基于CDIO工程教育模式的交通電工電子學課程改革探索

姚娟

摘 要 將CDIO工程教育理念引入高校交通類電工電子學課程，提出優化課程體系、構建跨專業教師合作教學、依托企業實踐平臺、建立體驗式學習環境等七大措施，將“構思—設計—實施—操作”融入教學中，以項目實施為依托，彌補高校工程教育的缺失。

關鍵詞 CDIO；交通電工電子學課程；課程改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）22-0109-03

CDIO工程教育是一種以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程的教育模式[1]。其中，CDIO四個字母分別表示Conceive—Design—Implement—-Operate，即構思—設計—實施—操作，這是國際工程教育改革的重大成果。

近年來，高校著力于將工科專業學生培養為“具有理論的同時，也具有實踐意識、實踐能力的應用型人才”。CDIO工程教育以綜合的培養方式夯實學生的工程基礎知識，培養和提高學生個人能力、團隊協作能力和工程系統能力，從而彌補高校工程教育的缺失。

1 交通類電工電子學課程改革的緊迫性

近年來，各高校交通類專業均開設了交通電工電子學課程。該課程內容涉及電路、數模電子技術、信號與系統、電氣控制技術、電機控制技術以及高數等諸多學科門類。課程特點集中體現為知識的密集性、內容的銜接性、系統設計的復雜性和應用的廣泛性，是一門融合了多學科的綜合性課程。但在教學過程中往往存在諸多問題，例如：重視知識學習而輕視開拓創新；一味強調個人學術能力，忽視團隊溝通協作能力；等等。同時，傳統的理論教學和枯燥的教學內容很大程度上扼殺了學生的學習熱情和求知欲。因此，探索更加靈活、更加科學的教育模式顯得尤為重要。

2 交通類電工電子學課程教學所面臨的困境

高考政策的改變引發的知識斷層 不停改革的高考政策，加上高校的大類招生，在一定程度上引發了交通電工電子學課程知識上的斷層，因為在高考化學和物理兩門自選科目中，一大部分學生選擇了化學，物理的學習只是一帶而過。而近年高校很多專業又實行大類招生，部分工科專業在錄取時沒有明確規定自選科目，導致同一批專業中的學生基礎知識相差懸殊。同時，交通電工電子學內容多、課時緊，要在有限的時間里不僅補充高中物理知識，還要兼顧整體授課效果，無疑增加了教師授課的難度。

課程體系模糊 目前很多高校將面向交通類方向的交通電工電子學與面向一般電類專業的電工電子學混為一談，在知識架構上沒有任何區分和側重，不能做到有的放矢、目標明確。事實上，帶有單片機或嵌入式系統的智能化、網絡化的電子產品已經廣泛應用于交通設備系統中。微電子技術和通信技術的發展極大地促進了交通設備的變革，藍牙技術又為智能交通設備的通信提供了新的方式，所有這一切新技術都為現代交通設備與控制注入新的活力。電類專業對于單片機技術、嵌入式系統、微電子技術等知識將在后續課程中進行系統學習，而交通類專業則沒有類似的支撐課程，二者的學習目標、深度及應用均存在很大差異。若采用統一的內容和模式進行教學，無疑會造成交通電工電子學中系統知識的缺失，課程體系較為模糊。

如何將交通類電工電子學區別于常規開設的電工電子學課程，以交通行業為目標對象，廣泛地應用于交通設備與控制工程領域？這就要求必須進行教學思路與教學模式的改革。

工程實踐平臺匱乏 交通電工電子學知識點繁多，又與實際應用結合得十分緊密，更有大量的應用前沿知識有待于介紹，傳統的講授只能照本宣科，即使有了多媒體教學的輔助，若缺乏應用實踐的支撐，仍很難取得預期的教學效果。由于知識的傳遞存在單向性和衰減效應，傳統的方式很難充分調動學生學習的積極性和能動性。雖然現在增加了一些課內實驗，但課內實驗主要是驗證性的，多年不變，設計性實驗寥寥無幾。有些高校即便意識到這方面存在的問題，但由于課時緊、開發性實驗平臺缺乏等諸多因素的影響，設計性實驗仍停留在表層。對于工科學生來說，知識教授過于偏向理論，工程實例資源缺少動態演示，尤其是缺乏合適的工程實踐平臺，無法真正體驗和實踐，將嚴重影響工科專業學生應用能力和工程實踐能力的培養。

考核方式單一 目前采用的課程考核方式仍然以傳統的“作業+實驗+考試”按照“15%+15%+70%”的權重來確定，并沒有構思+設計的過程，不能全面反饋教師的教學質量和學生的掌握情況，也無法有效培養學生的主動創新意識。學生往往把重心放在權重最高的期末考試上，通過突擊來取得成績。課程的教學考核方法呆板單一，無法真正考查學生的綜合能力。

溝通協作能力缺失 高校的教育不僅是知識的傳承，最關鍵的是人才綜合能力的培養。其中，溝通協作能力的培養是人才培養質量的重中之重。團隊合作的效率也許沒有一個人高，但它的效果卻可能遠大于一個人所能取得的最大值。傳統的教學方式大多以個人為單位，即便是為了增強實踐能力的實驗環節，一般也提倡1～2人1組。課程教學往往忽視設立合適的項目讓學生組成團隊一起參與研究和探索，彼此之間交流協作較少，無法在實踐中培養學生良性競爭和誠信合作關系。

