摘要：CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的新成果，旨在培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。電路課程是向電氣信息類專業(yè)學(xué)生傳授工程觀點和科學(xué)觀點的“開門課”。文章分析了電路課程教學(xué)改革的必要性，將工程設(shè)計、科學(xué)研究貫穿整個教學(xué)過程，提出基于CDIO教育理念的電路課程教學(xué)模式及實現(xiàn)方式，進(jìn)而從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動、教學(xué)方法和課程考核方面進(jìn)行改革與實踐，突出對學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，為學(xué)生在建筑電信領(lǐng)域從業(yè)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：CDIO；工程教育；電路課程；教學(xué)改革

中圖分類號：G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0090-05

航空工程的先驅(qū)者、美國加州理工學(xué)院馮·卡門教授有句名言：“科學(xué)家研究已有的世界，工程師創(chuàng)造未來的世界?！惫こ碳夹g(shù)對經(jīng)濟(jì)與社會的推動作用越來越重要，工程技術(shù)人才的培養(yǎng)直接決定工程技術(shù)的水平和發(fā)展的速度，決定國家的工業(yè)競爭力。世界各國特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家都在大力推進(jìn)工程教育的改革與發(fā)展，力爭培養(yǎng)出更高質(zhì)量的人才，以保持在競爭中的有利地位。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)發(fā)起的CDIO工程教育改革就是其中一個成功案例。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程^[1-2]。CDIO模式實質(zhì)上是用工程方法培養(yǎng)工科學(xué)生，即讓學(xué)生在教育過程中接觸真正的工程實踐，直接體驗產(chǎn)品的生命周期，旨在培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。

目前，在教育部高教司的支持下，許多高校開展了以培養(yǎng)學(xué)生工程能力為目標(biāo)的教學(xué)改革。清華大學(xué)對工程人才培養(yǎng)定位、CDIO工程教育培養(yǎng)模式、多層次工程能力培養(yǎng)等開展研究與實踐；汕頭大學(xué)從工程教育與人才培養(yǎng)模式改革出發(fā)，提出了EIP-CDIO（Ethics，Integrity，Profession-alism-CDIO）工程教育理念；山東理工大學(xué)以混凝土結(jié)構(gòu)系列課程建設(shè)為例探討了CDIO

立體化教學(xué)模式^[3-5]。總之，工程教育改革涉及理念、教師、課程、環(huán)境和規(guī)模等多方面因素，如何提高工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量是高等教育所面臨的一個重要課題。

電路課程是一門研究電網(wǎng)絡(luò)分析、設(shè)計和綜合的理論，是國內(nèi)外電氣信息類各專業(yè)本科生教學(xué)大綱中必不可少的核心主干課程，是向?qū)W生傳授工程觀點和科學(xué)觀點的“開門課”。它所涉及的概念、方法和理論，大量地應(yīng)用在電子技術(shù)、電機與拖動、自動控制原理等后續(xù)專業(yè)課程和大學(xué)生電子設(shè)計創(chuàng)新活動中，并決定著學(xué)生未來在電信領(lǐng)域的從業(yè)技能。如何基于CDIO理念，深化電路課程教學(xué)改革，探索以學(xué)生為主體，知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的新型教學(xué)模式，使學(xué)生掌握電路理論的基本知識和基本的分析、計算、實驗方法，并受到必要的工程創(chuàng)新實踐和職業(yè)技能訓(xùn)練，有效培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)分析能力、知識綜合運用能力和團(tuán)隊協(xié)作、項目組織等能力，為學(xué)生在建筑電信領(lǐng)域從業(yè)奠定基礎(chǔ)。

一、電路課程教學(xué)改革的必要性

隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)和高等教育形式的巨大變化，多年來電路課程建設(shè)團(tuán)隊盡管在課程建設(shè)、教學(xué)改革等方面取得了顯著成果，但面對新的挑戰(zhàn)仍然存在以下主要問題。

（一）課程體系與人才培養(yǎng)目標(biāo)不適應(yīng)

教育部啟動的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。傳統(tǒng)的課程價值觀以社會價值為主導(dǎo)，嚴(yán)重地制約了高校的課程體系建設(shè)。另外，學(xué)生在經(jīng)過中考和高考后，過度關(guān)注考試分?jǐn)?shù)，導(dǎo)致了課程教學(xué)重視學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，忽視了綜合素質(zhì)的提高，已不能很好地適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。

