基于CDIO教育模式下的工科大学物理教学改革的思考

基于CDIO 教育模式下的工科大学物理教学改革的思考收稿日期：2017-11-25基金项目：2015年四川省教育厅教改项目《工科背景院校物理学的支撑作用教学改革研究》资助；2015年西华大学校级教改项目《以卓越工程师教育培养计划为导向，大学物理教学改革的课程建设实践》资助；2016年西华大学应用物理特色专业项目资助；2017年西华大学物理教学团队建设项目资助作者简介：王时建（1965-），男，四川人，西华大学理学院大学物理教学部主任，副教授，研究方向：大学物理，电子技术方面的教学与研究；吉驭嫔（1982-），女，四川人，西华大学理学院讲师，博士，研究方向：信息光学和计算物理。

一、引言高等教育承担着培养高级专门人才、发展科学技术文化、促进现代化建设的重大任务，为全面提高高等教育质量和提升人才培养水平，创新人才培养模式势在必行。

为适应现代化社会对工程技术人才的需求，包括我校在内的一些工科院校正在推行工程教育改革，转变教学理念，创新教学模式，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学方法。

大学物理是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课，在培养科学思维方式与科学素养、工程能力与工程素养等方面起着引领性作用，它必须进行面向工程教育的教学改革。

如何将工程教育模式与《大学物理》课程相结合，怎样在《大学物理》课程中引入工程教育理念与工程教育方法，怎么才能以大学物理课程为载体去实现学生物理知识、工程能力与科学素质的培养，面对这些问题，我们可以试图从理论知识与工程应用的联系入手，以工程与应用为教学背景，进行大学物理教学改革。

同时，物理学是源于自然与生活的科学，与整个世界和人们生活都密切相关，与各种科学技术与工程应用紧密联系，这使我们在教学中不断地思考如下的一些问题：如何将现实的生活与应用和物理课本相结合，如何使学生感受到鲜活的物理现象，如何让学生学会以物理的眼光来审视自然与生活，我们可以尝试着在这些方面做一些努力，让学生在生活与应用的背景中学习物理，将学到的物理知识用来解决身边的问题，这样既能收获物理知识，又能体会知识的乐趣，更能感受知识带来的启示。

二、工科大学物理教学现状分析物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动方式及其相互转化规律的学科。

大学物理是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。

该课程所讲授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。

大学物理作为工科院校学生的一们必修基础课程，在培养科学思维方式与科学素养、工程能力与工程素养等方面起着引领性的作用，必须进行面向工程教育的教学改革。

如何将工程教育模式与大学物理课程相结合，怎样在大学物理课程中引入工程教育理念与方法，怎么才能以大学物理课程为载体去实现学生物理知识、工程能力与科学素养的培养，面对这些问题，我们试图从理论知识与工程应用的联系入手解决这样的问题。

大学物理教学的好坏，关系到我校每年4000余名理工科本科生的专业基础素养，对贯彻“加强基础，拓宽口径”的人才培养方针有着十分重要的意义。

而在大学物理教学中，始终贯穿的“不屈不挠，重视实践，相信真理”的科学精神，对于学生树立正确的世界观、人生观起着潜移默化的作用。

面对扩招，新专业的不断建立，学生规模迅速扩大，教师师资力量的不足，以及学生基础差、教师年青化等因素，对大学物理提出了新的课题，传统大学物理的教学内容过细过难，以抽象理论为主，缺乏案例分析，使得学生提不起兴趣，更不能引导学生思考。

传统大学物理以传授知识为主，而我们更应该培养学生实际工程问题的分析解决王时建，吉驭嫔（西华大学理学院，成都610039）摘要：本文从大学物理课程实际出发，提出基于CDIO 教育模式下的教学手段，将CDIO 全球工程教育理念的构思，设计，实验和运作四个阶段内容作为该课程的核心，结合大学物理的现状，探索课程改革的方法和目标，培养学生的工程意识和创新能力。

关键词：大学物理；CDIO ；教学改革中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）29-0102-02Based on CDIO Education Mode,The Tthinking of Physics Teaching Reform in Engineering UniversityWANG Shi-jian,JI Yu-pin(School of Science,Xihua University,Chengdu 610039,China)Abstract:In this paper,based on the practice university physics course,based on CDIO education mode of teaching means,the CDIO engineering education concept of global conception,design,experiment and operation four stages as the core of the course content,combined with the status quo of college physics,explore the method and the target of curriculum reform,cultivate the students'engineering consciousness and innovation ability.Key words :university physics;CDIO;teaching reform思维。

