基于CDIO工程教育模式的“大學(xué)物理”課程教學(xué)改革初探

黑龍江 黃躍娟 王琦 杜海超

一、CDIO工程教育模式簡(jiǎn)介

CDIO作為國(guó)際先進(jìn)的工程教育理念和模式之一，2005年開始被我國(guó)高校引入，2008年4月，教育部高等教育司發(fā)文成立了“CDIO工程教育模式研究與實(shí)踐課題組”，分兩批確定了39所CDIO試點(diǎn)高校，開始有組織地研究交流和實(shí)踐CDIO工程教育理念。2008年5月17日～19日，由教育部高教司理工處和汕頭大學(xué)在汕頭聯(lián)合主辦了“2008年中國(guó)CDIO工程教育模式研討會(huì)”，進(jìn)一步推動(dòng)了CDIO工程教育模式的中國(guó)行進(jìn)程。CDIO工程教育模式的研究和應(yīng)用不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在已經(jīng)不只局限在教育部試點(diǎn)高校，而是有更多的研究型大學(xué)、普通本科院校、應(yīng)用型本科院校和高職院校加入其中，CDIO工程教育理念的應(yīng)用不僅在學(xué)校院系層面，還應(yīng)用到了一個(gè)專業(yè)或一門課程中。

在CDIO工程教育模式的引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新的過程中，我國(guó)學(xué)者重新審視了中國(guó)工程教育的現(xiàn)狀，總結(jié)了我國(guó)工程科技人才的培養(yǎng)規(guī)律，分析和探討了CDIO課程大綱和標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)研究了CDIO模式下的專業(yè)課程教學(xué)、一體化課程教學(xué)模式、大學(xué)生素質(zhì)教育、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)、青年教師培養(yǎng)、工程文化教育等方面。典型的有：汕頭大學(xué)實(shí)踐了從CDIO到EIP-CDIO工程教育模式；北京交通大學(xué)探索并實(shí)踐了基于CDIO的精英型軟件人才培養(yǎng)模式；清華大學(xué)開展了聯(lián)結(jié)理論與實(shí)踐的CDIO工程教育模式；華中科技大學(xué)研究和傳播了CDIO工程文化教育。然而公共基礎(chǔ)課在CDIO工程教育模式下的教育教學(xué)研究甚少，其中黑龍江工程學(xué)院電子工程系對(duì)CDIO教育模式的工科大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容改革進(jìn)行了探討。

二、大學(xué)物理課程概述

大學(xué)物理是一門重要的公共基礎(chǔ)課程，是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本最普遍的運(yùn)動(dòng)形式及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科。它的基本理論滲透在自然科學(xué)的許多領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)部門。而大學(xué)物理課程除講授物理學(xué)的基本理論外，還著重講授物理學(xué)的研究方法及其在工程技術(shù)上的應(yīng)用，為此大學(xué)物理課程在教學(xué)過程中應(yīng)使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和正確的理解，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，增強(qiáng)科學(xué)觀察和思維的能力以及分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)。

三、大學(xué)物理課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

隨著現(xiàn)代化教育事業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的教育理念和方法已不利于專業(yè)發(fā)展和人才的培養(yǎng)，現(xiàn)代教育理念要求注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。我校教育不僅注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、可持續(xù)發(fā)展能力，還培養(yǎng)學(xué)生良好的團(tuán)隊(duì)合作精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。當(dāng)前，大學(xué)物理課程教學(xué)主要存在以下幾個(gè)問題：（1）學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)偏少，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力訓(xùn)練不夠；（2）教學(xué)方法以教師講授為主學(xué)生學(xué)習(xí)為輔的傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式，以至于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性不高；（3）學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神不高，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)不強(qiáng)。

四、基于CDIO工程教育模式下的大學(xué)物理課程教學(xué)改革

在全面理解CDIO教育理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合大學(xué)物理課程的特點(diǎn)，從教學(xué)模式上進(jìn)行改革，使學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手能力、獨(dú)立創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等方面有所提高，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。

