新工科背景下基于CDIO理念的教学改革探究

孟娇娇

摘 要：新工科背景下装备制造业人才需求的发展，指引着职业教育工科专业教学的不断改革与发展。结合职业教育人才培养目标及专业特色，分析电气自动化专业中的电力电子技术课程在目前教学中存在问题，运用CDIO理念，将教学内容重构为实际项目案例，对电力电子技术课程进行教学改革探究。在教学设计中將能力培养与思政教育有机融合，实现了知识传授、技能获得、价值塑造的有机融合。

关键词：项目案例 CDIO 教学重构

Research on Teaching reform based on CDIO concept under the background of new engineering

——Take the course of power electronics technology as an example

Meng Jiaojiao

Abstract：The development of talent demand in the equipment manufacturing industry under the new engineering background guides the continuous reform and development of vocational education and engineering teaching. Combining vocational education talent training objectives and professional characteristics， this paper analyzes the existing problems in the current teaching of power electronics technology courses in electrical automation majors， and applies the CDIO concept to reconstruct the teaching content into actual project cases to explore the teaching reform of power electronics technology courses. In the teaching design， the organic integration of ability cultivation and ideological and political education has achieved the organic integration of knowledge imparting， skill acquisition， and value shaping.

Key words：Project case; CDIO; Teaching reconstruction

为主动应对新产业变革、新经济形态、新发展战略，支撑社会服务、创新驱动发展，亟需培养新型的技术技能型人才。为此，我国高等职业教育需要不断调整以适应新工业发展，满足社会需求。要实现这一目标，必须重视专业教学模式，认真研究专业学科体系，积极进行教学改革和探索。在“双高”电力系统的应用发展趋势下，电力产业进入了高速发展的阶段，推动了电力电子技术的广泛应用和相关产业链的同步增长[1]。电力电子技术是支撑我国实现“双碳”目标、国家军工、交通等高精尖产业发展的关键技术以及自动化类及电类专业的必修课程。该课程在教授专业理论知识的同时，结合职业岗位要求，注重操作技能的训练，帮助学生建立分析和解决实际应用中常见问题的能力，为毕业生未来从事电力检修、自动控制和电力系统等工作提供理论和技术支持。

1 CDIO教育理念的内涵

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，已经被越来越多的专业课程作为教学改革的方向[2，3]。其中C代表构思（Conceive）、D代表设计（Design）、I代表实现（Implement）和O代表运作（Operate）。CDIO教育理念将产品的生命周期作为教学过程的载体，通过项目推行过程引导学生沉浸式融入，调动学生学习主观能动性。通过企业真实项目案例设计教学内容和实施教学过程，创设真实教学情境，动态直观地将理论与实践相结合，有助于综合培养的方式实现学生专业能力、职业能力和思想素质的全面提升，能更好的培养学生解决工程中实际问题的能力。

2 教学现状及存在问题

第一，电力电子技术的教学内容未摆脱传统学科体系，难以系统、恰当的融入实际工程项目，导致岗位工作能力的培养无法有机地融入教学过程，弱化了职业教育的“职业性”。第二，教学过程对学生大赛所需技能、“1+X”技能点、岗位能力的培养依然较少。第三，教师在教学程中思政元素代入感弱、思政案例零散，未形成具有学科特色的课程思政教育体系。第四，教学评价方式传统、评价主体单一。

3 CDIO教学改革方案设计

针对以上问题，结合装备制造业行业背景及电气自动化相关岗位群，将电力电子技术的教学内容与和产业行业工作任务对接，通过典型工程项目承载教学内容，在项目实施中炼就学生能直接解决实际问题的技术技能[4，5]。以任务为导向，以项目实施为载体，将教学设计与项目流程按照CDIO的理念同步推进，教学环节与项目实施流程接轨，使学生把电力电子技术的学科知识与相关产业的项目实施流程动态结合，其框架体系如图1所示。

同时通过挖掘装备制造行业中蕴含的思想政治元素，设计合理的教学方案，采用项目实施与教学推进相结合的模式来探索和开展课程思政，通过把握思政培养与专业技能相统一的教育主线，实现知识传授与价值引领同频共振，切实做好立德树人。

3.1 整体设计思路

根据电力电子技术课程标准要求，分析相关岗位的工作任务与职业能力，依据CDIO理念反向设计教学。选择源于企业，并经过教学化处理的典型项目为载体，将教学内容模块化重构为典型教学项目案例。深挖行业思政案例，实现工程项目和思政案例的深度融合。最终依托坚定理想信念、厚植家国情怀、担当专业使命、塑造职业情怀的思政教育目标，构建了覆盖面广、类型丰富、层次递进的课程思政体系[6，7]。从价值塑造、团队协作能力培养、教学评价和考核机制等方面注重教学模式再设计以致力于培养学生的综合能力。

3.2 教学项目的选取与设计

3.2.1 教学项目选取

结合电力系统工程技术人员岗位人才需求，以学生为主导、以培养具备从事电力电子变换装置运行、安装、调试、维护相关岗位工作的技术技能人才为目的，“岗课赛证”融通，将《电力电子技术》课程的内容紧紧围绕行业特色重构为六个难度逐步增加的典型实际项目，以实现CDIO教学目标。具体教学项目如图2所示。

