基于CDIO模式的電路課程教學(xué)改革

摘 要：本文分析了電路課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，借鑒CDIO教育模式，探討了如何從教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)和師資等方面培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，形成初步的工程意識(shí)和基本的工程素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：電路；教學(xué)改革；教學(xué)理念；CDIO

電路課程是電類專業(yè)學(xué)生首先學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的學(xué)習(xí)效果影響到學(xué)生對(duì)本專業(yè)的興趣和今后自主學(xué)習(xí)的能力。現(xiàn)階段電路課程的教學(xué)是教師在課堂上講授概念、定律、定理、例題等，使學(xué)生掌握理論知識(shí)，具備分析、計(jì)算能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)（多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解和記憶[1]。

目前，CDIO工程教育模式深刻影響了我國(guó)高校工科的教育理念[2][3]。CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）為構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)行的學(xué)習(xí)模式，它以工程項(xiàng)目為載體，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐的重構(gòu)，適合工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

一、傳統(tǒng)電路課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.教學(xué)理念滯后，主客體不分

目前電路課程教學(xué)，教學(xué)時(shí)數(shù)少，內(nèi)容多，教師在教學(xué)過(guò)程中只講授教學(xué)內(nèi)容，缺乏對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)的關(guān)注。課堂以教師講授為主，教師成為課堂教學(xué)的主體，學(xué)生卻處于從屬地位，被動(dòng)接受知識(shí)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足。

2.教師自身工程實(shí)踐能力不足

濱州學(xué)院航空工程學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我校”）教師多數(shù)為高校（研究院所）應(yīng)屆畢業(yè)生，缺乏工程經(jīng)歷，實(shí)踐應(yīng)用不足，在課程教學(xué)過(guò)程中，難以將理論實(shí)際應(yīng)用與工程設(shè)計(jì)實(shí)踐相結(jié)合，制約了學(xué)生工程能力的培養(yǎng)。

3.教學(xué)模式單一，教學(xué)內(nèi)容取舍不盡合理

受到教學(xué)場(chǎng)地限制，電路課程多采取大合堂上形式課，采用PPT+黑板進(jìn)行課堂教學(xué)。合堂上課學(xué)生人數(shù)多，教師組織教學(xué)難度大，對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)情況難以準(zhǔn)確把握。采用PPT課件授課，信息量大，授課速度快，要求學(xué)生注意力高度集中，學(xué)生獨(dú)立思考時(shí)間少，學(xué)生稍有走神或?qū)δ硞€(gè)問(wèn)題思考時(shí)間長(zhǎng)，就跟不上授課進(jìn)度，聽(tīng)不懂后續(xù)知識(shí)，容易失去學(xué)習(xí)興趣。電類各專業(yè)開(kāi)設(shè)電路課程學(xué)時(shí)不盡相同，但在教學(xué)內(nèi)容上差別不大，各專業(yè)側(cè)重點(diǎn)不突出，未能凸顯該專業(yè)課程的特色。

4.實(shí)踐教學(xué)落后

電路實(shí)驗(yàn)課程受到實(shí)驗(yàn)室儀器、元器件尤其是學(xué)生人身安全等條件的制約，目前主要是在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上采用實(shí)驗(yàn)單元模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，多數(shù)項(xiàng)目為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。單元模塊上給出了實(shí)驗(yàn)元件的電路模型，便于理解實(shí)驗(yàn)原理和電路連接，但學(xué)生看到的只是書本上的電路轉(zhuǎn)換到了實(shí)驗(yàn)板上，拔插幾根導(dǎo)線就完成了電路連接，對(duì)于實(shí)際電路元件是什么樣缺少直觀認(rèn)識(shí)，缺乏根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求對(duì)器件進(jìn)行選擇和電路搭建的基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，缺乏工程素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、電路課程教學(xué)改革的方法

