基于CDIO工科高校參與式“電磁場與微波技術”課程教學研究與實踐

郭經緯

【摘要】CDIO 是當今世界高等工程教育領域一種新型人才培養模式，在各工科院校進行廣泛的試點和推廣，結合行業、市場、地方的人才需求變化，將CDIO教育模式引入到“電磁場與微波技術”課程教學，以學生為本，讓學生參與到課堂和實踐教學的各個環節，以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習。使學生能深刻地領會和掌握所學知識，培養學生綜合能力，滿足企業和社會的多樣性需求，這將為CDIO教育模式在工科高校課程教學中的應用提供參考。

【關鍵詞】CDIO 參與式教學 課程教學 電磁場與微波技術 教學模式 實踐教學 討論課

【中圖分類號】O441.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）19-0005-02

1 CDIO工程教育模式在我國發展的歷程

我國高等工科教育的迫切任務是盡快培養與國際接軌的中國工程師，然而我國工科的教育實踐中還存在不少問題，如重理論輕實踐、強調個人學術能力而忽視團隊協作精神、重視知識學習而輕視開拓創新的培養等問題。Mc.Kinsey Global Institute 在 2005 年 10 月發表的一份報告稱，2005 年我國畢業的約 60 萬工程技術人才中適合在國際化公司工作的不到10%，其中的原因，他認為“中國教育系統偏于理論，中國學生幾乎沒有受到 project 和團隊工作的實際訓練，相比之下歐洲和北美學生以團隊方式解決實際問題。”

從2005年起，汕頭大學工學院在執行校長顧佩華教授的指導下，開始學習研討CDIO工程教育模式并加以實施，并取得明顯的效果；

2006 年，汕頭大學成為首個中國高校 CDIO 成員。

2007 年 11 月教育部組織召開了2007中國高等工程教育改革論壇和 CDIO 國際合作組織會議兩個大型會議，香港大學、清華大學、Royal Institute of Technology（Sweden）、University of Liverpool（UK）、Massachusetts Institute of Technology（USA）、Calgary University（Canada）等 40 多所國內外高校的專家學者，對當前高等工程教育存在的熱點問題進行了熱烈的討論，反應強烈，普遍認識到工程教育改革的緊迫性與必要性。

2008年4月，教育部高等教育司發文成立“CDIO工程教育模式研究與實踐課題組”，課題組的任務是研究國際工程教育改革情況和CDIO工程教育模式的理念及做法；對我國工程教育改革情況進行調研并指導有關院校開展CDIO工程教育模式試點工作；組織開展CDIO工程教育模式的研討與交流活動；

2008年12月14日-15日，教育部高教司理工處和汕頭大學聯合主辦了CDIO工程教育模式試點工作會議。會議確定了第一批18所CDIO試點高校名單，并成立了CDIO試點工作組，燕山大學躋身于第一批18所試點高校之一，作為機械類和電氣類專業試點。

2010年4月，第二批21所CDIO試點高校產生，這種規模還在不斷的擴大，專業領域也必將從原有的機械類，電氣類，土木類等擴大到電子信息領域中來。

CDIO是直接按照工業界的要求建立的一整套工程教育實施體系，具有全面系統性、實踐可操作性、國際先進性和普遍適應性[2]。將CDIO模式用于我國高校工程教育的實踐，有利于培養大學生時間能力和創新精神，促進我國高校工程教育的發展。對以培養應用型人才為目標的地方高校來說，CDIO模式特別適合電子信息工程類專業人才培養的需要[3]。

2 課程教學存在的問題

“電磁場與微波技術”是電子信息工程和通信工程專業的重要專業課，其概念、理論與方法是電信科學領域深層次研究的重要支撐點。傳統專業培養側重以課堂講授為主，強調灌輸更多的知識，以老師為主題，學生為附屬的單項灌輸式學習方法。這種“以教師為中心，以課堂為中心，以書本為中心”的教學方式，過分依賴說教式的講授，重知識輕能力，禁錮了學生學習的主動性，這種模式培養的學生缺乏創造性，很難適應當前信息通訊領域人才的要求。

實踐教學是鞏固理論知識和加深理論知識的有效途徑，是培養具有創新意識的高素質人才的重要環節，是理論聯系實際、培養學生掌握科學方法和提高能力的重要平臺，是實現人才知識、能力、素質協調發展的重要途徑和手段。在“電磁場與微波技術”實踐教學環節仍然存在不少問題和困難，導致未能形成實踐創新活動和理論教學的有機結合。課程實踐環節中多數為驗證性實驗，與產品設計、企業生產等實際工程環境聯系甚少，獲取工程經驗的環節收獲不多，不能將實踐創新活動和理論教學有機的結合。與學生實踐創新能力和個人綜合能力的培養目標相距甚遠。

改革傳統的教學方法，調動學生學習的主動性和積極性，注重能力，素質的培養，是當前高校教學改革的重要課題之一。基于CDIO工程培養背景下，把“電磁場與微波技術”這門課程的課堂教學和實踐教學相結合，不失為全面提高學生能力素質的好途徑。