（二）教學(xué)內(nèi)容和科技發(fā)展不相適應(yīng)

眾所周知，電子電路是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一門技術(shù)，而目前的教學(xué)內(nèi)容、實踐手段與當(dāng)今迅速發(fā)展的新技術(shù)有很大差距，不能學(xué)以致用。這主要原因是教學(xué)內(nèi)容受到教學(xué)基本要求和教材的約束太多，教學(xué)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展、科學(xué)研究脫節(jié)。

（三）教學(xué)方法和時代要求不相適應(yīng)

目前，課堂教學(xué)方式仍然以知識傳播為主，以教師、課堂和教材為中心，講課過于追求系統(tǒng)性和完整性，課堂上很難形成生動活躍的氣氛，沒有給學(xué)生留下思維的空間和余地，以單一模式培養(yǎng)學(xué)生，壓制甚至扼殺了學(xué)生的個性和創(chuàng)造性。

（四）教學(xué)資源和學(xué)生能力培養(yǎng)不相適應(yīng)

多媒體授課大大提高了課程的教學(xué)效率，但同時帶來的信息量大，學(xué)生忙于抄筆記而無法跟上教師思路，更掌握不了教學(xué)的重點和難點，存在專業(yè)理論知識掌握不系統(tǒng)、不清晰等問題。另外，目前大多實驗教學(xué)儀器是由專門生產(chǎn)廠家開發(fā)的，出于技術(shù)保密或高度集成化、模塊化方面的原因，整個教學(xué)儀器的開放性不強，學(xué)生有時不能按照自己的想法去定制或?qū)嵺`所需要的實驗內(nèi)容，制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

圍繞建筑電氣信息類工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，電路課程教學(xué)不僅注重學(xué)生知識體系的構(gòu)建，更要注重學(xué)生自主性、創(chuàng)造性、工程性、團(tuán)隊合作能力的培養(yǎng)。因此，借鑒CDIO教育理念積極開展課程教學(xué)改革、推進(jìn)素質(zhì)教育、增強學(xué)生的核心競爭力勢在必行。

二、基于CDIO理念的電路課程教學(xué)模式設(shè)計

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的學(xué)科交叉、滲透與綜合，現(xiàn)代工程的科學(xué)性、社會性、實踐性、創(chuàng)新性、復(fù)雜性等特點更加突出。這就需要一大批能夠綜合運用現(xiàn)代科學(xué)理論知識和技術(shù)手段，懂管理、會經(jīng)營的高素質(zhì)工程技術(shù)人才^[6]。對于高質(zhì)量工程技術(shù)人才培養(yǎng)而言，學(xué)生除了要牢牢掌握既有知識，還必須具備終身學(xué)習(xí)能力、良好的溝通能力和團(tuán)隊精神，具備對本專業(yè)、本行業(yè)乃至社會、歷史、文化、環(huán)境等方面系統(tǒng)的理解和掌控能力。然而這些能力的培養(yǎng)在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中往往被忽視。

針對電氣信息類學(xué)生，運用先進(jìn)的CDIO工程教育思想與模式，堅持“以人為本”，建立知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)體系，將工程設(shè)計、科學(xué)研究貫穿整個教學(xué)過程，對電路課程的教學(xué)目標(biāo)、課程體系、教學(xué)活動及組織形式等進(jìn)行全方位思考與設(shè)計，形成基于CDIO理念的電路課程教學(xué)模式及實現(xiàn)方式，如表1。

三、基于CDIO理念的電路課程教學(xué)改革與實踐

（一）拓展教學(xué)內(nèi)容，滿足社會發(fā)展和從業(yè)要求

根據(jù)電路課程特點，建立了相應(yīng)的課程結(jié)構(gòu)和新的教學(xué)體系以滿足學(xué)生從業(yè)需求。

1.注重基礎(chǔ)教學(xué)

在課堂教學(xué)中，以基本定理——基爾霍夫定律貫穿于電路課講授的始末，按電路元件（靜態(tài)、動態(tài)）、信號（直流、交流）、結(jié)構(gòu)（單相、三相）、求解方法（經(jīng)典、現(xiàn)代）等進(jìn)行分類與歸納，使講解由淺入深。結(jié)合實例分析和實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握電路分析的基本方法，具備電路的設(shè)計與應(yīng)用能力。

