基于CDIO创新理念的工程实训教学体系优化建设

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　　[摘 要]文章介绍了高校工程实训教学现状，以内蒙古科技大学电工电子实训教学体系改革为切入点，针对目前学校工程实训课程内容陈旧、形式单一、趣味性差的教学现状及其存在的问题，工程训练中心做了一些尝试：提出了基于CDIO创新理念培养目标，构建CDIO的实训教学项目和教学模式，搭建高校大学生的现代工程实训平台。通过对实践教学内容、方式和考核评价制度的改革， 提高学生的动手动脑能力、创新能力与综合素质和实践教学质量。
　　[关键词]CDIO;创新理念;电工电子;教学实践
　　[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）08-0062-04
　　课程体系是否合理直接关系到人才培养的质量。为适应社会对应用型人才不断变化的需求，提高电工电子实训教学质量，电工电子实训教学需要不断进行改革。 通过实训课程训练，培养学生的工程素质、专业核心技术应用能力、工程设计实践能力及现代控制技术技能，使学生达到一定的技能水平。
　　一、高校工程实训教学面临的新情况分析
　　1.学生的实践能力、创新能力存在明显的差异
　　我国各地的教育水平及经济发展水平存在明显的地区差异，导致大学生入校时工程应用水平有较大差异。城市生源（尤其是经济发达地区的生源）的信息技术教育要好一些。而相当大一部分农村和县份生源的中学阶段信息技术教育薄弱，这类学生的信息技术基本能力亟待提高，不容忽视。
　　2.传统教学模式单一、落后
　　传统的教学观一直以知识为本、以教为中心，学生学习主要在老师的示范与指导下进行。这种“照图搭积木”式的教学模式，大大限制了学生自由发挥的空间。一些基础扎实、创新能力强的学生完成规定项目后仍感意犹未尽，还想做一些其他感兴趣的、实用性较强的实训项目往往未能如愿。这种传统的教学模式使学生的主体作用得不到充分发挥，教学方法与手段不能充分调动学生学习积极性，不利于培养学生的系统设计能力和创新意识。但随着社会的进步、科技的发展，我们的高等教育观也在发生着变化。我们逐步树立了以人为本、以学为中心的教学观，给学生更多的自主学习的权利，激发学生的学习积极性;在教会知识与教会学习上，以教会学习、发展学生的学习能力为中心。
　　3.知识信息化促使大学成为高素质创新型人才培养的主阵地
　　现代大学必须培养学生获取知识的能力、创造新知识的能力和可持续发展的能力。大学的人才培养目标必须由过去的知识教育转变为培养具有创新精神、创新思维及创造能力的高素质人才教育。高水平的研究型大学要成为创新型人才培养的主阵地。
　　4.信息技术的迅猛发展，要求工程实训教学内容必须不断更新
　　在传统社会里，社会信息量较少，知识更新速度慢，实训项目单一，大学所获得知识的有效性持续时间比较长。在知识经济时代，人们的交往空前频繁，知识更新日新月异，社会信息瞬息万变。随着高等教育改革的不断深入，尤其是随着计算机技术的发展，我们不得不对课程内容进行及时调整，以适应社会的需要。
　　5.教学处于从属地位的状况依然存在
　　工程技术学科是一门应用学科，实践是工程的核心，现在好多高校不重视实践教学，没有将工程教育的重心放在实践上，这在一定程度上限制了工程教育的发展。 德国和日本的工程教育向来以重视设计和理论联系实践的教育而著称。这些国家的工程技术的领先地位进一步证明了“工程回归实践”理念的正确性。创新是一个民族发展的灵魂，实践是创新的基础。接受工程教育要在实践中不断体验、总结、升华直至创新。
　　当今时代，工程实训教学不应当仅仅注重培养学生的实践应用能力，更应注重培养其创新能力。其目的是将创新理念植入学生的头脑里，让学生能够提升获取新知识、新技能及其应用能力。
　　二、实训教学现状分析
　　内蒙古科技大学是以工科为主的综合性大学。工程训练中心肩负着全校工科类学生基础工程训练的重要职责，有责任通过实训来提高学生的动手能力和创新意识。目前中心的电工电子工程实训项目已显得陈旧落后，与现代社会联系不紧密，教学模式传统，教学理念与以创新能力培养为核心的素质教育不完全吻合。其具体存在的主要问题有以下几方面。
　　1.实训对象范围狭窄
