機械專業電工電子學CDIO項目制教學改革及實踐

周晨+姜銳+彭志輝+林禮區

摘 要：筆者及其所在教學團隊針對機械專業的人才培養需求，對該專業的基礎課程“電工電子學”實施CDIO項目制教學改革，根據知識單元設立趣味性的CDIO三級項目，并完善教學評價體系，進而引導學生積極主動地進行課內外自主性學習，在興趣中掌握機械工程專業所必需的電工電子基礎知識、培養工程能力和素質。

關鍵詞：電工電子學；CDIO；教學改革

一、前言

機械工程是典型的多學科相互滲透、交叉的工程應用類專業，所培養的學生必須具備扎實的機械、電子、計算機、自動控制等方面的知識基礎、工程應用能力以及團隊協作精神。傳統“理論教學+實驗實訓”的簡單教育模式已經不能適應該專業人才培養的要求。因此，近年來國內各高校積極探索引入國際上先進的CDIO工程教育模式，即“構思”“設計”“實施”與“運行”，其以體現現代工業產品從構思研發到運行改良乃至終結廢棄的生命全過程為載體，培養學生的工程能力，并取得了顯著的效果。CDIO的教學理念已經滲透到各門具體專業課程之中，例如，作為機械工程專業學生必修的基礎課程電工電子學，在教學中就存在諸多亟待解決的問題。

第一，該課程在以機械類課程為主導的教學體系中所占的課時比例非常有限，容易被邊緣化。大多數教師認為機械專業的學生不需要學太多的電學課程，而且該課程跟電子類專業的多門基礎課程重復，內容簡單，教師參與教學改革的熱情不高，授課較為隨意，教學質量也受影響。

第二，課程學時少，牽涉內容廣。該課程對應電子類專業“電路分析”“模擬電子技術”“數字電子技術”“電力電子技術”“電機拖動基礎”等課程，而平均學時只有這些電類專業課程的1/4左右，沒辦法將全部內容詳細地向學生傳授，學生學習如走馬觀花，難以留下深刻的印象。

第三，與機械類其他課程的銜接問題沒有解決好，而很多學生也沒有認識到在該課程基礎上繼續學好“計算機”“電子控制技術”的重要性，甚至不知道學了跟他們的機械專業有什么關系，學習應付了事。

為破解上述教學難題，筆者及教學團隊專門面向機械專業學生，在電工電子學課程內實施CDIO項目制教學改革，通過融合課程教學內容的CDIO三級項目，引導學生積極主動地進行課內外自主性學習，掌握機械工程專業必需的電工電子基礎知識，培養工程能力和素質。

二、課程教學改革的理念及思路

面向機械專業，基于CDIO工程教育理念，從實際課堂教學出發，擯棄傳統的以理論傳授為主的教學模式，將項目式教學細化到電工電子學課程的教學單元中去，在有限的課時里，在濃厚的興趣中高效率地完成大容量教學內容的學習，夯實電工電子基礎，提升學生機電結合的專業知識與工程實踐能力。具體改革思路如下：

第一，將機械工程專業的核心基礎課程“電工電子學”的難點與重點分析重組，根據知識單元設置CDIO三級項目，銜接理論與實踐環節。第二，CDIO三級項目的設置上要注重內容的趣味性、綜合性，以激發學生的興趣；要注重知識點的關聯性、可持續性，更要注重與其他課程之間的聯系，讓學生感受到該課程的內容不是孤立的。第三，CDIO三級項目的實施上，橫跨課內、課外。在課外完成查新、方案設計、制作等環節，以團隊的形式自主學習，完成任務；在每門課程的課堂上，抽取一部分理論授課學時，作為CDIO三級項目實施的課內理論分析、交流討論、總結使用。由此減少課堂講授環節，引導學生自主探索學習。