2.引進(jìn)前沿技術(shù)

結(jié)合電路技術(shù)的發(fā)展和最新成果，引入國內(nèi)外電子電路設(shè)計、集成電路和片上系統(tǒng)CoS、電子電路測量儀器的發(fā)展等前沿技術(shù)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)平臺，使學(xué)生能學(xué)習(xí)并掌握最新知識和技術(shù)。

3.反映智能建筑特色

結(jié)合智能建筑系統(tǒng)相關(guān)實例講授，使電路分析與設(shè)計和智能建筑系統(tǒng)設(shè)計融會貫通，體現(xiàn)智能建筑技術(shù)特色，培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)和專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力。

4.重在工程能力培養(yǎng)

將電路理論學(xué)習(xí)與工程案例分析、科研成果展望相結(jié)合，通過工程案例、實驗、考試和科研活動等多個實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。通過工程設(shè)計方法、實驗測量技術(shù)、企業(yè)文化等內(nèi)容拓展學(xué)生的知識面。

（二）豐富教學(xué)活動，重視學(xué)生職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)

教學(xué)活動形成了授課+研討+團(tuán)隊（項目調(diào)研、論證、設(shè)計、開發(fā)）+產(chǎn)學(xué)研的新形式，有效地促進(jìn)了學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的提高。

1.自主學(xué)習(xí)和研討

在課程總學(xué)時不變的情況下，將常規(guī)理論授課的10學(xué)時變?yōu)檎n堂研討，通過提出一系列工程問題，組織學(xué)生按問題進(jìn)行自學(xué)和研討。在解決問題中總結(jié)相應(yīng)的理論知識，如戴維寧定理及其應(yīng)用，提高學(xué)生工程推理能力、分析問題能力和知識發(fā)現(xiàn)能力。

2.團(tuán)隊設(shè)計

結(jié)合教師科研工作開展團(tuán)隊工程項目的設(shè)計與研發(fā)，讓學(xué)生參與實際工程設(shè)計，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生內(nèi)在潛能和創(chuàng)造力，提高學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作和項目組織與管理能力。

3.創(chuàng)新競賽

有計劃地組織指導(dǎo)學(xué)生參加各種創(chuàng)新競賽活動。通過參加科技實踐活動，提高學(xué)生創(chuàng)新能力、表達(dá)能力，為從業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。

4.產(chǎn)學(xué)研

聘請校外專家和工程師來校開設(shè)講座，組織學(xué)生到企業(yè)參觀考察，了解社會和企業(yè)需求。以此拓展學(xué)生視野，增強學(xué)生對專業(yè)前景和從業(yè)情況的認(rèn)識，并使學(xué)生得到實際工程技術(shù)知識和職業(yè)技能與素質(zhì)的訓(xùn)練。

（三）改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量

基于CDIO理念，在電路課程講授過程中不斷探索新的教學(xué)方法，適應(yīng)時代發(fā)展要求，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

1.工程案例教學(xué)

通過案例分析，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，更重要的是使學(xué)生理解所學(xué)知識的目的與意義。案例分析與所授知識點緊密結(jié)合，以便在工程實際中能運用所學(xué)解決工程問題，增強從業(yè)能力。

2.啟發(fā)式教學(xué)

強調(diào)復(fù)習(xí)而不鼓勵預(yù)習(xí)，課上通過提問、對比分析、比喻等方式啟發(fā)學(xué)生思考、分析問題，師生共同得出結(jié)論，進(jìn)而通過例題等進(jìn)一步加深對知識的理解，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生分析和解決問題能力。

3.宏觀教學(xué)

為防止學(xué)生“只見樹木，不見森林”，在講授時首先強調(diào)本章各知識點之間的關(guān)系和作用，以及與前一章節(jié)之間的關(guān)系。在小結(jié)時，除了總結(jié)重要知識點的作用、主要分析方法及其應(yīng)用外，要善于總結(jié)知識間的關(guān)系，使學(xué)生從宏觀角度更高層次地掌握所學(xué)知識。

4.實驗教學(xué)