　　目前，我校工程实训教学仅面向全校理工类专业同一届学生（大二或大三年级学生）开设，授课对象范围狭窄，不能够实现大学四年不间断实训的教学目标。另外，我们的实训室还没有完全开放，不能给各年级中一些创新能力较强的学生提供一个良好的平台。
　　2.教学思想传统，创新理念有待落地生根
　　教师教学一直以传统的传授知识为主，没有完全由知识教育转向以培养创新能力为主的素质教育，不能将工程实训与创新能力培养紧密联合起来，其创新理念有待增强。
　　3.教学的方法与手段不能充分调动学生学习积极性
　　多年来，以教师为中心的教学观念形成了传统的教学模式和教学方法，教师发挥着主体作用。教师讲得越细，信息量就越无法扩充。填鸭式、保姆式的教学使得教师辛辛苦苦，学生受益却不多。
　　4.课程设置不能激发学生自主创新的欲望
　　我校工程训练中心面向全校理工科学生所开展的电子工艺实训十几年来一直以组装调试收音机项目为主， 实训內容已显得陈旧;2010年起尝试将室内配线纳入实训内容当中，给工程实训注入新鲜血液，但内容偏少，略显简单，不能紧跟时代步伐。
　　
　　总之，该课程内容偏少且工程背景不强，应用性较差，与当前社会生活联系不紧密，不能充分调动学生的学习主动性。
　　5.各实训模块时间长短差距大
　　电工电子实训时间为每年36周，全校实训学生分为18批，也就是说每个学生实训2周（除去教师学习1天，学生上课时间为9天）。共3个模块，各模块时间安排如下：电子实训（组装调试收音机）为8天，电工实训（室内照明）为1天。 　　电子实训时间有些长，教学不紧凑，略显拖沓;电工实训由于内容偏少，故实训时间略短，应充实其教学内容。
　　工程训练中心担负着全校工科类学生基础工程训练的重要职责。本文围绕中心培养具有较强工程实践能力和创新意识的应用型专门人才的办学思路，结合我校教学现状，提出电工电子实训现代模块化教学体系改革方案。
　　三、CDIO创新理念项目法的提出
　　CDIO是目前高等教育工程领域非常流行的一种教育理念，CDIO教育模式包含Conceive（构思 ）、Design（设计 ）、Implement（实施 ）和 Operate（运作 ），这一模式将知识、技能和素质的培养紧密结合起来 [1-2]。让学生从产品研发到运行的生命周期学习工程的理论、技术与经验。CDIO 的理念是尽可能采用接近工程实际的综合性设计项目进行教学。项目式教学法是指一种以师生共同完成一个项目为目的来安排教学活动的方法。其显著的特点是以项目为主线，教师为引导，学生为主体，可充分体现 CDIO 注重学生实践能力培养的教学理念[3-7]。
　　将基于CDIO 理念的项目式教学法[8-10]引入电工电子实训课程中，有利于培养学生的自主学习能力、信息分析综合能力、创新意识、动手能力、表达能力和团队合作精神。而且在项目实现过程中进一步提高教师的水平和实际应用能力，使教师具备完成一个项目所涉及的专业理论和专业技能。
　　四、研究与改革的内容与目标
　　1.研究、分析当前多所高等院校的实践教学环节，既秉承传统又与时俱进，依据CDIO创新理念，优化我校电工电子实训课程的教学内容
　　教学内容的确定与实施需要创新的教育理念指导。对内容的选取要难度适中，让学生既有新奇感又有成就感，促使学生产生浓厚的兴趣，自觉地探寻更深层次的知识。毕竟知识太难学生就会望而却步，太易又会令其滋生自大思想，产生学不学都无所谓的心态。要接近工程实际，应用性強，否则不能引起学生的兴趣。
　　改革教学内容不是一蹴而就的事情，我们要采用积极稳妥的方式推进，所以中心决定在现有实训课程的基础上进行优化丰富。电子工艺实训保留半导体传统的调试、组装、焊接项目，同时增加现代电子工艺项目。在电工电子实训中我们将机电仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，学生可自行设计电路，设置参数，通电实验，在显示屏上看到直接显示的实验结果。例如照明灯的控制就有好多种情况：在传统的室内照明线路中，学生搭建的电路正确，白炽灯正常点亮;电路短路，灯则不亮;如果所给电压大于额定电压，白炽灯则会亮一下再熄灭。学生也可以运用PLC控制知识，对音乐喷泉的彩灯、交通信号灯等进行自行设计，让学生既能增加学习的趣味性，又能拓宽知识面和培养创新思维，提高学习效率，还能减少教学设备的投资。
