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基于CDIO模式下《Electromagnetics》双语课程人才培养的研究与实践

作者:未知

  摘要:电磁场理论作为电子、电气类学科中的基础理论,本文通过借鉴CDIO思想,为本校通信工程专业双语课程《Electromagnetics》(电磁场与电磁波)设计了一种包括课程教学目标的达成、教学环节的优化实施、课程考核反馈的三元体系模型。
  关键词:电磁场;人才培养;CDIO
  中图分类号:G642.0     文献标志码:A     文章编号:1674-9324(2019)18-0190-02
   《电磁场与电磁波》作为通信工程专业、电子信息工程等专业的专业基础课程,理论性强,涵盖的知识面较宽,概念及定理较多。国内外高校所开设的电磁场理论课程通常以高等数学、大学物理课程以及电路基础课程作为前置课程,要求学生在电磁场理论课程中学习及掌握包括电场与磁场的基本规律、电磁波的特性及传播规律等内容。本文探讨了《Electromagnetics》课程应该如何通过以双语课程为导向,以学生能效产出为中心,促进教学环节的优化,教学手段的提高,教师技能的提升以及教学理念的变化,使这门课程可以更好地与国际化人才培养接轨,打造复合型工程人才,这是值得当前高等教育高度关注的应用之义。
  一、CDIO的基本内涵和课程发展背景
  CDIO模式的核心是一种连接理论与实践、回归工程实践的课程教学框架,它注重基础工程能力,代表了国际高等工程教育的发展趋势[1]。其中,CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)[2],它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,培养人才大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。这里借鉴CDIO思想,对《Electromagnetics》设计了一种课程教学目标的达成、教学环节的优化实施、课程考核反馈的三元体系模型。
  我校2005年首次开设通信工程本科专业,在大三上学期开设《电磁场与电磁波》课程。随着我校陆续开始招收电子信息工程、信息工程和通信工程(国际合作办学)等专业,专业的细化和培养方向的多样性,《电磁场与电磁波》课程在各个专业的开设内容和课时也在不断调整。比如不重复前置课程的相关内容,也不过多涉及后续课程的相关内容,重点把前置课程和后续课程中没有的内容讲深讲透;淡化公式推导加强定性说明,等等。通信工程专业国际合作办学人才培养模式是金陵科技学院和英国德蒙福特大学共同制定的,借鉴外方科学先进的教学形式、考核方式和评分标准,培养满足社会与行业发展需要,具有良好的文化素养和工程素养,掌握通信技术、电子信息技术、通信系统与通信网络的基础理论知识和工程实践,具备能够从事通信电子产品的设计、开发、制造、工程服务和通信系统与网络管理维护等相关工作的应用型高级工程技术人才。《Electromagnetics》作为《电磁场与电磁波》的外方双语课程,除基本专业技能以外,学生应较熟练地掌握英语,能够阅读和正确理解相关领域的英文文献资料。
  二、CDIO在《Electromagnetics》中的模式应用
  1.构思(Conceive):初始教学环节的顶层设计。依托《Electromagnetics》的教学大纲,构建工程教育中学生探究式教学的目标体系。首先,从教材的選用方面。通信工程(国家合作办学)专业的培养模式是金陵科技学院和英国德蒙福特大学共同制定的,三年在国内进行专业通识课和必修课的学习,在大学的最后一年前往国外进行外方教学。在本科毕业阶段的基础上,有学业资质和求学意愿的学生可继续进行研究生教育。这就要求学生在本科的阶段中要具有娴熟的英语听说读写和阅读英文文献的技巧。双语教学是符合经济全球化的发展趋势,培养具有国际合作和交际能力的复合型人才的必经之路。选取的教材是《工程电磁场(第8版)》,它是清华大学出版社出版的一本经典的双语系列教材。该书基本概念讲述清晰、注重物理概念、淡化公式推导,对每一章中和章与章之间的难点内容采用了循序渐进的方式进行安排。除此以外,书本提供了许多辅助的教学资源,来帮助学术通过自己的习得阶段性需要来安排学习的进度,同时也方便授课教师灵活的根据学生的反馈来参照执行课程中的重点模块。考虑到《Electromagnetics》课程抽象、难度较大的特点,以及针对面向的学生特点,教师选用了自编的实验指导书作为辅助参考书,有针对性地指导学生的实践环节。并且给学生在平时的上课课件中,穿插了动画演绎的直观效果,引导学生对于本科课程的兴趣,促进师生之间的双向互动,真实的做到教学相长。