重要的理論知識均配有相應(yīng)的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，以便加深學(xué)生對知識的掌握。實驗任務(wù)由教師在理論課堂提出，鼓勵和激發(fā)學(xué)生做實驗的激情和興趣。例如：課程組設(shè)計了一個研究討論性實驗項目，研究兩個結(jié)構(gòu)完全相同，電阻參數(shù)相同，電源參數(shù)不同，且非線性元件性質(zhì)相同但參數(shù)不同的電路，通過實驗測量研究哪個電路滿足疊加定理。眾所周知，非線性電路不滿足疊加定理，以提出問題的方式來引發(fā)學(xué)生自主實驗的興趣，加深學(xué)生對非線性電阻電路和疊加定理的理解，同時可提高學(xué)生分析問題、解決問題和自行設(shè)計的能力。

（四）完善課程考核，鼓勵學(xué)生綜合能力發(fā)展

電路課程考試從考核內(nèi)容和考核方式等進(jìn)行了探索與實踐，真正達(dá)到教、學(xué)、考三者和諧統(tǒng)一。

1.考核內(nèi)容能力化

在考試內(nèi)容方面，除了從記憶角度考查學(xué)生對基本理論、知識和技能的掌握情況，還要考查學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，特別是知識的運用能力，并使學(xué)生能夠自然地用理論聯(lián)系實際。在考試內(nèi)容中增加問題分析、系統(tǒng)設(shè)計、工程應(yīng)用的考核比例，以提高學(xué)生的設(shè)計能力和實際應(yīng)用能力。

2.考核方式多元化

為了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和綜合能力，激發(fā)創(chuàng)造性，考慮學(xué)有余力學(xué)生的個性發(fā)展，采取多元化考核方式來綜合評價學(xué)生對知識的掌握與運用、工程和創(chuàng)新能力。具體由課堂討論表現(xiàn)（5%）、階段測試（20%）、實驗成績（10%）、項目設(shè)計（10%）、交流與互評（5%）、期末考試（50%）幾部分組成。此外，參加電子設(shè)計競賽、發(fā)表學(xué)術(shù)論文等還有附加分值（總成績不超過100分）。

3.考試結(jié)果交互化

采取分階段測試，并及時將考試結(jié)果進(jìn)行全面的互動交流十分必要。這樣在后續(xù)單元的教學(xué)與考核中可有意識地加強訓(xùn)練學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)。同時，對學(xué)習(xí)較差的學(xué)生實時關(guān)注與指導(dǎo)，通過課堂隨機提問和課下交流談心等，督促其用心聽課和學(xué)習(xí)，從而使考試與學(xué)習(xí)過程、考核與講授過程有機聯(lián)系，不斷提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)語

CDIO教育理念以培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為宗旨，注重對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。針對電氣信息類學(xué)生，以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，堅持“以人為本”，緊密跟蹤智能建筑技術(shù)發(fā)展及社會就業(yè)需求，將工程設(shè)計、科學(xué)研究與整個教學(xué)過程緊密結(jié)合，深化電路課程教學(xué)改革。通過電路課程教學(xué)，讓學(xué)生參與工程項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)與運行的全過程，將學(xué)生的知識構(gòu)架、興趣愛好、能力特長和工程需求、社會需求等有機結(jié)合，著眼于知識、能力與素質(zhì)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。如此，不僅有利于激發(fā)學(xué)生對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，更有利于培養(yǎng)基礎(chǔ)堅實、知識寬廣、綜合素質(zhì)高、工程實踐創(chuàng)新能力強、有創(chuàng)新意識和團(tuán)隊合作精神的高層次工程應(yīng)用人才，適應(yīng)建筑業(yè)的發(fā)展需要。

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Reform and practice on teaching reform of electric circuit course based on CDIO education ideas

ZHOU Yue， ZHANG Ying， LI Jiejia ， LI Mengxin

（School of Information and Control Engineering， Shenyang Jianzhu University， Shenyang 110168， P. R. China）

Abstract：

The engineering education mode of CDIO is the achievement of international engineering education reform in recent years. CDIO aims to cultivate all-round innovative engineering and technical personnel. Electric circuit， a both science and engineering course， is the first specialized basic course for the students of electronic information specialty. The necessity of circuit teaching reform is analysis， and the engineering and scientific researches throughout teaching process are focused on. The teaching mode and realization way of electric circuit course based on CDIO education ideas is introduced. And then， the reform and practice of teaching content， teaching activities， teaching methods and curriculum assessment are discussed， which highlights to foster the engineering practice ability， innovation ability， team cooperation ability and working ability for the students of electronic information specialty.

Keywords：CDIO；engineering education；electric circuit；teaching reform