　　利用模拟仿真技术进行理论教学，可以将复杂问题简单化，抽象问题形象化，理性知识感性化，让学生在学习理论时不感到枯燥，在不断的探索中学习。同时有利于减少教师对实验课安全问题的担心，也能缓解由经费的不足导致很多实验不能完成的难题。
　　2.改革传统的实践教学模式，构建CDIO创新理念培养目标下的电工电子实训教学模式
　　CDIO项目实训法是基于工程环境或模拟工程环境下的一种专业技能训练活动。其主要内容是以具体的“工程项目”作为实践的载体，在一个比较真实的工业环境或模拟环境下，对特定项目进行设计与施工，从而使学生掌握相关专业实践技能的一种新型的实践教学方法。在电工电子实训中，我们模拟真实工程环境下的某种具体任务，让学生独立思考，亲自设计，充分发挥想象力。对于简单的任务，学生可以单独做，复杂一些的分成小组，大家相互探讨，这样不仅可以找到解决问题的多种路径，提升创新能力，也有利于团队意识的培养。该项目教学法实现了三个中心的转变：由以教师为中心转变为以学生为中心，以课本为中心转变为以项目为中心，以课堂为中心转变为以经验为中心。
　　为了充分发挥学生的主观能动性，教师在授课时只需点出相应的知识点，呈现的作品完全要学生自己去构思、设计，然后修改、调试并进而运作。
　　3.同步改革教学策略，探索与新型课程体系相适应的有效的教学手段与方法
　　教师必须抛弃师道尊严的传统观念，以学生为本，认识到学生才是教学的主体;必须尊重学生的人格，树立正确的学生观。改变传统教学中“我讲你听”的灌输模式，对教学过程、教学组织形式等进行整体设计，实现向启发式、互动式、研讨式、探究式等授课方式的转变。可运用PPT课件、音频资料、视频短片等现代化的教学设备与教学手段，增加学生的感性认识，吸引学生的注意力。也可多应用案例分析、小组讨论等多种教学方法，活跃课堂气氛。此时，学生不再是被动的知识接收器，而是主动参与者，在问题探究、专题讨论和案例分析等环节中发挥主体作用。
　　4.结合我校实训教学的特点及现状，合理安排多模块间教学实践课程
　　当前电工电子实训各模块的时间分配为电工[∶]电子=1[∶]8，我们适当压缩电子的实训时间，同时增加电工的实训内容，更新计算机设备及配置，以满足现代实训要求。教学改革涉及教学资源、师资力量、教学计划等多个方面，需要稳步进行。改革后电工、电子实训模块时间分配为电工[∶]电子=1[∶]2，缩小了各模块之间的时长差距，工作量相对均衡。
　　5.建立合理的电工电子实训成绩考核制度
　　之前的模块间所占分值差距大，电工[∶]电子=1[∶]9。由于半导体所占分数达90分，学生只要做好收音机实训就可及格，拿到学分，因此出现了学生不参加其他模块实训的现象。随着实训内容、学时和难度的变化，成绩考核制度也要做相应调整，使其更加合理。
　　实训课程的考核方式应倾向于实践考核，考核制度也可参照专业技能鉴定的考核方式进行。或者直接让学生参加职业技能鉴定，并将其鉴定成绩作为电工电子实训考核成绩。 　　6.建立开放式的实训平台，培养学生的科技创新能力
　　CDIO 理念为培养大学生的科技创新能力提供了新路径[11]。开放实验室就是提供一个发挥个人潜能的实验环境，适应不同水平和能力学生的个性要求， 给学生以选择、创造、表现、提高的机会。它由学生自我管理、自我服务，完成自己设计的小实验、小制作、小发明。此实验室形式可满足不同年级学生共时开展实践活动，对提高学生独立思考和独立操作能力以及培养学生对实验的兴趣都是必要的。开放型实验室鼓励学生参与科研活动和大学生创新比赛，激发了学生创新的积极性，同时也提高了学校的知名度。
　　五、结束语
　　本文介绍了高校工程实训教学现状，并通过对我校工程训练中心电工电子实训课程教学现状进行分析，秉承传统，与时俱进，按照CDIO创新理念培养目标，与以学生为中心的探究式的项目法相结合，构建CDIO的实训教学模式，确立一套适合我校教学实际的基于创新理念的工程实训教学课程体系的建设方案。对教学内容、方法及考核评价制度等方面进行全方位的优化改革，切实地提高我校理工科学生的实践动手能力、信息素养能力、创新思维能力和就业竞争力，提高了实践教学质量。
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