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十七大报告提出，教育是民族振兴的基石，而且把教育放到以改善民生为重点的社会建设之首。目前我国的现状是一方面大学生就业难；另一方面各大企业普遍需要的人才标准是具有较强的专业知识基础，广泛的知识体系，能够较好的处理人际关系的人才。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。高校的重要职能是要服务于社会，其发展方向要适应于市场的需求，CDIO教育理念是培养符合时代特征人才的先进教育理念。大学物理作为工科院校的一门基础必修课，在培养学生的科学素质和创新精神上承载着非常重要的责任，但基于CDIO教育模式的工科大学物理教学改革目前在国内仍是一个盲点，于是课题组尝试着在CDIO工程教育理念下对大学物理的教学内容进行改革，以期在大学物理教学改革中提供一种新思路。
一.教学内容的整合
1.对基础教学内容进行整合
教学内容的整合就是将原有教学体系的各章节中相关内容通过新的组合方式进行删减、整理与合并，使相关章节能够形成内容冗余度少、结构性好、整体协调的新型教学内容。新世纪需要的是基础厚实、知识面宽、人文素质高、环境适应性强的复合型人才。基于以上考虑，我们以CDIO工程教育理念为蓝本，通过教学内容的整合，使旧有教学内容容量扩大、内容更新、知识渗透力增强；同时也要将学科发展的新理论、新技术、新内容有机的组合在一起，形成符合时代发展的学科内容新体系。
课题组对教学内容整合的具体要求主要表现为：经典物理的重点是培养学生的数理思想，科学素质和分析、解决问题的能力。强调归纳演绎法、演示实验法、对称法、类比法等物理学方法的介绍；立足于传统教学手段，配以现代多媒体教学手段。通过经典物理的学习使学生掌握专业基础课和专业课必备的基础知识，同时也为学生将来学习新知识、新技术打下扎实的基础。近代物理的重点是物理知识与专业结合，注重创新意识和创新能力的培养。在教学中，教师应适当介绍大学物理与专业的联系，或将专业中的物理问题作为实例进行分析，这样有利于激发学生学习物理的兴趣，增强应用物理知识解决问题的意识和能力；以理论教学为主要形式，以实际应用为主要内容，以研究和分析为主要教学手段，将理论知识、实际应用、研究分析集于一体，创建“构思——设计一实现——运作”的良性思维模式。现代工程技术的物理基础专题的重点是开拓学生的视野，侧重于人文教育，建立工程文化的概念。以讲座、讨论等方式作为学习方式，配以相关影音，影像，科技知识短片以获得学生的感性认识，且丰富了教学手段；加强物理学史和物理学家事迹介绍，促进学生形成良好的科学品质和世界观。
2.科研、教研与教学内容的融合
教师通过参加科研活动，不断汲取新知识，积累科研成果，不仅有利于提高教师的专业水平，也有利于提高教师的教学水平。通过教师带领学生开展科研工作，不仅教师可以了解科学的最新动态，可以掌握学科的最新成果，也有利于增加教学的深度，提高教学效果，更有利于学生在实际中进行CDIO所诠释的“构思——设计——实现——运作”过程，激发学生的兴趣，活跃学生的思维，提高学生分析问题、解决问题的能力，提升创新能力。诚然，学生参与的科研项目也要得当，学生参与的科研项目要充分反映教学内容与现代工程技术应用相结合的特点，以尽量赋予其现代气息。
学生参与合适的教研项目也同样具有能力培养的良好效果，同样也能达到“做中学”的目的。例如，教学软件的开发、多媒体课件的制作、教学实验仪器的研制、MTLAB仿真的设计等。
3.设计性实验与虚拟实验室
设计性实验是CDIO工程教育模式下物理教学的有力补充。它是指学生根据给定的实验目的和实验条件，通过查阅资料构思设计方案，选择实验器材与设备，自行拟定实验程序，自行实施并对结果进行分析和处理。例如，误差分配和实验仪器的选择、电位差计校准电表和测定电阻、精确测定微小电阻阻值、软磁材料静态特性的测定、用波尔理论测定普朗克常数、声光控延时电路设计与组装、组装迈克尔逊干涉仪等实验。