3 應對措施

重新調整和優化交通電工電子學課程體系 依據CDIO標準調整和優化培養方案、教學大綱等，重新規劃教學內容，不能一味求全，而應注意前后續課程的銜接與滲透，減少課程之間內容的重復，注重介紹理論與實際的結合及工程產品、系統生命周期的綜合，提高課程綜合化程度，增加學科前沿信息，充實課程信息量，使教學計劃在質量和效益上得到統一和宏觀優化。在現代工程背景下重新調整和優化交通電工電子學課程體系，培養學生善于“構想—設計—實施—操作”的能力。

構建跨專業教師合作教學的長效機制，完善現有的教學內容 鑒于交通電工電子學課程涉及多學科、多領域，內容龐雜，而每位教師的研究領域有限，對于跨專業、跨學科的知識不可能全部精通，為了更好地打破專業限制的壁壘，吸納不同專業的任課教師組成教學團隊，定期研討、集體備課顯得尤為重要。

在遵循“共享資源、融入專業、注重共性、突顯個性、反映現代、綜合交叉”[2]原則的基礎上，編寫適合的教學指導講義和實驗指導材料。編寫實驗指導材料時應充分利用資源，大膽地在課堂教學中采用啟發式教學方法，引導學生轉變角色，讓學生帶著解決問題的愿望，主動地參與教學過程。針對重點和難點以及前沿技術應用，可以在課堂上開展討論式教學，能夠活躍課堂氣氛，充分調動學生探索知識的興趣和積極性，更好地參與互動教學，激發靈感，延伸思維的深度和廣度。發揮大學生科協的作用，開展形式多樣的課外科技創新活動，將課堂內外的學習有機結合起來，培養學生運用知識解決問題的能力以及表達能力。定期邀請學生進行座談，聽取學生意見，跟蹤教學過程、動態評估教學效果，根據學生反饋情況及時做出相應調整。

集聚企業資源，共建校企產學研平臺 高校積極開展與企業的合作，依托企業大量先進的實踐平臺以及自身的智庫資源，共建校企產學研基地。組織學生到企業參觀、實習，參與實踐，充分利用企業的各類平臺，帶領學生參與企業實際應用問題的解決，在解決問題的過程中充分發掘能動性和創新性，更好地學習和融合相關知識。

建立學生跨學科、跨專業開展課外活動研究的長效機制 在課堂教學和實驗教學改革中進一步完善不同學科、專業的交叉滲透，帶動學生在交通電工電子技術領域開展課外科技創新活動。打破專業壁壘，實現資源共享，通過定期組織課外科技活動、科技競賽、興趣小組等多種方式，使不同專業的學生走到一起，在交叉科學的研究中尋找創新源泉，在合作研究中激發創新靈感，建立學生“合作開展課外活動”的長效機制。

建立體驗式學習環境，實施主動學習和綜合學習的新型教學方法 CDIO方法鼓勵學生主動學習產品、生產流程和系統構建的技能，學習與人交流合作的技巧。教師努力開創講座型、工程課題型的教學方式，通過實際的項目、案例進行綜合性教學，使學生有更強的體驗感和沉浸感，能夠主動融合多方面的知識和技能，在工程實踐和團隊協作的氛圍中潛移默化地鍛煉出系統思維的能力、自主發散性學習的能力，獲取學習經歷和人際關系的經驗，發揮協同創新的能力。

考核方法改革 對學生的考核是對其具體學習成果的度量，是檢驗教學改革和教師教學成果的重要手段，也是質量控制系統中的重要反饋環節[3]。考核方式必須突破傳統單一的“作業+考試”模式，采取靈活多樣的考核手段，遵循CDIO標準，將個人能力、溝通協調能力、工程系統能力納入課程學習中。如以課外設計的形式替代部分標準題作業，將課外設計作為平時成績考核的重要依據，鼓勵原理性及應用性創新設計，同時積極爭取經費或從教師的科研項目中支出經費，支持課外設計性實驗。

個人技能與人際溝通能力的技能并重 一個人事業的成功只有15%取決于他的專業技能，另外的85%要依靠他的人際關系和處世技巧[4]。個人的智慧和能力是有限的，團隊的力量往往遠大于個人，通過交流與學習、溝通與協作，能夠更大限度地發揮作用，產生“1+1>2”的效應。構建學習型創新團隊是高效率掌握知識的重要途徑。工程專業學生必須懂得，加強信息溝通、團結他人、汲取大家的智慧，這才是現代人取得成功的先決條件[4]。

4 結語

通過CDIO教育模式，將“構思—設計—實施—操作”作為交通電工電子學的教學背景，結合學生專業知識的學習以及專業體系的需要，將現代工程師素養的培養納入理論課程和實驗課程教學中，依托“項目實施”的組織原則，開創師生間基于問題解決的互動學習方式，培養學生對于多學科、大系統的綜合分析能力，將學生以繼承知識為主體的學習引導至對未知事物主動探索的學習，由此培養學生的創新能力、實踐能力、工程能力、人際交往能力，成為適應社會需求的應用型、復合型人才。

參考文獻

[1]吳鳴，熊光晶.以工程能力培養為導向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，2010（3）：54-59.

[2]華亮，吳曉，張齊，等.非測控專業傳感器與檢測技術系列課程教學資源建設與實踐[J].中國教育技術裝備，

2009（24）：37-38.

[3]王天寶，程衛東.基于CDIO的創新型工程人才培養模式研究與實踐：成都信息工程學院的工程教育改革實踐[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.

[4]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83.