基于CDIO工程教育模式的“大學物理”課程教學改革初探

黑龍江 黃躍娟 王琦 杜海超

一、CDIO工程教育模式簡介

CDIO作為國際先進的工程教育理念和模式之一，2005年開始被我國高校引入，2008年4月，教育部高等教育司發文成立了“CDIO工程教育模式研究與實踐課題組”，分兩批確定了39所CDIO試點高校，開始有組織地研究交流和實踐CDIO工程教育理念。2008年5月17日～19日，由教育部高教司理工處和汕頭大學在汕頭聯合主辦了“2008年中國CDIO工程教育模式研討會”，進一步推動了CDIO工程教育模式的中國行進程。CDIO工程教育模式的研究和應用不斷擴大，現在已經不只局限在教育部試點高校，而是有更多的研究型大學、普通本科院校、應用型本科院校和高職院校加入其中，CDIO工程教育理念的應用不僅在學校院系層面，還應用到了一個專業或一門課程中。

在CDIO工程教育模式的引進、消化、吸收和創新的過程中，我國學者重新審視了中國工程教育的現狀，總結了我國工程科技人才的培養規律，分析和探討了CDIO課程大綱和標準，重點研究了CDIO模式下的專業課程教學、一體化課程教學模式、大學生素質教育、創新型人才培養、學業評價、青年教師培養、工程文化教育等方面。典型的有：汕頭大學實踐了從CDIO到EIP-CDIO工程教育模式；北京交通大學探索并實踐了基于CDIO的精英型軟件人才培養模式；清華大學開展了聯結理論與實踐的CDIO工程教育模式；華中科技大學研究和傳播了CDIO工程文化教育。然而公共基礎課在CDIO工程教育模式下的教育教學研究甚少，其中黑龍江工程學院電子工程系對CDIO教育模式的工科大學物理教學內容改革進行了探討。

二、大學物理課程概述

大學物理是一門重要的公共基礎課程，是研究物質的基本結構、相互作用和物質最基本最普遍的運動形式及其相互轉化規律的學科。它的基本理論滲透在自然科學的許多領域，應用于生產技術的各個部門。而大學物理課程除講授物理學的基本理論外，還著重講授物理學的研究方法及其在工程技術上的應用，為此大學物理課程在教學過程中應使學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統的認識和正確的理解，掌握科學的學習方法，增強科學觀察和思維的能力以及分析問題和解決問題的能力，培養學生的探索精神和創新意識。

三、大學物理課程教學現狀分析

隨著現代化教育事業的快速發展，傳統的教育理念和方法已不利于專業發展和人才的培養，現代教育理念要求注重學生實踐能力的培養，進而提高教學質量。我校教育不僅注重培養學生的動手能力、實踐能力、可持續發展能力，還培養學生良好的團隊合作精神和團隊協作能力。當前，大學物理課程教學主要存在以下幾個問題：（1）學生實踐環節相對偏少，對學生實踐能力訓練不夠；（2）教學方法以教師講授為主學生學習為輔的傳統單一的教學模式，以至于學生的學習興趣和積極性不高；（3）學生的團隊合作精神不高，團隊協作意識不強。

四、基于CDIO工程教育模式下的大學物理課程教學改革

在全面理解CDIO教育理念的基礎上，結合大學物理課程的特點，從教學模式上進行改革，使學生在實際動手能力、獨立創新能力、團隊合作能力等方面有所提高，以適應社會發展的需要。

1.基于CDIO教育模式下的學習小組設計

在教學過程中，選擇2013級機械制造及其自動化專業132班進行試點，將該班同學分成10個小組，每個小組3-4名學生，每個小組自己推薦出組長，負責工作進度、成員的任務安排等領導工作。形成了一個以“以學生為主體，以教師為引導，以技能實訓為主線，以職業能力培養為目標”的大學物理課程教學改革思路，利用好現有的教學資源，探索出一條行之有效的CDIO教學模式。

2.基于CDIO教育模式下的大學物理課程教學設計

大學物理課程共設計了六個模塊，每個模塊設置一個工程項目，利用工程項目為導向驅動教學任務，每一個項目都通過模擬工作的構思、設計、實施、運作4個階段來實現：（1）構思階段：根據項目任務書明確任務，即要學生明白自己要設計什么，學生收集相關資料整理資料，該階段主要培養學生根據項目任務確定工作方案、收集資料的能力（2）設計階段：小組討論完成項目的概念性方案設計和初步設計，該階段主要培養學生根據構思方案及所學知識設計工作方法及確定工作流程的能力；（3）實施階段：根據設計方案學生自己動手完成項目，本階段主要培養學生崗位職業能力和團隊協作能力；（4）運作階段：根據完成的效果進行項目評價，根據項目任務書的要求，每個小組成員把自己完成的項目情況做成PPT進行匯報，本組成員進行自評、小組互評和教師評價，指出優點與缺點，并根據考核評價標準給出學生的綜合成績，本階段主要培養學生評估取舍能力、演說能力。

3.基于CDIO教育模式下的大學物理課程教學方法

改變傳統的教學方式，突出學生在教學過程中的主體地位，增加教學實踐環節。采用項目引導、任務驅動教學方法：結合生產企業的實際項目，將理論教學與實驗教學、課程實訓實習、課程設計等實踐性環節相結合，闡述基本理論，課堂討論，案例分析，安排社會調研實習，實踐輔導，重點放在教學做合一，課堂理論教學與實訓教學合二為一，以實現教學做一體。學做創結合進行，將人才培養置于工程環境中。

4.基于CDIO教育模式下的大學物理課程考核方式

在考核方面，改變單一的筆試考試方式，多種考核方式相結合，突出實踐能力的考核。從本學期開始大學物理的考核分為兩部分，一部分在教學中進行考核，以每個學習小組為考核單位，根據工程項目進行匯報、答辯，教師最后根據設計方案、效果表現、圖紙完整程度、效果表現、匯報材料及提問的回答情況評定學生的綜合成績，每個小組都必須有合格的項目設計方案、設計圖紙、文本說明才能通過考核，這種考核方式考核了學生的職業能力。一部分在期末進行筆試考核，考核學生對理論知識的掌握情況。

五、結語

本文針對當前大學物理課程教學中存在的一些問題，結合CDIO工程教育理念，對大學物理課程的教學方法進行了初步探索與實踐，取得了一定的成績。今后，我們將在CDIO工程教育模式下全面、系統地深化研究大學物理課程的教學模式。

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