彭傳正

(廣東白云學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 廣東 廣州 510450)

CDIO代表構(gòu)思(conceive)、設(shè)計(jì)(design)、實(shí)施(implement)、運(yùn)行(orerate).把CDIO理念貫穿到大學(xué)物理教學(xué)中，通過設(shè)置大學(xué)物理各級項(xiàng)目構(gòu)建學(xué)生的知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的能力，有著比傳統(tǒng)教學(xué)模式更好的效果.

1 CDIO理念

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果.從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2 000萬美元巨額資助，經(jīng)過4年的探索研究，創(chuàng)立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的國際合作組織.

CDIO理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)，全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測評的12條標(biāo)準(zhǔn).

2 大學(xué)物理的知識體系和任務(wù)要求

《大學(xué)物理》是理工類各本科專業(yè)的公共基礎(chǔ)課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的基礎(chǔ).本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生獲得包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動光學(xué)和近現(xiàn)代物理的基本理論、基本知識和基本技能.

2.1 教學(xué)改革的目標(biāo)

本項(xiàng)目以促進(jìn)教學(xué)為中心，以加強(qiáng)應(yīng)用為目的，探討新的教育教學(xué)理念，建立在《大學(xué)物理》課程基礎(chǔ)之上，研究在《大學(xué)物理》教學(xué)中如何加強(qiáng)學(xué)生能力的培養(yǎng)，如何更好地服務(wù)于學(xué)科和專業(yè).

在項(xiàng)目研究中緊抓課堂教學(xué)這個(gè)中心環(huán)節(jié),結(jié)合素質(zhì)教育的精神實(shí)質(zhì),開展優(yōu)化大學(xué)物理教學(xué)的研究,是有效地推進(jìn)素質(zhì)教育在大學(xué)物理教學(xué)中得以實(shí)施的關(guān)鍵.要把大學(xué)物理課堂教學(xué)作為一個(gè)整體性的師生相互作用的動態(tài)過程來研究,讓大學(xué)物理課堂教學(xué)煥發(fā)出生機(jī)和活力.大學(xué)物理難學(xué)是由來已久的問題,除了課程本身較難，學(xué)生的基礎(chǔ)有所下降外,沒有優(yōu)化教學(xué)過程也是原因之一.過去的大學(xué)物理教學(xué),注重知識傳授而忽視能力培養(yǎng),注重教師的教而忽視學(xué)生的學(xué),強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)地位而忽視學(xué)生的主體地位.因此,優(yōu)化大學(xué)物理教學(xué)過程已是亟待解決的問題，這也是CDIO理念的要求.

2.2 教學(xué)改革的內(nèi)容

本項(xiàng)目是基于CDIO理念具體設(shè)計(jì)《大學(xué)物理》課程，任務(wù)包括編寫符合CDIO理念的《大學(xué)物理》課程教學(xué)大綱，構(gòu)建符合CDIO理念的《大學(xué)物理》課程的知識體系，提出符合CDIO理念要求的《大學(xué)物理》課程考核方法.

2.2.1 知識體系的重構(gòu)

在知識體系重構(gòu)上，我們繼續(xù)保留力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近現(xiàn)代物理5部分.但在力學(xué)部分和電磁學(xué)部分，以項(xiàng)目為主線來覆蓋知識體系.

在力學(xué)部分，主要設(shè)置8個(gè)項(xiàng)目.

(1)平動模型和參考系的建立.

(2)平動物理量的關(guān)系.

(3)升降機(jī)和跳傘模型的分析.

(4)漏斗漏沙的分析.

(5)嫦娥奔月的能量分析.

(6)電扇的轉(zhuǎn)動分析.

(7)太陽和行星.

(8)CDIO項(xiàng)目：力學(xué)在生活或?qū)I(yè)中的應(yīng)用.

在電磁學(xué)部分，主要設(shè)置9個(gè)項(xiàng)目.

(1)電偶極子.

(2)靜電屏蔽和靜電除塵.

(3)壓電效應(yīng).

(4)電磁炮.

(5)霍爾效應(yīng).

(6)鐵磁材料.

(7)發(fā)電機(jī)與電動機(jī).

(8)磁懸浮列車.

(9)CDIO項(xiàng)目：電磁學(xué)在生活或?qū)I(yè)中的應(yīng)用.

以上兩部分中，CDIO項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容主要是，通過對某個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行研究開發(fā)的過程，實(shí)現(xiàn)學(xué)生初級的“做中學(xué)”，對構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行有一個(gè)全過程的、綜合性的、初步的了解，建立工程的基本概念，并以這一過程加強(qiáng)對該部分知識的了解和興趣.

2.2.2 CDIO項(xiàng)目的設(shè)置

主要通過上述的兩個(gè)CDIO項(xiàng)目來訓(xùn)練與培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力及綜合素質(zhì)，并通過項(xiàng)目要求來規(guī)范學(xué)生.

從知識要求到能力要求，從課堂授課到考核方式，均與傳統(tǒng)的《大學(xué)物理》課程要求不同.

2.2.3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革

依據(jù)CDIO理念提出了實(shí)驗(yàn)物理的設(shè)想，對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改進(jìn).根據(jù)CDIO模式，開設(shè)了4人一組的兩個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是“導(dǎo)熱系數(shù)的測量”實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)是“磁阻效應(yīng)的測量”實(shí)驗(yàn).在這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用基于CDIO模式的新方法，如項(xiàng)目教學(xué)和學(xué)習(xí)方法，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的能力和素質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力、交流溝通的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神等.多次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體驗(yàn)表明，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中獲得應(yīng)有的能力培訓(xùn)，取得了較好的教學(xué)效果，完全達(dá)到了項(xiàng)目的預(yù)期效果.

