曾 琦，雷 勇，沈晓东

（四川大学 电气工程学院，四川 成都 610065）

一、背景介绍

2018年，教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》指出：“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，探索泛在、灵活、智能的教育教学新环境建设与应用模式”［1］。基于教育信息化背景，以课程为基础，将线上的网络教学与线下的课堂授课有机结合，构建混合教学模式成为当前教学改革的重点［2-3］。教育信息化下，“电工电子学”课程已于2017年率先进行了混合式教学改革，且于2017—2019年进行了混合教学模式的初步尝试，并取得了良好的效果。通过课堂讲授和线上学习相结合的方式进行了SPOC教学改革，促进了电子化学习环境下的自主学习与课堂学习环境下的合作学习相互结合和互补，一定程度上调动了学生学习的参与意识，提高了教学效果，初步积累了混合式教学经验，探索了其实施方法。在已取得的成绩的基础上，需要根据教学对象的特点进一步深化教改过程，升华教改成果。面向非电专业授课的“电工电子学”课程，教学对象除了对电工理论有要求外，对电工理论在实际中的应用有更多需求和侧重，因此在教学中需更加注重理论与实际的结合及“电工电子学”课程的工程应用性。因此，本课程引入国际工程教育专业改革的成果——CDIO工程教育理念，采用PBL教学方式，将两者相结合，实施以知识体系化构建为基础、以理论与实践结合为目标的课程教学改革实践，以期达到更好的学习效果。

二、基于CDIO-PBL的混合式教学

当今，教育信息化的意义和作用进一步得到肯定，教育信息化加速发展，信息化将不再仅仅是课程建设的应用手段，而是转向课程内容与信息化应用手段相融合、线上教学与课程实践相融合的全方位融合创新阶段［4-7］。此外，随着对创新型人才和复合型高级工程技术人才的需求大幅度增长，2016年教育部提出了新工科建设，培养学生解决复杂工程问题和创新能力是工科高等院校面临的首要问题［8］。为了改变工科高等院校的教育观念和教学模式，教育部开展了中国工程教育专业认证、CDIO特色专业建设、新工科建设、卓越工程师培养计划等多项工程教育改革项目，重点在引导工科高等院校培养学生的知识综合运用能力、自主研究思维能力、动手操作能力和创新思维能力。CDIO工程教育理念是近年来国际工程教育专业改革的成果，是将构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）融为一体的新型工程教育模式［9-10］。这种教育模式以案例开展课堂教学，在教学过程的实施中培养学生的自学能力、分析和解决问题的能力及创新能力。问题驱动教学（Problem-based Learning，PBL）是一种以学生为中心、以实际工程问题为学习起点、以问题的解决为核心来规划学习内容，让学生围绕问题寻求解决方案的一种教学方法［11］。本课程将CDIO工程教育理念采用PBL方式具体实施，两者相结合，研究基于CDIO-PBL理念的“探究式—小班化”教学模式，依托多样化的信息技术和手段，加强学生对知识的检索、查阅、自学和综合运用能力，该教学模式有助于培养学生的工程意识和创新意识，有助于提高学生的动手能力和解决问题的能力，提高新工科下学生的综合能力。

三、教学改革具体实施

教育信息化下基于CDIO-PBL理念“电工电子学”课程“探究式—小班化”混合式教学，采用多信息工具（电脑、手机、平板等）、多信息平台（慕课、学习通、腾讯会议、腾讯课堂）、多渠道和信息手段（QQ、微信等），打通预习、学习、复习、答疑各环节，充分促进课堂面授和线上课程、线上交流软件的融合，实现信息化教学模式，具体实施方案如下。

（一）反向设计，采用闭环教育模式制定教学目标

在课程教改过程中，基于教学对象及行业对毕业技能与素质的要求，从知识、能力、素质三个层面确立课程的教学目标。按照反向设计原则，采用倒推式的闭环教育模式设置课程，教学目标以知识为基础、以能力为中心、以素质为目标，兼顾三者统一及实用性，分阶段对成果进行评价。该模式以学生为中心，重理论、强实践、求创新，充分体现“知识、能力、素质”三维度的统一，探索创立学生参与、能力主导，致力于培养高素质应用型人才。