參與式教學是國際上普遍推崇的一種教學方式，強調學習者已有的經驗，與同伴合作、交流，一起尋找、分析、解決問題的途徑，以提高師生的批判意識和自主發展能力。該方式力圖使教學活動中的每一個人都投入到學習活動中，都有表達和交流的機會，在平等對話中產生新的思想和認識，豐富個人體驗和經歷，并產生新的結果和智慧，進而提高自己改變現狀的自信心和自主能力。參與式教學的過程中鍛煉了學生的思維、表達、分析和綜合、溝通協作、解決實際問題的能力[4]。

3 參與式課堂教學研究與實踐

基于全面培養學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力這一目標，通過學生主動地、實踐的、課程之間有機聯系的學習方式，結合燕山大學電子信息工程專業大學生“電磁場與微波技術”這門專業課程制定了如下具體的參與式教學實施方案：理論教學結合實際，保證出勤作業，增加學生參與、分析、解決問題的實踐課；實驗環節增加緊扣工程應用的實物項目。

（1）理論教學 “電磁場與微波技術”這門課程中關于電位函數、矢量磁位等特性參數概念的學習單憑死記硬背公式的話，學生往往很難深刻的理解。以往教學過程中，這類知識的教授和學習都是靠簡單傳授和反復背誦，缺乏主動參與經驗式的學習方法。為此，在課前向學生介紹幾本相關側重工程實踐的書籍義工課外閱讀，充分利用圖書館資源拓寬知識面，鼓勵學生自主學習，激發學生學習興趣。在教學大綱的指導下，合理的選擇教學內容的側重點，理論教學結合生產實習內容。生產實習的目的是通過實踐培養學生運用已學過的基礎理論知識，分析研究生產實際問題的初步能力，使學生從實踐中獲得基本知識，增加感性認識，為學習專業課打下實踐基礎，在課程教學中充分結合學生生產實習中的環節進行講授，這樣更加貼合實際學生可以較好的掌握“電磁場與微波技術”這門課程的知識。

（2）討論課，教師根據幾種典型工程案例涉及到的概念進行分組，布置給學生，由于上課學生人數較多，討論課以課外小組查找相關概念公式的資料并討論，課上講演，課上教師講授，提問和教師點評的教學形式。深入探討課程所涉及到的理論知識及其在工程中的應用。學生自由分組，激發學生學習的興趣，擴大學生的知識面，課堂學習質量高，提高學生綜合運用本專業知識，分析、解決本專業及相關行業的理論和時間問題的能力。

（3）實驗與實物項目，課后實踐不僅包括硬件設計、組裝、測試、搭建物理模型實現概念的應用，還包括軟件的設計，用MATLAB和HFSS軟件設計編程，達到公式的全面理解，掌握之間的各種關系。這樣學生有興趣做，在做中學，學中做，知識掌握的系統扎實，通過理論學習和項目實踐，有助于發揮學生的創新思維，在實踐中設計和制造產品，培養學生的工程推理和解決問題的能力、系統思維能力、創造性思維能力、團隊協作能力和人際交往能力等。

（4）課程成績的評定。在基于CDIO工程教育模式的課堂討論與項目參與式教學中，“電磁場與微波技術”課程的成績評定由四個部分組成，總成績百分制，具體分配情況：卷面成績；作業成績；平時出勤考核；討論課成績，根據學生完成項目情況與表現，由教師給定。項目實驗成績根據學生完成項目情況進行自評與教師評定相結合的方式給定成績。這樣以卷面理論考試考核成績為主，項目實施情況為輔，兼顧課堂討論與平時出勤，主觀與客觀成績相結合，可以全面的評估學生的能力。

4 結束語

針對“電磁場與微波技術”這門課程，將CDIO理念和參與式的課堂實踐教學有機的結合，從理論教學、討論課、實驗課、成績評定四個方面進行的教學實踐，收到了很好的效果，很大的激發學生學習興趣，學生主動的查找資料，動手操作，思考問題，表達和交流，提高自信心培養團隊協作能力，促進了學生對對復雜難理解的理論知識的充分理解并產生興趣。通過基于CDIO的全面培養能力的實驗項目的驅動，使得學生對原本抽象、枯燥、難以理解的專業理論知識和公式有了透徹深入的理解和掌握，并能熟練的應用到工程實際中。學生被興趣驅動，帶著問題學習，好奇的進行實踐，這樣的認知學習實踐的過程對于每個學生的各方面能力的培養都十分重要，出勤率大大提高，作業的完成情況有了質的飛越。這次初步對“電磁場與微波技術”課程教學模式進行了探索性嘗試，在今后的教學過程中還需繼續摸索，總結更多教學經驗和有待完善之處。

參考文獻：

[1]譚躍，鄧曙光 等.基于CDIO理念改革電子信息類專業實踐教學環節[j].湖南，大學教育，2015（0）3：104-105

[2]徐武雄，鐘東.基于CDIO的電子信息工程人才培養模式研究[j].中國教育技術裝備，2013（18）：84-86