第四，注重過程評價。建立完善的CDIO三級項目評價體系，課程總成績中，項目成績占較大比重，教師應引導學生重視并積極參與項目。

經過上述改革，可將CDIO教學模式與理念向電工電子學課堂教學滲透，以點帶面，從而對機械專業的CDIO培養模式起到重要的支撐作用。

三、課程教學改革內容及實施

基于CDIO教學理念與思路，該項課程改革的內容圍繞電工電子學課程的CDIO三級項目的建設與實施而展開，具體實施內容如下。

1.CDIO三級項目庫建設

選定趣味性項目題材，并根據CDIO三級項目的要求，重新修訂電工電子學課程的教學大綱，在大綱中就規定好相應的CDIO三級項目的內容及所占的課內學時。

2.擬定機械專業電工電子學CDIO三級項目實施細則

（1）組織形式。按班級人數分3人/組。另外，為了提高學生的興趣和積極性，項目一般采用競賽的形式進行成果檢驗。

（2）指導教師。CDIO三級項目的指導教師原則上為該課程的任課教師。指導教師應對各組學生的設計（如設計構思、設計圖紙或設計作品）進行事前的檢查，重點在于查看設計中運用該單元理論知識的合理性和設計的創新性，并防止出現抄襲設計方案的現象，對剽竊他人成果的行為應作嚴肅處理。

（3）實施流程。任課教師要在項目選題下發時，講清該單元項目的理論知識要點。學院相關教學部門要積極配合做好輔助工作，包括競賽規則、時間、地點的通知，競賽用材和競賽場地等準備工作。

（4）項目競賽組織。競賽的過程須有兩位或兩位以上的教師進行現場監督。競賽組織由院學生會科協負責，做到學生管理學生，以人為本確保賽事過程和比賽現場在“公開、公平、有序、安全”的和諧環境中進行。

（5）項目總結。賽后要及時做好項目的總結工作。比如，學生以PPT形式對設計的作品進行匯報，任課教師、指導教師應以討論的形式對作品做出點評，特別要注重單元理論知識點運用的引導，激發學生的求知欲和學習積極性，與課堂教學形成有力的互補，提高學生對理論知識的學習興趣，培養學生的工程能力。

3.擬定的機械專業電工電子學CDIO三級項目評價體系

將CDIO三級項目的成績納入該課程的課程評價體系中，建議所占分值不少于總分值的20%。CDIO三級項目評價指標體系如表2所示：

四、結論

該項教學改革通過溫州大學11級至14級機械工程專業的“電工電子學”課程的實踐，學生的學習效果有了明顯提升，學生評教分數均在95分以上，有部分優秀學生團隊通過項目鍛煉，參加各級電子設計競賽而獲獎。該項教學改革的主要特色如下：

1.將CDIO教學理念融入電工電子學課程的課堂教學活動中

直接在機械專業的基礎課程“電工電子學”的課堂教學上構建的CDIO三級項目，將CDIO先進的教學理念跟傳統的課堂教學直接對接起來，削減講授課時，引導學生在課外主動學習，課內分組交流總結，使項目教學得以深化。

2.構建具有機械專業特色的電工電子學課程教學模式

在機械專業的培養方案中，電工電子學課程分配的學時非常有限，但是大多數的機械工程項目都無法脫離該課程的知識點，靠簡單的削減學時是不能滿足專業培養要求的。同時該課程是實踐性、應用性非常強的課程，可以找到豐富的設計應用實例，因此，在該課程中構建三級項目的教學模式，可以有效解決上述問題，并體現出機械專業的教學特色。

3.利用項目選題的趣味性，培養學生興趣，提升學生專業學習的熱情

興趣是學習最有效的動力，可以變被動接受為主動性學習。機械專業的電工電子學CDIO三級項目在選題設計上，體現了趣味性、競技性，讓學生在比賽過程中產生濃厚興趣，并體驗成功的喜悅，在獲取知識的過程中享受快樂，要起到事半功倍的教學效果，還有助于學生對其他專業課程產生學習熱情。

參考文獻：

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