CDIO理念对少学时“电工学”课程教学改革的启示

摘要：针对目前非电类专业基础课程——“电工学”课程（40学时）存在的学时少、内容多的问题，结合CDIO工程教育理念，对课程教学内容和教学方法的改革思路进行了探讨和研究。应用CDIO理念以器件特性和学生兴趣引导为主线，重新组织教学内容；应用CDIO理念改变教学方法，采用基于实例的“做中学”教学方式，结合仿真软件，进一步激发学生的学习兴趣和主动性，培养了学生的工程应用实践意识，获得了较好的教学效果。

关键词：CDIO理念；“电工学”课程；教学研究

作者简介：何莉（1971-），女，四川达州人，重庆理工大学电子信息与自动化学院，副教授；徐勤（1981-），女，重庆人，重庆理工大学电子信息与自动化学院，讲师。（重庆 400054）

基金项目：本文系2011年重庆市高等教育教学改革研究项目（项目编号：113031）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0067-02

“电工学”课程是高等工科本科教育非电专业的一门重要电子电气基础课程，涵盖了电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电机及传动控制、电工测量、安全用电、EDA技术等七个部分，在高等学校工科教育中具有非常重要的地位和作用。该课程的作用与任务是：使学生通过本课程的学习，获得电工电子技术必要的基本概念、基本知识和基本技能，了解电工电子技术应用和我国电工电子事业发展的概况，为今后学习和从事与电工电子技术有关的工作打下一定的基础。据了解，“电工学”课程目前大多分了三个层次教学，一是多学时（80学时），主要是针对机械、汽车类等工科学科；二是中学时（64学时），主要针对是材料类等专业；三是少学时（40学时），主要针对生物化工类等专业。所用教材以高教出版社秦曾煌主编的《电工学》（上下册）为主。随着高校扩招和本科教学学时调整，“电工学”教学中普遍存在的教学学时少与教学内容多之间的矛盾、高等教育的生源大众化与创新型实践型应用型工程教育人才培养之间的矛盾一直是普通高校电工学教学研究和思考的重要问题。在少学时“电工学”课程教学中，这种矛盾尤其突出。面向普通高校的大众化生源，在少学时“电工学”课程教学中如何有效地完成教学任务，以及保障并提高教学质量，CDIO工程教育理念提供了新的思路。

一、CDIO工程教育理念

CDIO工程教育是本世纪初国际工程教育改革的最新成果。它是从2000年起，由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究，提出的一种全新工程教育理念和实施体系。CDIO是英文单词“构思”（Conceive）、“设计”（Design）、“实施”（Implement）、“运行”（Operate）的缩写。这种工程教育理念是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概况和抽象表达。CDIO工程教育理念以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以自主的、实践的、各课程之间有机联系的方式学习工程，培养学生各方面的能力。CDIO工程教育理念倡导问题驱动，注重学生自主学习，能有效地激发和引导学生学习兴趣、转变学习态度、提高专业基础知识和工程实践能力综合素质，使高校培养的大学生更能符合社会、企业需求。当然，这也将明显增加教师工作量，提高教师工作强度以及任教水平。CDIO工程教育模式多被用于指导高校各学科的专业人才培养上，但是在基础教学中尤其是工科基础教学中借鉴CDIO工程教育理念，有效地组织教学内容，改变教学方法和手段，对于增加学生的基础知识，培养学生的工程应用实践意识，提高学生的实践动手能力和自主的、实践的求取理论知识的综合能力，是一件非常有意义的事情。

二、应用CDIO调整教学内容

传统的“电工学”教学内容一直是按照电类基础课程电路分析、电机及控制、模拟电子技术、数字电子技术四门课程的顺序安排的，一个教学单元相当于电专业一门基础课的浓缩版，从电专业的教学学时分配能很好地循序渐进完成教学任务，实现夯实基础的教学目的。但是在“电工学”教学中，非电类专业学生明显感觉学习内容太多，跳跃太大，学习困难，学生学习兴趣和主动性明显不足。这在少学时“电工学”课程教学中尤其突出，按照上述教学内容循序渐进教学，在40学时内完成所有教学内容，并保证教学效果是有很大难度的。

