基于CDIO教育理念的大学物理教学改革的思考

摘要：CDIO是工程教育的一种先进理念，所讲的构思、设计，都是跟思维密切联系，而实践、运作，即突出了实践性这一特点。科学的思维和实践能力分别都可以通过"大学物理"和"大学物理实验"课程教学加以培养和提高。通过对CDIO教育模式的理解与解读，结合大学物理及大学物理实验课程的现状，探索课程改革的方法和目标。

关键词：大学物理;CDIO;教学改革

物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转化规律的科学。物理学的研究对象是具有极大的普遍性，它的基本理论渗透在自然科学的各个领域中，应用于工程技术的许多部门，并对现代工程技术的发展起着重要的先导作用。

1.CDIO工程教育模式

CDIO是近年来国际工程教育改革的最新成果，CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)，四个英文词的首字母构成。其主要内容是通过高等工程教育，按照CDIO培养大纲使毕业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。构思—设计—实现—运作，它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。

2.现状及改革目标

从上世纪末，大学教育由精英教育向大众化教育转化，随着教育规模的扩大，层次的多元。学时数的减少，社会对人才实际需求的变化，工科物理课程教学中涌现出许多问题，面临着越来越多的问题和挑战。许多院校都在对工科物理进行积极的改革，从课程体系、课程内容、教学方法、教材建没等方面进行探索，取得一定效果。但在课程改革中很多的课程体系和内容偏重理论知识，使所培养的高等工程技术人才在个人素质、人际能力等方面存在明显不足。而这些内容正是社会上对高等工程技术人才所特别强调的因素，反映了我国在工程人才培养上存在的一些问题，需要尽快进行工程教育改革。作为工科院校的重要基础课程其改革也应与工程教育改革一致，与学校的教育教学改革一致。在此背景下，结合学校工程人才的培养目标，对工科物理的改革进行一定的探索和实践。

3.更新教学理念、重组教学思路

CDIO是工程教育的一种先进理念，所讲的构思、设计，都是跟思维密切联系，而实践、运作，即突出了实践性这一特点。科学的思维和实践能力分别都可以通过"大学物理"和"大学物理实验"课程教学加以培养和提高。因此在CDIO先进的教育理念指导下，将知识、能力、素质的培养紧密结合，理论、实践、创新融为一体，采用先进的教学方法，构建符合学校新的人才培养模式的课程体系。

3.1 构建了新的课程体系

围绕学校人才的培养模式和目标，对照CDIO教学目标的具体评价方法，对基础知识、工程推理、解决问题、系统思维、道德与职业技能、团队精神和交流等方面进行全面研究。确定课程的教学目的和学生必须掌握的知识与技能，构成新的课程教学体系和内容，以及课程教学文件(教学大纲、授课计划、课程简介等)。

继续加强"大学物理"和"大学物理实验"两门课的整体系统改革。以"基本物理知识学习+能力和素质培养"为课程教学目标，构建以"力学、振动和波、热学、电磁学、光学、近代物理的课程理论教学体系，梳理基础知识点确保大学物理的核心内容。适当降低数学推导和应用的难度，注意阐发物理思想和拓展物理知识的宽度，注重培养学生的理工素养、基础理论、应用能力和科学精神，实现学习知识、培养能力和素质的课程教学目的。"大学物理实验"课程构建了"金字塔式"的层次化物理实验课程教学体系和内容，在课程体系上实现理论与实践教学的有机结合。

3.2 注重大学物理内容与专业结合

基础课与专业相结合，这已是现代高等教育中必须考虑的问题。如何既能保证物理学本身的系统性、全面性，又能紧密而有效地与专业的特点相结合，与当代物理学的发展动态及专业发展的方向相结合，这是一个值得认真研究的问题。特别是对高等工科院校，探讨基础课与专业结合的教学模式很有必要。

依专业制定教学计划。我们查阅了开设大学物理课的相关专业的课程设置情况，找出了与大学物理课相关联的科目和课程内容，有针对性的调整大学物理课对该专业的授课计划，在保证基本的大学物理教学体系的情况下，根据专业特点进行不同内容的教学侧重，为专业的后续课程做好必要的理论铺垫，并用8 %左右的学时加入专业结合单元及专业专讲内容，对不同专业作不同的选题，选题方向为当代物理技术与专业结合的应用成果及前沿动态。同时也要注意保持大学物理自身的系统性和全面性，搭建好基础平台，以适应学生不同方向发展的的需要。

3.3 研究和采用与CDIO教育理念一致的教学方法和手段，培养学生掌握知识的积极性和主动性，将知识、能力、素质，理论、实践、创新的培养通过先进的方法得以落实。

结束语：

经过教学实践发现，革新后的"大学物理"课程教学内容和教学体系，使学生的素质教育得到了加强，课程体系整体上更显精练，但内容却更加丰富，设计的知识面广泛，既顺应了21世纪现代化教育发展的要求，又切合我院推行的CDIO工程教育教学模式。这还有效地缓解了学时少、内容多的矛盾，保证了教学任务的完成和从经典物理到现代物理的教学思路;在注意传统理论系统性的同时，更给教学留有足够的空间来横向拓展教学内容，融人一些与现代科学技术相关的内容和前沿课题，开阔学生视野，提高学习兴趣，使基础教育与素质教育能有机地结合。从而形成一门集经典与现代为一体的、既能反映理论系统性又能体现素质教育性的"大学物理"课程。 转换教学思路、改变教学方法后，学生也普遍认为新的教学方法有助于知识的学习和能力的培养。

在新的培养模式下，还需要加快培养和提高教师CDIO能力，建设一支具有工程教育能力的师资队伍，以及建设具有CDIO特色的教学资源。探索出一种在大众化教育背景下，适合于CDIO工程教育模式的工科物理基础课程教学模式。

参考文献：

[ 1] 倪新蕾. 大学物理实验教学改革的回顾与思考[J ].中山大学学报, 2006.

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