基于CDIO模式下《Electromagnetics》雙語課程人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐

戴西 程晨 周祎

摘要：電磁場(chǎng)理論作為電子、電氣類學(xué)科中的基礎(chǔ)理論，本文通過借鑒CDIO思想，為本校通信工程專業(yè)雙語課程《Electromagnetics》（電磁場(chǎng)與電磁波）設(shè)計(jì)了一種包括課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成、教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化實(shí)施、課程考核反饋的三元體系模型。

關(guān)鍵詞：電磁場(chǎng);人才培養(yǎng);CDIO

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）18-0190-02

《電磁場(chǎng)與電磁波》作為通信工程專業(yè)、電子信息工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性強(qiáng)，涵蓋的知識(shí)面較寬，概念及定理較多。國(guó)內(nèi)外高校所開設(shè)的電磁場(chǎng)理論課程通常以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理課程以及電路基礎(chǔ)課程作為前置課程，要求學(xué)生在電磁場(chǎng)理論課程中學(xué)習(xí)及掌握包括電場(chǎng)與磁場(chǎng)的基本規(guī)律、電磁波的特性及傳播規(guī)律等內(nèi)容。本文探討了《Electromagnetics》課程應(yīng)該如何通過以雙語課程為導(dǎo)向，以學(xué)生能效產(chǎn)出為中心，促進(jìn)教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，教學(xué)手段的提高，教師技能的提升以及教學(xué)理念的變化，使這門課程可以更好地與國(guó)際化人才培養(yǎng)接軌，打造復(fù)合型工程人才，這是值得當(dāng)前高等教育高度關(guān)注的應(yīng)用之義。

一、CDIO的基本內(nèi)涵和課程發(fā)展背景

CDIO模式的核心是一種連接理論與實(shí)踐、回歸工程實(shí)踐的課程教學(xué)框架，它注重基礎(chǔ)工程能力，代表了國(guó)際高等工程教育的發(fā)展趨勢(shì)[1]。其中，CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）[2]，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，培養(yǎng)人才大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。這里借鑒CDIO思想，對(duì)《Electromagnetics》設(shè)計(jì)了一種課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成、教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化實(shí)施、課程考核反饋的三元體系模型。

我校2005年首次開設(shè)通信工程本科專業(yè)，在大三上學(xué)期開設(shè)《電磁場(chǎng)與電磁波》課程。隨著我校陸續(xù)開始招收電子信息工程、信息工程和通信工程（國(guó)際合作辦學(xué)）等專業(yè)，專業(yè)的細(xì)化和培養(yǎng)方向的多樣性，《電磁場(chǎng)與電磁波》課程在各個(gè)專業(yè)的開設(shè)內(nèi)容和課時(shí)也在不斷調(diào)整。比如不重復(fù)前置課程的相關(guān)內(nèi)容，也不過多涉及后續(xù)課程的相關(guān)內(nèi)容，重點(diǎn)把前置課程和后續(xù)課程中沒有的內(nèi)容講深講透;淡化公式推導(dǎo)加強(qiáng)定性說明，等等。通信工程專業(yè)國(guó)際合作辦學(xué)人才培養(yǎng)模式是金陵科技學(xué)院和英國(guó)德蒙福特大學(xué)共同制定的，借鑒外方科學(xué)先進(jìn)的教學(xué)形式、考核方式和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)滿足社會(huì)與行業(yè)發(fā)展需要，具有良好的文化素養(yǎng)和工程素養(yǎng)，掌握通信技術(shù)、電子信息技術(shù)、通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和工程實(shí)踐，具備能夠從事通信電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、工程服務(wù)和通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)等相關(guān)工作的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才。《Electromagnetics》作為《電磁場(chǎng)與電磁波》的外方雙語課程，除基本專業(yè)技能以外，學(xué)生應(yīng)較熟練地掌握英語，能夠閱讀和正確理解相關(guān)領(lǐng)域的英文文獻(xiàn)資料。