按照CDIO教育理念，笔者把少学时“电工学”课程的作用和教学任务重点放在引导学生学习兴趣和学习方法上，改变面面俱到的教学模式，加强对学生工程实践意识地培养。在此基础上，选用高教出版社秦曾煌主编的《电工学简明教材》作为参考教材，甚至不限制任何教材，重新组织教学内容，自编教学讲义，突破固定的教材教学模式，打破电类基础课程的单元教学模块，以器件特性和应用为主线设置教学问题和应用实例，引发学生思考和学习，结合EDA仿真软件加强工程实践意识培养，以此解决学时与教学要求、教学内容与学生能力培养之间的矛盾，完成教学任务并保证教学质量和教学效果。

1.以器件应用为主线编写讲义内容

针对少学时的“电工学”教学任务和要求，改变原来《电工学》教材编写的固有模式，以器件介绍为主线，以引导学生学习兴趣为目的，重新编写了教学讲义大纲如表1所示。讲义与大纲要完成的教学要求变化不大，主要做了两点调整：由于授课学时限制和学生对象以生物化工为主，因此省略了电机及控制部分的教学；讲义内容安排不再是以理论知识为主线，而以器件应用为主线贯穿教学内容，强调工程测量和工程实际应用，因此在教学中可以灵活掌控器件及电路内部原理性的知识讲解和学时分配，以此激发学生的学习兴趣，带动他们主动学习。

2.以兴趣引导为主线组织教学内

在教学内容组织安排上，不再拘泥于以往的理论知识，以器件及应用划分单元教学，在每个单元教学内容组织安排上，也不再以理论知识讲解和分析为主线，而以元器件介绍为切入点，以元器件的特性及应用为主线讲解，精心选择应用实例，引发学生思考和学习，从繁到简分析讲解，同时结合工程应用实例及EDA仿真实例，以此激发学生学习兴趣，引导学生的学习方向和方法，培养学生的工程实验实践意识。

三、应用CDIO改变教学方法

CDIO这种工程教育理念是一种新的教育理念和系统的人才培养模式，它使得知识、素质、能力培养紧密结合，理论、实践、创新相互结合，在培养学生自主学习、人员沟通合作能力上效果显著。这在基础教学中可以体现在引导学生自主学习能力和工程实践意识培养上。

1.精心设计教学实例，贯穿整个教学内容

CDIO工程教育理念是以项目设计为载体，将学习、实践、能力培养等各个环节有机结合起来，促使学生自主的、实践的进行学习工程。在“电工学”教学中精心选择实际生活或工程电路，以此引入教学内容，提高学生学习兴趣，引导学生主动分析和学习。比如第一单元电路元件，直接以手电筒日光灯这些大家司空见惯的器件入手，导出电路模型和电路元件，再结合工程实际应用说明元件标称值和更多的应用特性，这就首先调动学生学习的兴趣和积极性，在后续教学中能起到事半功倍的作用。

2.结合EDA仿真软件，加强实践意识培养

“电工学”是一门实践性很强的电子电气基础课程，实践环节是非常重要的环节。在教学中结合仿真软件教学，不仅能克服教学中的抽象性，同时还能增加教学实践环节，培养实践意识。比如在讲解门电路及应用时，选用大家常见的各种抢答器电路为实例，导出数字电路的教学讲解，同时以仿真软件展现不同抢答器的应用效果，增强学习兴趣和主动性，同时也调动学生自行仿真分析和设计的学习兴趣，教学效果明显。

3.多种考核方式结合，重在学习过程

教学的最终目的是在引导学生学习知识技能的同时让其掌握学习方法。“电工学”课程作为非电类本科专业教学的一门电子电气基础课程，要防止陷入习题作业教学的误区。在少学时“电工学”教学中，把平时作业分成两种，一种是自己巩固练习，学生自查；一种是课堂随机练习或提问，教师考核。在最后的考核中，可以采用常规试卷考试方式，也可以采用小课题或论文考核方式，但是在学生的期末成绩评定中比例不高于70%。教师在学生平时学习过程的监控可以采用多种方式，灵活掌控，让学生没有压力地轻松入门“电工学”。

四、结束语

在基础教学中应用CDIO工程教育模式是有一定的难度，但是CDIO这种工程教育理念对于工科基础教学是非常有借鉴意义的。笔者在少学时“电工学”课程（考查）教学中结合了CDIO教育理念进行了这种教学改革尝试，从器件特性和应用入手，在教学中采用基于实例展开教学的模式，结合仿真软件，引导学生自主地“做中学”，培养学生工程应用实践意识，这不仅仅提高了学生的学习兴趣和学习主动性，在非电类“电工学”教学中也取得了较好的教学效果。

参考文献：

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