随着各学科专业培养计划的调整优化，计算机技术的日益更新，网络系统的普遍使用，《大学物理》教学改革和课程建设必将面临着新的问题与挑战，国内外的实际教学经验表明，CDIO 工程教学理念和方法满足工科大学物理教学过程中各环节的教学要求，因此当前的CDIO 工程教育理念成为应对挑战的有效措施之一。

三、CDIO 工程教育模式概述CDIO 工程教育模式是由美国麻省理工学院会同瑞典三大所著名大学倡导，与工业界共同合作创建的工程教育模式，并获得2011年度美国国家工程院（NAE ）颁布的“戈登奖”。

其主要内容是通过高等工程教育，按照CDIO 培养大纲使学生在四个层面达到预定的目标，即工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力。

通过构思—设计—实现—运作，描述了产品和系统生命周期的发展和部署。

学生在参与这一生命周期的过程中打好专业棊础，注重培养工程应用能力、工程协作交流能力、工程技术的自我提升能力，从而培养出具备终身学习能力的高素质国际化工程师。

四、针对大学物理教学方法及手段改革的思考CDIO 是工程教育的一种先进理念，这种模式强调工程教育必须回归工程，坚持工程人才“知识、能力、素质”的协调发展，着重基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面的能力培养，突破了传统的以知识传授为主的人才培养模式，更加适应业界对工程人才的需求。

（一）教师课堂讲授1.以培养学生的思维能力、推理能力为目的，讲解物理与工程相关的基础知识，教师不再是灌输知识，而是采用引导与启发的方式，带领学生一起去理解知识、分析和体会物理思想与科学方法。

2.教师以工程应用解析培养学生工程推理和解决问题的能力，以基于与物理知识紧密联系的工程应用问题解决的剖析，让学生掌握工程与应用中的物理以及知识应用的方法，理解工程需求是科学发展的动力，科学知识是应用的理论依据与指导。

（二）课堂讨论1.课堂讨论以培养学生的思维能力、交流能力为目的，教师根据教学内容设置系列的教学问题，学生预习后，由教师组织开展学习讨论，变学生的被动学习为主动参与的探究式学习，强化主动获取知识的意识与方法。

2.教师对学生小组布置学习与演讲任务，然后在课堂上由学生来组织课堂教学，分小组进行演讲，培养学生的团队协作能力，口头交流能力使学生体验从知识学习到知识理解、再到知识交流的全过程。

3.根据学生知识与能力现状，选适当课本内容让学生自学，提交自学报告，使学生掌握自学的方法，锻炼学生自主学习的能力。

（三）课外专项训练1.根据学习的物理知识，学生分小组设计一个与工程实例紧密联糸的问题（如装置、器件或功能系统等），并结合生产与应用实际，评估其可行性、创新性与应用价值，锻炼和提高学生分析问题和解决问题的能力。

培养学生的系统思维能力，团队协作能力，工程构思与设计能力。

2.结合学习的物理知识，学生分小组提出一个实验研究方案，包括实验题目系统设计、实验装置、实验方法与实验结果预测等，使学生掌握实验研究方法及其与理论研究的关系。

3.教师与学生，根据教师的专业优势和学生的兴趣、能力点，共同决定小论文的题目，使得学生能精心撰写一篇有想法和创意的物理小论文，锻炼学生的综合能力。

五、结束语教学改革是一个长期的过程，它需要不断总结教学实践中的经验和教训，不断完善旧的教学方法，探索新的教学思路，才能切实地提高学生的实践能力，实现培养应用型人才的长期目标。

总之，因为工科各专业对大学物理教学要求的侧重点不同，而且近年来高校扩招的学生知识、能力和素质参差不齐，我们教育工作者要推进基于CDIO 工程教育模式的大学物理教改，需要冒着一定风险。

因此，我们将在现有条件的基础上，尽量满足各专业对大学物理课程的特殊需求，尽量以学生的理解水平调整教学要求，循序渐进地进行改革，期望能切实地实现学生获益、学校满意和社会得利的三赢局面。

参考文献：[1]陶勇芳,商存慧.CDIO 大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006,(11):81-83.[2]张璇,李彤.结合CDIO 教育理念与案例教学进行教学探索与实践[J].教育与教学研究,2008,(24):155-157.[3]姚青荣,等.工科大学物理改革的研究[J].教学研究,2009,32(3):59-61.。