另外，虚拟实验室也将是CDIO工程教育模式下物理教学的有力补充。它是指用仿真技术、数字建模技术和多媒体应用技术等在微机上调制的可辅助或代替传统实验操作环境。大学物理虚拟实验室的实验不再局限于实验室中，这大大挖掘了高校潜能，扩大了学校的承载能力。通过进行虚拟实验，学生可以在不浪费任何硬件教学资源的前提下，进行各种实验尝试，大大提高了学生的逻辑思维能力，整体设计能力，实现设计运作能力，以及创新能力，这也恰恰符合CDIO工程教育理念。
二.教学内容的模块化与教学大纲的制定
随着我国的教育从“应试教育”向“素质教育”的转变，对教学模式的灵活性、针对性、现实性和经济性特点的要求也越来越高，而CDIO作为一种新的教学模式的应用和推广，必然要涉及到教学内容的规划和建设，基于大学物理基础知识的特点和CDIO教育理念，我们将大学物理的基础知识进行了模块化分类。从知识的结构上进行模块化分类为：力学、热学、波动、电磁、光学、近代物理和现代工程技术的物理基础专题共计七个模块，这种模块化的分类有利于CDIO工程教育模式的展开。
经过对大学物理教学内容的整合与模块化处理后，基于CDIO教育理念要对教学大纲进行了重新编写，使得大学物理课程的教学目标既涵盖教育部非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会制定的《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》(以下简称《基本要求》)对技术基础知识和推理教学内容的要求，又符合CDIO强调能力提升的要求。在技术基础知识方面，按照《基本要求》对知识进行三个层次的要求：掌握、理解和了解，以保证大学物理知识体系的连贯性和系统性；同时注意到每个能力培养项目自身的特点，适当调整知识内容和结构，以确保项目顺利实施所需要的知识储备；在能力培养方面，基于学生主体性的考虑，我们也要充分贯彻“以生为本”和“因材施教”的教学理念，根据学生基础知识和基本技能的差异，学习方法、习惯、能力上的差异，学习目的和态度上的差异，可以分层次进行能力培养项目的实践，可以选择性地参与科研、教研、实验设计等。
三.教学内容的设计
以“摩擦缓冲器的设计与制作”这个具体的能力培养项目为例来说明如何进行教学内容的设计。要求学生在学习力学基本知识的基础上，完成项目的构思、设计、实现与运作(或展示)。具体过程为：(1)通过文献查阅、产品比较和理论分析等掌握缓冲器的工作原理并对其进行建模，然后将整个缓冲器进行分解为几个部分，说明各部分功能及预期达到的指标，提出设计要求和注意事项。(2)通过第一步的构思过程将指标细化，规定相应的参数，如弹簧的劲度系数、大小、尺寸、材质、初始压缩量、最大压缩量，垫板的尺寸、材质、规格等，通过参数选择与计算得到反映该缓冲器好坏的整体参数——吸收率；之后，将缓冲器整体与各部分通过制图体现出其各个参数和规格，提出实施方案。(3)按照实施方案进行材料选购，此过程需对比材料的性能、价格以及应用在缓冲器制作中的优缺点；对选购的材料进行实际处理，按照实施方案进行制作，以期达到设计要求；成品之后对缓冲器进行试验，记录各项指标完成情况。(4)通过实际指标完成情况的分析，找出影响性能的因素以及改善性能的方式，最后以报告或论文形式进行总结；同时准备对项目进行答辩。教师与其他非参与项目的小组组长作为项目答辩评委，答辩之后，按照CDIO教学大纲所提出的四个层面进行科学、合理地评价。
在项目实施的整个过程中，经常会出现一些难题，解决这些难题可以激发学生战胜困难的激情和勇气。整个项目的完成不仅可以达到基础知识的教学要求，更能够让学生在实践学习中锻炼文献检索能力、逻辑思维能力、计算机应用与制图能力、实际操作能力、团队协作与沟通能力、语言和文字表达能力等，并且可以扩展学生的知识面，培养学生的创新意识，激发学生创作的激情。