1.基于CDIO教育模式下的學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中，選擇2013級(jí)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)132班進(jìn)行試點(diǎn)，將該班同學(xué)分成10個(gè)小組，每個(gè)小組3-4名學(xué)生，每個(gè)小組自己推薦出組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)工作進(jìn)度、成員的任務(wù)安排等領(lǐng)導(dǎo)工作。形成了一個(gè)以“以學(xué)生為主體，以教師為引導(dǎo)，以技能實(shí)訓(xùn)為主線，以職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)”的大學(xué)物理課程教學(xué)改革思路，利用好現(xiàn)有的教學(xué)資源，探索出一條行之有效的CDIO教學(xué)模式。

2.基于CDIO教育模式下的大學(xué)物理課程教學(xué)設(shè)計(jì)

大學(xué)物理課程共設(shè)計(jì)了六個(gè)模塊，每個(gè)模塊設(shè)置一個(gè)工程項(xiàng)目，利用工程項(xiàng)目為導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)教學(xué)任務(wù)，每一個(gè)項(xiàng)目都通過模擬工作的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作4個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)：（1）構(gòu)思階段：根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)書明確任務(wù)，即要學(xué)生明白自己要設(shè)計(jì)什么，學(xué)生收集相關(guān)資料整理資料，該階段主要培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)確定工作方案、收集資料的能力（2）設(shè)計(jì)階段：小組討論完成項(xiàng)目的概念性方案設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)，該階段主要培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)構(gòu)思方案及所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)工作方法及確定工作流程的能力；（3）實(shí)施階段：根據(jù)設(shè)計(jì)方案學(xué)生自己動(dòng)手完成項(xiàng)目，本階段主要培養(yǎng)學(xué)生崗位職業(yè)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；（4）運(yùn)作階段：根據(jù)完成的效果進(jìn)行項(xiàng)目評(píng)價(jià)，根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)書的要求，每個(gè)小組成員把自己完成的項(xiàng)目情況做成PPT進(jìn)行匯報(bào)，本組成員進(jìn)行自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，指出優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，并根據(jù)考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給出學(xué)生的綜合成績(jī)，本階段主要培養(yǎng)學(xué)生評(píng)估取舍能力、演說能力。

3.基于CDIO教育模式下的大學(xué)物理課程教學(xué)方法

改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，突出學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位，增加教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。采用項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法：結(jié)合生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性環(huán)節(jié)相結(jié)合，闡述基本理論，課堂討論，案例分析，安排社會(huì)調(diào)研實(shí)習(xí)，實(shí)踐輔導(dǎo)，重點(diǎn)放在教學(xué)做合一，課堂理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)合二為一，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)做一體。學(xué)做創(chuàng)結(jié)合進(jìn)行，將人才培養(yǎng)置于工程環(huán)境中。

4.基于CDIO教育模式下的大學(xué)物理課程考核方式

在考核方面，改變單一的筆試考試方式，多種考核方式相結(jié)合，突出實(shí)踐能力的考核。從本學(xué)期開始大學(xué)物理的考核分為兩部分，一部分在教學(xué)中進(jìn)行考核，以每個(gè)學(xué)習(xí)小組為考核單位，根據(jù)工程項(xiàng)目進(jìn)行匯報(bào)、答辯，教師最后根據(jù)設(shè)計(jì)方案、效果表現(xiàn)、圖紙完整程度、效果表現(xiàn)、匯報(bào)材料及提問的回答情況評(píng)定學(xué)生的綜合成績(jī)，每個(gè)小組都必須有合格的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)圖紙、文本說明才能通過考核，這種考核方式考核了學(xué)生的職業(yè)能力。一部分在期末進(jìn)行筆試考核，考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況。

五、結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前大學(xué)物理課程教學(xué)中存在的一些問題，結(jié)合CDIO工程教育理念，對(duì)大學(xué)物理課程的教學(xué)方法進(jìn)行了初步探索與實(shí)踐，取得了一定的成績(jī)。今后，我們將在CDIO工程教育模式下全面、系統(tǒng)地深化研究大學(xué)物理課程的教學(xué)模式。

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