  2.设计(Design):整体教学方法的改革创新。针对国际教育学院的生源特点和整个学业阶段的连续性,在课程教学内容的提炼方面要密切与当前的产业化趋势和国外的人才培养设置模式,通过加大授课老师的教学和科研融合力度,树立以学生为主体,以老师为辅助的教学模式。构建符合目前教育规律的多模态课堂教学模式,让学生主动的参与到整个教学环节里面去。授课教师在2015年9月到12月参与英国德蒙福特大学(DMU)合作培训,更充分全面地了解了德蒙福特大学、合作项目的课程设置和德蒙福特大学的教育教学方式方法。通过对相关课程的跟随听课和实验,结合与相关任课老师的面对面沟通,掌握了对接课程先进的教育教学方式方法,完整的成绩评价系统,并获取了对应的课程资源。教师作为整个教学环节的设计者和引导者,应该在教学的初始阶段明确课程的定位,注重基础理论与工程实际的密切结合。本门课程讲授的重点是概念、原理和应用,在组织开发多媒体课件时,加入了实际工程应用的图片和情景,理论结合实际进行讲授;另外,在课程中,应针对性地介绍相关领域的最新研究动态,加深学生对基础概念的理解,增强学生的学习兴趣。《Electromagnetics》作为与英国德蒙福特大学合作的外方双语课程,在授课过程中,将有一周的课程由外方教师承担,以达到令学生熟悉国外教学方式、增强学校教师与学生交流的目的。同时,我们还给学生提供了相关外文文献或网站,在网络上了解最新的科研成果,因此学生可以接触最前沿的技术和标准,提升双语文化交流能力和技巧。   3.實现(Implement)和运作(Operate):知识模块为基础的培养闭环。在实际教学过程中,为取得更理想、稳固且高效率的教学效果,采用了基于知识模块的教学培养模式。即将课程内容每个章节分为若干个知识点,针对每个知识点构建结合导论、课堂学习、课外学习、内容总结在内的闭环式模块。进入新章节时,首先引入章节导论,介绍该章需掌握的主要知识点。对于每个知识点模块,先介绍其意义及用途,通过课堂讲解、例题练习、联系实例,完成该模块的讲授。一个知识模块所占课时约2课时,即一次课左右。在制定课程教学大纲时,同时制定完成具体到章节的知识点要求,并分解成为一系列知识模块,针对模块进一步进行课程设计。在课程内容的选取及课时分配部分,本校《Electromagnetics》课程共80学时,其中包括72个理论学时和8个实验学时。本校《电磁场与电磁波》通常设置4个课时的实验,而《Electromagnetics》由于具有学时较长的优势,共设计了两次课内实验,共8课时。考虑到关于电场、磁场的实验已在物理、电路等课程中涉及到,本课程实验内容重点在于令学生通过仪器,观察和测量电磁波的特性,如电磁波的频域、在传输线中的各个特性参数等。在各种网络微课、慕课平台的发展背景下,传统的课堂教学模式已不能完全满足学生对于课程的需求。本学期的教学工作中,在几次章节复习部分实验性地采用了由清华大学所开发的“雨课堂”软件,实现了课堂实时与学生互动,及学习效果检测等功能,相对与较沉闷的传统课堂,学生的反响也较为积极。
  三、结束语
  在中国高等教育和国际化高度融合和无缝接轨的大背景下,运用CDIO模式可以保证学习者在一定的程度上掌握工程方面的相关知识,使得课程教学环节具体、细化、可操作[3]。这种新型的教学模式和培养思路,可以带动整个教学活动全方位的改革,塑造学生自主的探究式学习模式,引导学生主动的发现问题解决问题的实践能力,在注重教学成果产出的同时更注重过程性的成果和表现,全面提高学生的专业能力和素质。
  参考文献:
  [1]Berggren K F,Brodeur D,Crawley E F,et al.CDIO:An international initiative for reforming engineering education[J].World Transactions on Engineering & Technology Education,2003,2(1).
  [2]EdwardF.Crawley.重新认识工程教育:国际CDIO培养模式与方法:the CDIO approach[M].北京:高等教育出版社,2009.
  [3]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008,(5):16-19.
   Abstract:As the basic theory of electronic and electrical disciplines,.By drawing on the CDIO thought,this paper designs a bilingual course "Electromagnetics" (electromagnetic field and electromagnetic wave) for the bilingual course of communication engineering in our school.It designs a three element system model including the achievement of course teaching goal,the optimization of the teaching link and the feedback of the course assessment.
  Key words:electromagnetic field;personnel training;CDIO
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