CDIO教學(xué)大綱對個(gè)人能力和素質(zhì)的要求中，強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)的探索和知識的發(fā)現(xiàn).在實(shí)驗(yàn)的研究過程中，筆者指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)方法探索和實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)，改進(jìn)的新型測量儀器和實(shí)驗(yàn)方法，測量精度更高，測量的范圍也擴(kuò)大了.在不久的將來如果能夠得到廣泛應(yīng)用，將為社會獲得很大的經(jīng)濟(jì)效益.

3 教學(xué)方法改革

教學(xué)方法包括教師教的方法(教授法)和學(xué)生學(xué)的方法(學(xué)習(xí)方法)兩大方面，是教授法與學(xué)習(xí)方法的統(tǒng)一.教授法必須依據(jù)學(xué)習(xí)法，否則便會因缺乏針對性和可行性而不能有效地達(dá)到預(yù)期的目的.但由于教師在教學(xué)過程中處于主導(dǎo)地位，所以，在教法與學(xué)法中，教法處于主導(dǎo)地位. 我們對于教學(xué)方法的改革就是以學(xué)生為中心，以教學(xué)質(zhì)量為中心，以教學(xué)效果為中心.

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，主要采取講授法和討論法兩種教學(xué)法.我們經(jīng)過研究，基于CDIO理念，在大學(xué)物理教學(xué)中主要采取任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法和自主學(xué)習(xí)法.

3.1 教學(xué)方式改革

教學(xué)方法不同于教學(xué)方式，但與教學(xué)方式有著密切的聯(lián)系.教學(xué)方式是構(gòu)成教學(xué)方法的細(xì)節(jié)，是運(yùn)用各種教學(xué)方法的技術(shù).任何一種教學(xué)方法都由一系列的教學(xué)方式組成，可以分解為多種教學(xué)方式.另一方面，教學(xué)方法是一連串有目的的活動，能獨(dú)立完成某項(xiàng)教學(xué)任務(wù)，而教學(xué)方式只被運(yùn)用于教學(xué)方法中，并為促成教學(xué)方法所要完成的教學(xué)任務(wù)服務(wù)，其本身不能完成一項(xiàng)教學(xué)任務(wù).

教學(xué)方式是指教師在要求學(xué)生獲取知識，提高能力，獲取學(xué)習(xí)方法的過程中所采用的方式.包括談話式、談?wù)撌健w納式、講授式、重難點(diǎn)講授法、實(shí)踐活動式等.

在傳統(tǒng)物理教學(xué)方式中，主要采取談話式和重難點(diǎn)講授法.我們經(jīng)過研究，基于CDIO理念，在大學(xué)物理教學(xué)中主要是談話式和實(shí)踐活動式.

3.2 教學(xué)手段改進(jìn)

教學(xué)手段是師生教學(xué)相互傳遞信息的工具、媒體或設(shè)備.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)手段經(jīng)歷了口頭語言、文字和書籍、印刷教材、電子視聽設(shè)備和多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等5個(gè)使用階段.

現(xiàn)代化教學(xué)手段是與傳統(tǒng)教學(xué)手段相對而言的.傳統(tǒng)教學(xué)手段主要指一部教科書、一支粉筆、一塊黑板、幾副掛圖等.現(xiàn)代化教學(xué)手段是指各種電化教育器材和教材，即把幻燈機(jī)、投影儀、錄音機(jī)、錄像機(jī)、電視機(jī)、電影機(jī)、VCD機(jī)、DVD機(jī)、計(jì)算機(jī)等搬入課堂，作為直觀教具應(yīng)用于各學(xué)科教學(xué)領(lǐng)域.因利用其聲、光、電等現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)輔助教學(xué)，又稱為“電化教學(xué)”.

4 考核方式改革

4.1 理論課程考核

考核類型：考試.

考核形式：開卷、筆試.

4.2 CDIO項(xiàng)目考核

項(xiàng)目的考評分為兩大部分,第一部分是研究記錄，通過這個(gè)過程鍛煉學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我管理的能力；第二部分是成果匯報(bào)，通過此過程鍛煉學(xué)生傳播知識的能力(交流溝通).

5 結(jié)論

通過項(xiàng)目的設(shè)置和運(yùn)行，讓學(xué)生在做中學(xué)，既鞏固了學(xué)科知識，又鍛煉了學(xué)生的能力，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，效果很理想.實(shí)踐證明，CDIO理念是吻合現(xiàn)代教育要求，行之有效又具有可執(zhí)行性的方法，值得借鑒和推廣.

參考文獻(xiàn)

1 顧佩華，陸小華，沈民奮.CDIO大綱與標(biāo)準(zhǔn).汕頭:汕頭大學(xué)出版社，2008

2 陸小華.CDIO一體化課程體系的特點(diǎn)與設(shè)計(jì).CDIO工程教育模式試點(diǎn)商校骨干教師培訓(xùn)班，2009

3 王根平,等.基于CDIO的《檢測與傳感器原理》課程設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐.計(jì)量與測試技術(shù),2011,38(1)