二、CDIO在《Electromagnetics》中的模式應(yīng)用

1.構(gòu)思（Conceive）：初始教學(xué)環(huán)節(jié)的頂層設(shè)計(jì)。依托《Electromagnetics》的教學(xué)大綱，構(gòu)建工程教育中學(xué)生探究式教學(xué)的目標(biāo)體系。首先，從教材的選用方面。通信工程（國(guó)家合作辦學(xué)）專業(yè)的培養(yǎng)模式是金陵科技學(xué)院和英國(guó)德蒙福特大學(xué)共同制定的，三年在國(guó)內(nèi)進(jìn)行專業(yè)通識(shí)課和必修課的學(xué)習(xí)，在大學(xué)的最后一年前往國(guó)外進(jìn)行外方教學(xué)。在本科畢業(yè)階段的基礎(chǔ)上，有學(xué)業(yè)資質(zhì)和求學(xué)意愿的學(xué)生可繼續(xù)進(jìn)行研究生教育。這就要求學(xué)生在本科的階段中要具有嫻熟的英語聽說讀寫和閱讀英文文獻(xiàn)的技巧。雙語教學(xué)是符合經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)具有國(guó)際合作和交際能力的復(fù)合型人才的必經(jīng)之路。選取的教材是《工程電磁場(chǎng)（第8版）》，它是清華大學(xué)出版社出版的一本經(jīng)典的雙語系列教材。該書基本概念講述清晰、注重物理概念、淡化公式推導(dǎo)，對(duì)每一章中和章與章之間的難點(diǎn)內(nèi)容采用了循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行安排。除此以外，書本提供了許多輔助的教學(xué)資源，來幫助學(xué)術(shù)通過自己的習(xí)得階段性需要來安排學(xué)習(xí)的進(jìn)度，同時(shí)也方便授課教師靈活的根據(jù)學(xué)生的反饋來參照?qǐng)?zhí)行課程中的重點(diǎn)模塊。考慮到《Electromagnetics》課程抽象、難度較大的特點(diǎn)，以及針對(duì)面向的學(xué)生特點(diǎn)，教師選用了自編的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書作為輔助參考書，有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)。并且給學(xué)生在平時(shí)的上課課件中，穿插了動(dòng)畫演繹的直觀效果，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于本科課程的興趣，促進(jìn)師生之間的雙向互動(dòng)，真實(shí)的做到教學(xué)相長(zhǎng)。

2.設(shè)計(jì)（Design）：整體教學(xué)方法的改革創(chuàng)新。針對(duì)國(guó)際教育學(xué)院的生源特點(diǎn)和整個(gè)學(xué)業(yè)階段的連續(xù)性，在課程教學(xué)內(nèi)容的提煉方面要密切與當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)和國(guó)外的人才培養(yǎng)設(shè)置模式，通過加大授課老師的教學(xué)和科研融合力度，樹立以學(xué)生為主體，以老師為輔助的教學(xué)模式。構(gòu)建符合目前教育規(guī)律的多模態(tài)課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生主動(dòng)的參與到整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)里面去。授課教師在2015年9月到12月參與英國(guó)德蒙福特大學(xué)（DMU）合作培訓(xùn)，更充分全面地了解了德蒙福特大學(xué)、合作項(xiàng)目的課程設(shè)置和德蒙福特大學(xué)的教育教學(xué)方式方法。通過對(duì)相關(guān)課程的跟隨聽課和實(shí)驗(yàn)，結(jié)合與相關(guān)任課老師的面對(duì)面溝通，掌握了對(duì)接課程先進(jìn)的教育教學(xué)方式方法，完整的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)系統(tǒng)，并獲取了對(duì)應(yīng)的課程資源。教師作為整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)者和引導(dǎo)者，應(yīng)該在教學(xué)的初始階段明確課程的定位，注重基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際的密切結(jié)合。本門課程講授的重點(diǎn)是概念、原理和應(yīng)用，在組織開發(fā)多媒體課件時(shí)，加入了實(shí)際工程應(yīng)用的圖片和情景，理論結(jié)合實(shí)際進(jìn)行講授;另外，在課程中，應(yīng)針對(duì)性地介紹相關(guān)領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)，加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)概念的理解，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。《Electromagnetics》作為與英國(guó)德蒙福特大學(xué)合作的外方雙語課程，在授課過程中，將有一周的課程由外方教師承擔(dān)，以達(dá)到令學(xué)生熟悉國(guó)外教學(xué)方式、增強(qiáng)學(xué)校教師與學(xué)生交流的目的。同時(shí)，我們還給學(xué)生提供了相關(guān)外文文獻(xiàn)或網(wǎng)站，在網(wǎng)絡(luò)上了解最新的科研成果，因此學(xué)生可以接觸最前沿的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，提升雙語文化交流能力和技巧。