3.2.2 教学设计

遵循“基础理论知识以必需、够用为度；应用实践能力为重；技术创新能力为靶”的原则，把课程的教学内容电力电子器件、器件的驱动与保护以及变流电路三大部分的教学内容，融入项目实施过程中。结合CDIO模式采用学生为课堂主体，教师引导的教育模式，将教學设计为“理论讲解-虚拟仿真-实操训练”的“理虚实”一体化教学模式，不同教学环节各有侧重的融入知识、能力和素养目标，教学目标设计如图3所示。

结合课程特点牢牢把握政治素养和社会责任两个思政教育面，紧紧抓住理想信仰、家国情怀、专业使命、职业情怀的思政教育线，挖掘坚定执着、家国同构、克己奉公、艰苦奋斗、勇于创新、责任担当等思政教育点，从点、线、面三个维度借助企业案例、身边榜样、导师示范、课堂活动等手段多角度、全方位将思政教育贯穿教学全过程，如图4所示。

4 CDIO教学改革方案实施

4.1 具体教学实施

基于实际工程项目实施流程，运用职教云平台、在线开放课程等信息化手段以及MATLAB、Protues等仿真资源，借助校企合作平台，结合CDIO的构思、设计、实现和运作过程，构建“三阶七环”教学模式。三阶，即项目预备阶段、项目实施阶段、项目拓展阶段。七环紧紧围绕CDIO展开，即按照课前项目基础知识预学（预），课中引入项目（引/C）、项目任务分析（析/D）、项目知识学习（/D学）、项目任务训练（练/I）、训练结果评价（评/O），课后项目拓展（拓）七个环节展开教学。

以调光灯教学项目为例，课前教师通过职教云平台发布调光灯项目资料，引导学生自学，并通过课前测试结果把握学生学习状况，及时调整教学策略。课中根据调光灯的应用场景构思（Conceive）分析设计需求。引入调光灯电路，通过分析电路组成及工作原理，使学生掌握晶闸管的结构、工作原理、伏安特性及工作条件。学生使用Protues软件自主设计调光灯电路，完成设计（Design）过程。以设计方案为基准，选择所需元器件，练习电路安装，实现（Implement）电路搭接，培养学生电路装接能力。观察调光灯运行（Operate）状态，验证项目实施效果。

课后在职教云平台推送知识测试及智能调光灯拓展任务强化学习。在教学过程中通过分享我国电力电子技术行业领军人物王兆安教授的事迹，进行思政教育。最后，通过全方位多元评价环节客观把握学习效果。

4.2 评价模式

为了全程、全面、客观的评价学生对课程内容掌握情况，建立了多维度全方位的考核评价体系。以“学生自评+小组互评+教师考评+企业专家考评”的模式，创建多元评价，教师参照CDIO四个层面的教学目标对学生进行综合性评价。

在项目实施中，学生根据安全规范操作流程、任务考核表、素养评价指标完成自评。学生在项目汇报发布中，完成互评环节。教师将知识、技能、职业标准及规范、课程思政、安全操作、职业素养等作为考核元素对学生进行综合性评价。其中职业素养评价、专业能力评价，由教师和企业导师对学生上传至平台的作业、仿真结果、课中实操检验等进行共同评价。借助教学平台将考核过程贯穿课前、课中、课后，以实现全过程的教学评价。各环节评价具体指标及占比如教学评价图所示。

5 小结

在新工科背景下，以电力电子技术课程教学中存在的实际问题出发，结合CDIO的教育理念，从教学体系重构、教学项目选取、学生能力培养、道德价值引领等方面进行深入探索，将实际工程项目开发为教学项目，构建了新的教学模式及评价体系。教学过程以实际工程项目实施流程展开，创设工程教学情境，强调学生在课程的主体身份，有利于提高学生的学习兴趣及学习主动性，有效提升了课堂教学效果。有利于保质保量达成CDIO能力目标，切实做好职业教育的立德树人，为地方装备制造业输送了高素质的技术技能型人才。

基金项目：陕西省职业技术教育学会2022年度课题（2022SZX155）。

参考文献：

[1]刘奕滢.“双高”电力系统优化策略探讨[J].《电力设备管理》2021，（12）：66-67.

[2]沈正华，黄金梭，郑泽祥.基于CDIO-EF的专创融合教学模式改革——以自动检测技术课程为例[J].《温州职业技术学院学报》2022，22（03）：49-53.

[3]孟庆云.基于CDIO-OBE模式高职《单片机应用技术》课程的教学评价方法研究[J].《电脑知识与技术》2019，15（31）：105-107.

[4]中华人民共和国职业教育法[EB/OL].（2022-04-21）. http：//www.npc.gov.cn/xinwen/2022-04/21/content_5686375.htm.

[5]张庆久. 德国应用科技大学与我国应用型本科的比较研究[J].《黑龙江高教研究》2004，（08）：31-33.

[6]梁美. 高职院校“三位一体六协同”课程思政育人机制实践研究[J].《广西教育》2021，（15）：85-87.

[7]滕建华，王韵. 打造思政课程和课程思政相协同的高校育人新机制[J].《东北农业大学学报》2020，18（06）：82-87.