO 理念的各个环节，构建“电工学”课程教学改革的总体框架，如图1 所示。

图1 “电工学”课程教学改革的总体框架

3.1 立足学科本位的教学理念改革

“电工学”作为非电类工科专业的基础课，涵盖的知识面广，基本概念、定理不易理解，仅靠学生死记硬背难以达到效果。因此，树立CDIO 理念和“新工科”建设的核心理念，以学生为中心，充分了解学生的需求与兴趣爱好，结合学生的进修学习与人生规划。据此，制订可满足不同学生的教学目标，采纳不同基础的学生对课程合理的建议进而积极优化教学内容与教学形式，吸引学生主动参与整个教学的过程。在整个课堂教学当中，引入混合式课堂教学，课前通过“微课”、学习通等教学资源，预习作业或完成测试，做到节节有预习；课上根据教学目标，以任务驱动为导向，通过小组探讨，查阅文献，并进行课堂汇报；课后小组归纳总结与相互评价，引导学生根据自身兴趣及自身优势系统深入学习、理解、消化和吸收专业知识，将构思—设计—实现—运行各个环节融入到整个理论教学当中。

3.2 CDIO 理念下的教学内容与教学方法改革

CDIO 理念下的“电工学”教学应在立足理论教学和能力培养的基础上，充分挖掘课程中的“思政”元素，将“思政”元素融入到“电工学”课堂教学当中，厚植大国工匠精神，培养学生具有较强的工程知识和技能，引导并推动更多学生热爱钻研技能；厚植爱国主义情怀，强化学生的使命担当，引导学生把爱国情、强国志、报国志自觉融入坚持和发展中国特色社会主义事业、实现中华民族伟大复兴的奋斗之中；厚植科技强国理念，引导学生科技强国思想，充分利用优质科技教育资源与环境，逐渐激发学生对科学的兴趣和对探索未知的欲望，积极引导学生崇尚科学、勇于探索、追求真理，培育学生的科学精神、创新意识和实践能力。

“电工学”课程的教学内容应紧紧围绕新时代的工程教育进行更新，CDIO 理念下的“电工学”课堂应依据不同模块的教学内容，有效融合各种教学方法和教学手段。在工程教育的内容授课过程中，可以多采用翻转课设置与解决任务，让学生在解决任务中获得成就感与满足感。比如在讲解功率因数提高时，巧妙引入软件仿真和实例来导出初级任务，通过翻转课堂，学生主导中级任务的完成，通过分组讨论、查阅文献、课堂汇报等方式来完成高级任务。

3.3 CDIO 理念下的教学评价改革

相对于传统教学，融入了CDIO 理念的“电工学”课程教学不应仅依靠课程考试成绩来对学生学习效果进行考核评价，此种评价考核方式不利于激发学生课堂学习的积极性，也无法客观地体现学生的综合素质。对于该课程来说，学生基础参差不齐，可通过进阶任务实现学习效果的层层提高，学生也可根据自身情况选择不同的任务来挑战。知识的转化是一个不断学习、不断沉淀、不断实践与不断创新的过程，因此，过程性评价学生学习的过程尤为重要。在成绩考核方面，将末考成绩设定为60%，过程性考核设为40%。其中，过程性考核可由作业、阶段测试、小组讨论、分组任务、预习测评、课内实验等组成。这样的考核比值设定能客观对学生整体情况做出比较，非常符合CDIO 的教育理念。其中，在分组任务的选取上，应尽可能地根据学生特点分组，并分派不同难度的任务，因材施教，充分调动每位学生自主探究学习的能力。

4 结语

“电工学”课程要求兼顾理论知识与实践能力，在整个理论教学当中，需要积极引导学生将理论知识应用到具体的实践当中去，为培养高素质的工程师奠定基础。同时引入CDIO 理念，开展理论教学改革是工科院校教学改革的新方向和新手段。根据课程特点将教学内容细分并任务化，依据CDIO 理念组织整个教学过程，充分挖掘学生自主探究能力。通过客观公正的教学评价，激发学生的学习热情，提高学生知识的内化能力，最终达到提高教学质量的目的。