总之，由于工科各专业对大学物理教学要求的侧重点有所不同，加上近年来高校扩招导致学生水平参差不齐，基于CDIO工程教育模式的大学物理教学改革存在着一定的风险和难度。因此我们将在现有的条件下结合我校的实际情况，遵循因材施教，以生为本的理念，循序渐进地进行改革。同时将认真总结改革过程中的经验和不足，期望能够在工科学生的知识、能力和素质培养上形成独具特色、切实可行的基于CDIO教育模式的工科大学物理教学新思路，切实发挥高校为社会服务的职能。
一.教学内容的整合
1.对基础教学内容进行整合
教学内容的整合就是将原有教学体系的各章节中相关内容通过新的组合方式进行删减、整理与合并，使相关章节能够形成内容冗余度少、结构性好、整体协调的新型教学内容。新世纪需要的是基础厚实、知识面宽、人文素质高、环境适应性强的复合型人才。基于以上考虑，我们以CDIO工程教育理念为蓝本，通过教学内容的整合，使旧有教学内容容量扩大、内容更新、知识渗透力增强；同时也要将学科发展的新理论、新技术、新内容有机的组合在一起，形成符合时代发展的学科内容新体系。
课题组对教学内容整合的具体要求主要表现为：经典物理的重点是培养学生的数理思想，科学素质和分析、解决问题的能力。强调归纳演绎法、演示实验法、对称法、类比法等物理学方法的介绍；立足于传统教学手段，配以现代多媒体教学手段。通过经典物理的学习使学生掌握专业基础课和专业课必备的基础知识，同时也为学生将来学习新知识、新技术打下扎实的基础。近代物理的重点是物理知识与专业结合，注重创新意识和创新能力的培养。在教学中，教师应适当介绍大学物理与专业的联系，或将专业中的物理问题作为实例进行分析，这样有利于激发学生学习物理的兴趣，增强应用物理知识解决问题的意识和能力；以理论教学为主要形式，以实际应用为主要内容，以研究和分析为主要教学手段，将理论知识、实际应用、研究分析集于一体，创建“构思——设计一实现——运作”的良性思维模式。现代工程技术的物理基础专题的重点是开拓学生的视野，侧重于人文教育，建立工程文化的概念。以讲座、讨论等方式作为学习方式，配以相关影音，影像，科技知识短片以获得学生的感性认识，且丰富了教学手段；加强物理学史和物理学家事迹介绍，促进学生形成良好的科学品质和世界观。
2.科研、教研与教学内容的融合
教师通过参加科研活动，不断汲取新知识，积累科研成果，不仅有利于提高教师的专业水平，也有利于提高教师的教学水平。通过教师带领学生开展科研工作，不仅教师可以了解科学的最新动态，可以掌握学科的最新成果，也有利于增加教学的深度，提高教学效果，更有利于学生在实际中进行CDIO所诠释的“构思——设计——实现——运作”过程，激发学生的兴趣，活跃学生的思维，提高学生分析问题、解决问题的能力，提升创新能力。诚然，学生参与的科研项目也要得当，学生参与的科研项目要充分反映教学内容与现代工程技术应用相结合的特点，以尽量赋予其现代气息。
学生参与合适的教研项目也同样具有能力培养的良好效果，同样也能达到“做中学”的目的。例如，教学软件的开发、多媒体课件的制作、教学实验仪器的研制、MTLAB仿真的设计等。
3.设计性实验与虚拟实验室
设计性实验是CDIO工程教育模式下物理教学的有力补充。它是指学生根据给定的实验目的和实验条件，通过查阅资料构思设计方案，选择实验器材与设备，自行拟定实验程序，自行实施并对结果进行分析和处理。例如，误差分配和实验仪器的选择、电位差计校准电表和测定电阻、精确测定微小电阻阻值、软磁材料静态特性的测定、用波尔理论测定普朗克常数、声光控延时电路设计与组装、组装迈克尔逊干涉仪等实验。
另外，虚拟实验室也将是CDIO工程教育模式下物理教学的有力补充。它是指用仿真技术、数字建模技术和多媒体应用技术等在微机上调制的可辅助或代替传统实验操作环境。大学物理虚拟实验室的实验不再局限于实验室中，这大大挖掘了高校潜能，扩大了学校的承载能力。通过进行虚拟实验，学生可以在不浪费任何硬件教学资源的前提下，进行各种实验尝试，大大提高了学生的逻辑思维能力，整体设计能力，实现设计运作能力，以及创新能力，这也恰恰符合CDIO工程教育理念。
