电学是机械、电子信息、计算机和自动化专业的学科基础。课程知识点多,信息量大,概念抽象,实用性强,工程应用性强。学生在学习中容易感到困难,导致恐惧、厌学、弃学等现象;在教师教学中,理论教学与实践教学也容易分离,重理论轻应用。[1]地方应用型本科人才的培养目标是培养能够服务于生产线的应用型、复合型、创新型人才。因此,必须深化传统电学课程的教学策略、教学模式和教学方法的改革创新,真正培养专业知识基础扎实、创新能力强、实践能力过硬、真正能够学以致用、学以致用的高素质应用型人才;真正增强地方高校服务区域经济社会发展、服务行业企业技术进步、创造价值的能力。[2]
1.CDIO教育模式与应用型人才培养的关系
1997年,CDIO首次在麻省理工学院的航空/航天战略计划中提出。到2014年,全球107多所大学采用CDIO教学模式[3]其教育目标是通过构思实际系统、过程或产品(Conceive)――设计(Design)――实现(Implement)――运作(Operate)[4]是一种基于“实践学习”和“基于项目的教学与学习”的教学模式,强调学生的主动学习,引导学生通过自主探索和相互合作,在复杂而真实的现实场景中获得工程知识和经验。
CDIO教育模式是西方发达国家典型的应用型人才培养模式,是美国“回归工程”模式和技术准备模式的继承和发展[5]在这种模式下,学生可以充分参与从产品创意到产品实际运行的整个生命周期过程,让学生体验各学科知识的交叉、课程的相互关联、理想与现实的差异。一方面可以提高学科基础知识的学习效果,另一方面可以提高学生的实践能力、自学能力、创新能力和可持续发展能力;同时,在这个过程中,学生可以真正体验到实际产品设计的艰辛和乐趣,与团员合作、共同进步的好处,有利于学生职业道德的塑造和团队精神的建立,为学生毕业后顺利融入不同的企业文化环境,尽快转变角色,踏上专业工程师的职业道路打下基础。
CDIO工程教育模式的理念符合我国应用型本科教育应用型、复合型、创新型人才培养的理念。作为地方工程院校,CDIO工程教育模式的教学改革将有助于我国应用型大学本科教育更好地借鉴世界先进的工程教育研究成果,推动我国应用型本科教育从传统课堂教学模式向工程教学模式转变,提高我国应用型人才培养质量[6]
2基于CDIO工程教育模式的电学课程改革措施
应用型地方本科院校应更加注重毕业生工程实践能力的提高,使学生能够在社会环境、经济环境、历史环境、文化环境、技术环境、政治环境等复杂背景下学习知识和经验,掌握工程产品设计技能和处理现代团队合作关系的技能。同时,为了更好地服务当地经济社会发展,改革电力课程传统教育教学模式,吸收当地发展特色,积极融入当地经济支持产业和特色产业作为发展领域的主体,为当地培养全面、成熟、有思想的合格创新人才。
2.1优化教学内容,建立基于工程实践的综合性课程体系
工程项目设计驱动是CDIO教育模式的突出特点。基于这一教育理念,在教学改革中,要重新梳理电学课程的知识点,根据实际工程设计项目优化课程知识组合,注重教学内容的实用性和工程性,充分考虑学生的知识水平和基本能力,合理增减和调整课程内容。以项目设计为导向,以能力培养为目标,通过多个实际项目的设计,将整个课程体系有机、系统地结合起来。课程设计是基于CDIO教育模式的课程改革的关键。项目设计首先要根据教学计划中电学课程知识点的要求和长期总结的知识学习的一般规律来安排项目的完成顺序;其次,每个项目的设计都要注重层次性、基础性和可扩展性,以满足不同学习层次学生的需求;第三,项目设计要注重实用性、可行性、安全性和经济性,设计项目要充分体现在“?完整的工程产品生命周期,项目技术科学可行,能够制造实际设备或系统,安排足够的实践过程,合理安排验证实验、设计实验和综合实验的总任务和比例,实践或实验内容安全,不易发生学生、设备等安全事故,项目实施过程的经济成本适当;第四,项目设计能够反映管理、沟通、团队合作等软技能的培养;最后,项目设计应考虑教学过程的进度,时间合理。同时,为了顺利开展工程项目的实践教学,应充分考虑学校提供的资源是否能满足教学需求,包括教学设备、教学场所、教师、文献资源等。
2.2以学生为中心,以教师为主导,创新课堂教学新方法
为了充分体现CDIO教育模式的优势,激发学生的学习兴趣,让学生在实践中积极领略工程技术的美,在教学方法和手段的改革中,要树立以学生为中心的教育理念,从“以教师为中心,灌输理论教学”向“以学生为中心,探究、问题、实践知识学习”转变。在以工程为主的教学方法中,教师要从传统的课堂“表演者”退居幕后,成为教学过程的“导演者”;学生从知识的被动接受者转变为知识的发现者和创造者。
在电学课程实施项目教学中,教师的主要任务是充分考虑学生的承受能力和项目实施过程中可能出现的问题,提出项目任务要求和评价方法,引导学生思考、讨论和尝试,帮助学生找到和完善自己的知识体系、方法和方法。根据电学课程教学大纲和教学计划的要求,教师将根据知识联系和项目难度分批安排课程项目,提前分配每个项目可能涉及的知识点和相关注意事项,并以实际工业产品照片、视频或物理形式展示项目产品的功能和原则,使学生尽快建立工业产品概念和相关知识体系框架,大大提高学生的学习方向和主动性。学生在项目实践学习过程中处于主体地位。根据具体实践项目的特点和“构思-设计-实施-操作”的工程实践模式,自主形成“强结合”、“强弱结合”、“弱-弱结合”的团队结构,每组人数不能超过3人。各组独立选拔各组长,查阅文献,分析项目任务、小组讨论、形成方案、项目设计、组件选择、硬件电路生产调试、项目总结等全过程。[7]