1.突出學(xué)生中心地位，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

樹(shù)立以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念[4]。學(xué)生是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，學(xué)生學(xué)得怎么樣是教學(xué)關(guān)注的重點(diǎn)，是評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量好壞的依據(jù)。在教學(xué)過(guò)程中，教師不再是課堂的主人，而是告訴學(xué)生如何學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容及對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題釋疑解惑。電路課程有很多定律和推導(dǎo)計(jì)算，學(xué)習(xí)過(guò)程枯燥乏味，學(xué)生不愿學(xué)。可以通過(guò)實(shí)例來(lái)引入教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣。比如學(xué)習(xí)三相電路時(shí)，通過(guò)讓學(xué)生觀察戶外配電線情況，引出三相四線制內(nèi)容，說(shuō)明三相四線制系統(tǒng)中零線的重要作用；通過(guò)查看室內(nèi)插座接線，讓學(xué)生掌握單相插座“左零右火中地線”的接線順序，說(shuō)明單相三線制，進(jìn)而提出三相五線制，指出三相電路三種線制的聯(lián)系和區(qū)別。這些例子理論與生活實(shí)際結(jié)合緊密，既可引起學(xué)生興趣，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，又能培養(yǎng)學(xué)生初步的工程實(shí)踐能力。

2.提高教師自身工程能力

采用CDIO模式開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，要求教師除了有系統(tǒng)的理論知識(shí)，還要有相當(dāng)豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。為提高教師工程應(yīng)用能力，我校采取派出教師到電子、機(jī)電等對(duì)口企業(yè)進(jìn)行頂崗鍛煉，鼓勵(lì)青年教師申報(bào)服務(wù)濱州科學(xué)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目和濱州市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目，安排教師指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，參加各類學(xué)科競(jìng)賽。教師通過(guò)參與企業(yè)科技研發(fā)、攻關(guān)技術(shù)難題，指導(dǎo)學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，不斷積累工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高工程應(yīng)用水平。

3.改革教學(xué)模式

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，采用翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等多種教學(xué)模式。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和智能終端的普及，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)更為便捷和高效。我校電路課程為省級(jí)精品課程，網(wǎng)站教學(xué)資源豐富，可以實(shí)現(xiàn)在線自主學(xué)習(xí)、檢測(cè)、仿真和答疑等多項(xiàng)功能。引導(dǎo)學(xué)生在業(yè)余時(shí)間通過(guò)教學(xué)平臺(tái)學(xué)習(xí)課程基礎(chǔ)知識(shí)，提出難以理解和不懂的知識(shí)點(diǎn)，教師在課堂上重點(diǎn)對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題引導(dǎo)大家討論和學(xué)習(xí)，這樣既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，又提高了教學(xué)效率，理論課時(shí)可以大量減少，留給學(xué)生更多自主學(xué)習(xí)的時(shí)間。

4.精選教學(xué)內(nèi)容

電路課程是電類專業(yè)專業(yè)基礎(chǔ)課之一，不同專業(yè)的后續(xù)課程與電路不同章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)度不同，需要根據(jù)專業(yè)需求，制定相應(yīng)的大綱，確定相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)，使學(xué)習(xí)內(nèi)容與后續(xù)課程緊密結(jié)合，針對(duì)性強(qiáng)，學(xué)以致用。比如三相電路、含有耦合電感的電路對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)非常重要，電子信息工程和通信工程專業(yè)就要注重線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析、二端口電路和非線性電阻電路的學(xué)習(xí)。濱州學(xué)院航空工程學(xué)院針對(duì)不同專業(yè)，制定了4種電路教學(xué)大綱。

5.轉(zhuǎn)變實(shí)踐教學(xué)理念，更新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

打破實(shí)踐課堂與理論課堂的界限，把一些小的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)K搬到課堂，讓學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得結(jié)論，既提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，又能培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能和工程素養(yǎng)。對(duì)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分利用仿真軟件，從電路構(gòu)成、元器件選擇到實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行全面、系統(tǒng)的仿真，仿真沒(méi)有問(wèn)題后再搭建實(shí)際電路，并對(duì)實(shí)際電路相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，與仿真結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)、分析出現(xiàn)的問(wèn)題是否在允許誤差范圍內(nèi)。通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施過(guò)程，逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

總之，針對(duì)電路課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文借鑒CDIO教育模式，從教學(xué)理念、師資隊(duì)伍、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)五個(gè)方面舉例說(shuō)明如何對(duì)電路教學(xué)進(jìn)行改革，通過(guò)改革，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，初步形成工程意識(shí)，具備一定的工程素養(yǎng)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用能力的提高奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，對(duì)學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)需要各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)、各門課程教學(xué)的密切配合，電路課程教學(xué)改革中的一些理念和做法，對(duì)其他課程有一定的借鑒作用。

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