摘 要： 本文探討了CDIO工程教育理念在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)《電路》課程的教學(xué)改革中的應(yīng)用，通過理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的改革實(shí)踐，證明該教育方式適用于本課程，值得推廣到本專業(yè)的其他專業(yè)課程。

關(guān)鍵詞： CDIO工程教育理念 《電路》 理論教學(xué) 實(shí)踐教學(xué)

1.引言

《電路》課程是電氣工程及其自動(dòng)化本科專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容多，課時(shí)多（以南昌工程學(xué)院為例，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的《電路》課程為88學(xué)時(shí)的理論課時(shí)，16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)）。傳統(tǒng)的教學(xué)方式為老師上課講授理論知識(shí)，講解例題，學(xué)生課后做習(xí)題鞏固復(fù)習(xí)。采用這種教學(xué)方式，學(xué)生容易產(chǎn)生倦怠心理，學(xué)習(xí)主動(dòng)參與度低，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不好，直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。

在大量參考國(guó)內(nèi)外高等學(xué)校教育的經(jīng)驗(yàn)之后，筆者嘗試將CDIO工程教育理念[1][2]引入《電路》課程教學(xué)過程中，并于2014年申報(bào)獲批江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題“基于CDIO的《電路》課程教學(xué)改革與實(shí)踐”。經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐，取得了一定的成績(jī)，在此基礎(chǔ)上將課題成果應(yīng)用于本專業(yè)其他專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)踐中。

2.理論教學(xué)環(huán)節(jié)改革

CDIO工程教育理念是要將“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)行能力”、團(tuán)隊(duì)合作能力、終身學(xué)習(xí)能力貫穿在教學(xué)的全過程中[1][2]。基于這個(gè)思路，在理論教學(xué)過程的設(shè)計(jì)上，課題研究組成員廣泛收集與課程主要內(nèi)容相關(guān)的工程案例，并將案例分為兩類：

（1）與單一定理定律或單一元件有關(guān)的案例：此類案例只與某一定律定理或單一元件有關(guān)，故在講授該定理定律或該元件之前提出，留給學(xué)生五分鐘左右的時(shí)間，同座兩兩隨機(jī)組成小組進(jìn)行討論。

如在講授“電路元件”[3]部分有關(guān)集總參數(shù)電路和分布參數(shù)電路時(shí)，向?qū)W生布置一個(gè)案例：某電力線路長(zhǎng)10km，試做出它的等效電路。若電力線路增長(zhǎng)到1000km呢？

我國(guó)電力用電的頻率是50Hz，則該頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)：

λ=c/f=（3×108/50）km=6000km

由此可見，10km長(zhǎng)的電力線路雖然尺寸很大，但是相對(duì)于工頻交流電的波長(zhǎng)來說，其尺寸遠(yuǎn)小于這一波長(zhǎng)，因此能滿足集中化條件，可以用集總參數(shù)電路來表示（如圖1所示）。但是相對(duì)于1000km的遠(yuǎn)距離輸電線來說，則達(dá)不到集中化條件，不能按集中參數(shù)電路處理，必須用分布參數(shù)電路表示。

通過這個(gè)案例的設(shè)計(jì)分析，學(xué)生很好地理解集總參數(shù)電路和分布參數(shù)電路的定義，以及在何種場(chǎng)合利用集總參數(shù)電路進(jìn)行分析，在何種場(chǎng)合利用分布參數(shù)電路進(jìn)行分析。

（2）與多個(gè)定理定律或多個(gè)元件有關(guān)的案例：此類案例的分析大多要牽涉多個(gè)定理定律或多種電路元件，若在課堂上進(jìn)行詳細(xì)分析，會(huì)影響授課進(jìn)程，故在每個(gè)教學(xué)單元完成之后，以大作業(yè)的形式布置下去，四五位學(xué)生自由分組完成該作業(yè)。在提交報(bào)告時(shí)，要求提供小組內(nèi)各成員的分工及完成情況。

以工程設(shè)計(jì)形式布置作業(yè)，避免部分學(xué)生抄答案的現(xiàn)象，也提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通過案例作業(yè)，大部分學(xué)生可以掌握各定理定律和分析方法應(yīng)用的場(chǎng)合，并且知道學(xué)習(xí)這部分知識(shí)有什么用、怎么用，為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，并對(duì)將來的工作性質(zhì)、工作職責(zé)有初步的認(rèn)識(shí)。

3.實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革[4]

《電路》課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)較大，過去的電路實(shí)驗(yàn)臺(tái)大多采用電路箱的形式，即實(shí)驗(yàn)電路已給定，學(xué)生只需要接入電源，在特定的位置測(cè)量電壓電流功率即可。在這種情況下，學(xué)生僅僅是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄員，而非實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者和主動(dòng)參與者，實(shí)驗(yàn)效果不好，對(duì)理論知識(shí)的理解鞏固起不到該有的作用?；谶@種情況，課題小組成員在CDIO工程教育理念指導(dǎo)下，申報(bào)新的電路實(shí)驗(yàn)室。

新的電路實(shí)驗(yàn)室采用分立元件箱的形式，即給學(xué)生提供足夠數(shù)量的電路元件，實(shí)驗(yàn)電路也僅僅給出參考電路圖。在實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生做好充分的預(yù)習(xí)工作，針對(duì)實(shí)驗(yàn)要求，首先熟悉定理定律，再對(duì)要驗(yàn)證的定理定律進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并計(jì)算出理論值。在試驗(yàn)時(shí)，先利用電路仿真軟件Multisim進(jìn)行仿真運(yùn)行，檢驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的正確性，避免出現(xiàn)短路斷路現(xiàn)象，損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備，仿真運(yùn)行通過后再根據(jù)電路圖搭建電路，測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行誤差計(jì)算分析。

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革之后，每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更為飽滿，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都得到充分的鍛煉，達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。

4.結(jié)語

將CDIO工程教育理念引入電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的《電路》課程的教學(xué)過程中，能夠很好提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得較好的學(xué)習(xí)效果，也對(duì)教師的教學(xué)能力提出更高的要求，要求教師在備課時(shí)廣泛收集工程案例，并有針對(duì)性地自行設(shè)計(jì)案例，從而提高教師的理論知識(shí)和工程實(shí)踐能力。通過教學(xué)實(shí)踐證明，CDIO工程教育理論可以推廣到本專業(yè)的其他專業(yè)課程的教學(xué)過程中。

參考文獻(xiàn)：

[1]王剛，常小勇.KSR-CDIO工程教育模式的改革與實(shí)踐.中國(guó)高等教育評(píng)估，2011（1）.

[2]顧佩華，沈民奮，等.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索.高等工程教育研究，2008（1）.

[3]邱關(guān)源著.電路（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.

[4]范莉.基于CDIO工程教育理念的電路實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索與實(shí)踐——以南昌工程學(xué)院為例.考試周刊，2015（92）：161-162.