（二）构建探究式、渐进式教学过程

构建渐进式教学过程包括三个层面。

1.课堂教学模式改革：基于CDIO-PBL理念，进行“探究式—小班化”教学。

2.实验教学方法改革：进行线上和线下结合、验证型和设计型实验结合、仿真和实验结合的“三结合”实验教学。

3.线下学习方式改革：结合课程设计、第二课堂等，探索建立课外自主学习和创新体系。

（三）基于CDIO-PBL模式的课程教学实施

新工科教育强调培养学生的工程实践能力和创新精神，而能力的培养不是一蹴而就的，为此，将课程分解为“知识传授—能力培养—创新锻炼”的三个阶段，重新组织教学过程。

1.知识传授阶段。这一阶段通过混合式教学完成，分为线上和线下教学，均采用PBL模式。线上教学通过在学生线上学习前设置问题来引导学习。线下教学在每个知识单元开始前，首先提出一个设计任务，以激发学生的学习兴趣，引导学生在教学中主动思考哪些知识点可用于完成设计，同时根据不同专业设置不同的切入点，通过“探究式—小班化”教学实施讨论。

2.能力培养阶段。这一阶段主要在实验课程中完成。基于课堂教学中获得的知识，学生在实验室完成验证及设计性实验，锻炼动手能力。

基于CDIO-PBL思想，采用“任务驱动、情境创设、渐进培养”的教学模式，将教学过程分为五个阶段：（1）案例导入，展示学习目标；（2）案例为载体，在实践中学习知识；（3）小组合作，完成实验；（4）展示作品，分享经验；（5）反馈评价，梳理知识体系。在课前准备阶段，提出实验或设计要求，让学生产生主动学习的兴趣；在课堂教学过程中，通过实物展示的方式，围绕目标的实现讲解知识点，让知识变得有趣、具体；在课后，改变传统的单一通过做题来巩固知识的方式，引导学生自主动手，完成实验的设计与实现。

3.创新锻炼阶段。这一阶段主要在课程设计、第二课堂中完成，可采用两种方式：（1）对上一阶段中实验室完成的实验或作品给予改进或拓展；（2）给出一些具有一定难度的挑战性设计课题，将学生分成若干小组，采用组内合作、组间竞争的方法完成并进行展示。

整个教学过程采用正向实施，包括计划（P）、实施（D）、评价（C）和改进（A）四个环节，亦称PDCA教学。根据内容实施教学计划，通过机制约束实施过程。教师根据学生的学情和学习效果，分析整理归纳，反馈并改进教学方式方法。由此，通过在CDIO-PBL理念下实施教学，实现知识、能力、素质的培养，达到既定目标。

（四）设计多元化成绩评价体系

建立基于过程跟踪和多元指标的成绩评价体系，根据课程进度的不同阶段，采用“精确评价”和“模糊评价”、“过程评价”和“结果评价”、“学习态度评价”和“学习成果评价”相结合的手段，有针对性地设计考核内容。具体考核方式如下。

1.出勤、作业和课堂表现评价：在课堂教学阶段，基于学生的表现给出分数。如果学生积极参加课程设计等，还可以获得额外的加分。

2.项目完成情况评价：在实验和课程设计阶段，采用“组间互评、组内自评”的方式，首先由项目完成团队展示完成作品，由其他团队打出分数，该分数为团队总分；再进行组内自评，团队成员根据团队分工和表现，互相给出团队总分分配比例。这种评价方式侧重动手能力和创新意识的评价，有意识地引导学生锻炼能力、提高素质。

3.期末考试成绩评价：引导学生主动归纳、总结课程知识，同时通过非标准答案题目的设置将考核重点从知识的记忆升华为分析问题、解决问题的能力。这是一种注重结果的评价方式。

四、教学效果与问题

在课程教学中，以实际问题引出教学内容，以探究式学习逐层深入学习理论知识，在教学中注重将理论知识的应用和实际应用对应，且分别结合开课学院，如化工学院、材料学院设置太阳能电源等与开课学院（专业）相关度高的教学实例，加强了学生对知识的检索、查阅、自学和探究能力，培养和训练了学生的工程意识和创新意识，提高了学生的综合解决问题的能力，达到了较好的教学效果。但是，由于课程开设面广，学生的层次和专业水平参差不齐，存在如下问题。

由于学习本课程的大多为大一、大二的学生，相对而言，其知识的迁移和应用能力有限，动手实践能力偏弱，完成既定设计目标受限，需要教师更多的指导和引导，增加了教师的工作时间和工作量。

由于CDIO的工程理念覆盖了从设计到实现的全过程，除与教师、学生能力因素有关外，还受制于实现条件、市场环境等多方面因素，要打通理论应用到具体实践实现的环节需要各方面的努力。

结语

基于CDIO-PBL理念的“电工电子学”课程混合式教学改革，针对教学对象的具体需求，突出工程应用和专业融合，依托多样化的信息技术和手段，采用先进的教育理念和方法重构并实施电工教学，充分培养了学生的工程意识和融合创新意识，提高了新工科下学生的综合能力。