二.教学内容的模块化与教学大纲的制定
随着我国的教育从“应试教育”向“素质教育”的转变，对教学模式的灵活性、针对性、现实性和经济性特点的要求也越来越高，而CDIO作为一种新的教学模式的应用和推广，必然要涉及到教学内容的规划和建设，基于大学物理基础知识的特点和CDIO教育理念，我们将大学物理的基础知识进行了模块化分类。从知识的结构上进行模块化分类为：力学、热学、波动、电磁、光学、近代物理和现代工程技术的物理基础专题共计七个模块，这种模块化的分类有利于CDIO工程教育模式的展开。
经过对大学物理教学内容的整合与模块化处理后，基于CDIO教育理念要对教学大纲进行了重新编写，使得大学物理课程的教学目标既涵盖教育部非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会制定的《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》(以下简称《基本要求》)对技术基础知识和推理教学内容的要求，又符合CDIO强调能力提升的要求。在技术基础知识方面，按照《基本要求》对知识进行三个层次的要求：掌握、理解和了解，以保证大学物理知识体系的连贯性和系统性；同时注意到每个能力培养项目自身的特点，适当调整知识内容和结构，以确保项目顺利实施所需要的知识储备；在能力培养方面，基于学生主体性的考虑，我们也要充分贯彻“以生为本”和“因材施教”的教学理念，根据学生基础知识和基本技能的差异，学习方法、习惯、能力上的差异，学习目的和态度上的差异，可以分层次进行能力培养项目的实践，可以选择性地参与科研、教研、实验设计等。
三.教学内容的设计
以“摩擦缓冲器的设计与制作”这个具体的能力培养项目为例来说明如何进行教学内容的设计。要求学生在学习力学基本知识的基础上，完成项目的构思、设计、实现与运作(或展示)。具体过程为：(1)通过文献查阅、产品比较和理论分析等掌握缓冲器的工作原理并对其进行建模，然后将整个缓冲器进行分解为几个部分，说明各部分功能及预期达到的指标，提出设计要求和注意事项。(2)通过第一步的构思过程将指标细化，规定相应的参数，如弹簧的劲度系数、大小、尺寸、材质、初始压缩量、最大压缩量，垫板的尺寸、材质、规格等，通过参数选择与计算得到反映该缓冲器好坏的整体参数——吸收率；之后，将缓冲器整体与各部分通过制图体现出其各个参数和规格，提出实施方案。(3)按照实施方案进行材料选购，此过程需对比材料的性能、价格以及应用在缓冲器制作中的优缺点；对选购的材料进行实际处理，按照实施方案进行制作，以期达到设计要求；成品之后对缓冲器进行试验，记录各项指标完成情况。(4)通过实际指标完成情况的分析，找出影响性能的因素以及改善性能的方式，最后以报告或论文形式进行总结；同时准备对项目进行答辩。教师与其他非参与项目的小组组长作为项目答辩评委，答辩之后，按照CDIO教学大纲所提出的四个层面进行科学、合理地评价。
在项目实施的整个过程中，经常会出现一些难题，解决这些难题可以激发学生战胜困难的激情和勇气。整个项目的完成不仅可以达到基础知识的教学要求，更能够让学生在实践学习中锻炼文献检索能力、逻辑思维能力、计算机应用与制图能力、实际操作能力、团队协作与沟通能力、语言和文字表达能力等，并且可以扩展学生的知识面，培养学生的创新意识，激发学生创作的激情。
总之，由于工科各专业对大学物理教学要求的侧重点有所不同，加上近年来高校扩招导致学生水平参差不齐，基于CDIO工程教育模式的大学物理教学改革存在着一定的风险和难度。因此我们将在现有的条件下结合我校的实际情况，遵循因材施教，以生为本的理念，循序渐进地进行改革。同时将认真总结改革过程中的经验和不足，期望能够在工科学生的知识、能力和素质培养上形成独具特色、切实可行的基于CDIO教育模式的工科大学物理教学新思路，切实发挥高校为社会服务的职能。