3.實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）：知識(shí)模塊為基礎(chǔ)的培養(yǎng)閉環(huán)。在實(shí)際教學(xué)過程中，為取得更理想、穩(wěn)固且高效率的教學(xué)效果，采用了基于知識(shí)模塊的教學(xué)培養(yǎng)模式。即將課程內(nèi)容每個(gè)章節(jié)分為若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建結(jié)合導(dǎo)論、課堂學(xué)習(xí)、課外學(xué)習(xí)、內(nèi)容總結(jié)在內(nèi)的閉環(huán)式模塊。進(jìn)入新章節(jié)時(shí)，首先引入章節(jié)導(dǎo)論，介紹該章需掌握的主要知識(shí)點(diǎn)。對(duì)于每個(gè)知識(shí)點(diǎn)模塊，先介紹其意義及用途，通過課堂講解、例題練習(xí)、聯(lián)系實(shí)例，完成該模塊的講授。一個(gè)知識(shí)模塊所占課時(shí)約2課時(shí)，即一次課左右。在制定課程教學(xué)大綱時(shí)，同時(shí)制定完成具體到章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)要求，并分解成為一系列知識(shí)模塊，針對(duì)模塊進(jìn)一步進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。在課程內(nèi)容的選取及課時(shí)分配部分，本校《Electromagnetics》課程共80學(xué)時(shí)，其中包括72個(gè)理論學(xué)時(shí)和8個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。本校《電磁場(chǎng)與電磁波》通常設(shè)置4個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，而《Electromagnetics》由于具有學(xué)時(shí)較長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，共設(shè)計(jì)了兩次課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，共8課時(shí)。考慮到關(guān)于電場(chǎng)、磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)已在物理、電路等課程中涉及到，本課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重點(diǎn)在于令學(xué)生通過儀器，觀察和測(cè)量電磁波的特性，如電磁波的頻域、在傳輸線中的各個(gè)特性參數(shù)等。在各種網(wǎng)絡(luò)微課、慕課平臺(tái)的發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已不能完全滿足學(xué)生對(duì)于課程的需求。本學(xué)期的教學(xué)工作中，在幾次章節(jié)復(fù)習(xí)部分實(shí)驗(yàn)性地采用了由清華大學(xué)所開發(fā)的“雨課堂”軟件，實(shí)現(xiàn)了課堂實(shí)時(shí)與學(xué)生互動(dòng)，及學(xué)習(xí)效果檢測(cè)等功能，相對(duì)與較沉悶的傳統(tǒng)課堂，學(xué)生的反響也較為積極。

三、結(jié)束語

在中國(guó)高等教育和國(guó)際化高度融合和無縫接軌的大背景下，運(yùn)用CDIO模式可以保證學(xué)習(xí)者在一定的程度上掌握工程方面的相關(guān)知識(shí)，使得課程教學(xué)環(huán)節(jié)具體、細(xì)化、可操作[3]。這種新型的教學(xué)模式和培養(yǎng)思路，可以帶動(dòng)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)全方位的改革，塑造學(xué)生自主的探究式學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)的發(fā)現(xiàn)問題解決問題的實(shí)踐能力，在注重教學(xué)成果產(chǎn)出的同時(shí)更注重過程性的成果和表現(xiàn)，全面提高學(xué)生的專業(yè)能力和素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：As the basic theory of electronic and electrical disciplines，.By drawing on the CDIO thought，this paper designs a bilingual course "Electromagnetics" （electromagnetic field and electromagnetic wave） for the bilingual course of communication engineering in our school.It designs a three element system model including the achievement of course teaching goal，the optimization of the teaching link and the feedback of the course assessment.

Key words：electromagnetic field;personnel training;CDIO