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摘 要：根据对现状的分析，发现大学物理实验教学存在着许多问题。为了解决这些问题，更好地培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，更好地发挥大学物理实验课程在各种能力培养上的作用，基于CDIO模式，我们对大学物理实验进行了改革。CDIO模式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）。这种教育模式的创新之处主要是为了培养学生的实践动手能力，以及创新能力和团队合作意识，使学生将来能够成为一名合格的专业人士。本文以电子信息专业为例，通过“电表的改装和校准”实验的具体教学实践，以兴趣为导向，充分调动学生的主观能动性，培养学生科学的思考方式和实践动手能力。这个实验不仅取得了很好的教学效果，而且为后续其它大学物理实验教学改革奠定了非常好的基础。
关键詞：CDIO模式；工科大学物理实验；教学改革；创新能力
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：2095-2627（2017）10-0049-02
1 CDIO模式简介
CDIO模式是美国麻省理工学院和瑞典皇家学院等4所大学从2000年开始研究的一种新型工程教育模式。CDIO培养大纲明确指出，其培养目标为学生的工程基础理论知识、个人素质和发展能力、人际团队协作能力和工程系统能力。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，分别指构思、设计、实现和运作[1-4]。其基于“做中学”和“基于项目教育和学习”的理念对高等教育工科大学物理实验的教学改革具有很好的启示与借鉴意义[5-9]。
2 工科大学物理实验的现状和存在的问题
目前，所有的工科专业都要开设大学物理实验这门公共必修课。然而，在具体的大学物理实验教学中，还存在许多问题。大学物理实验分为一般验证性实验和设计性实验。一般验证性实验先由教师讲解，然后演示整个实验过程。学生只需按照老师的演示完成整个实验。另外，设计性实验老师也会给出明显的提示。一般一个实验小组有两到三人组成，由于不能很好的分工合作，实验中一般只有一个学生按照老师的讲解和演示完成整个实验，剩余学生并没有参与到实验中。这样大部分学生只知道这个实验大致怎么做，并没有实际操作实验。由于实验报告格式统一，这些没有做实验的学生就会抄袭其他学生的实验报告[10-13]。长期抄袭的学生不会思考实验为什么这样做，有没有更好的实验方案，还会引发学生逃课的严重现象。这样就使开发学生的思维能力，培养学生的创新和交流沟通能力，提高团队合作精神等都成了一句空话。
3 基于CDIO模式工科大学物理实验的改革
大学物理实验的改革，首先是教学方法和教学设计的改革。在大学物理实验过程中，采用CDIO模式，以项目为载体改变以教师的教为主导的传统教学方法。通过项目的四个生命周期过程锻炼学生的各种能力。在实验中以学生为主导，发挥学生的主观能动性，设置项目让学生在“做中学”。这样提高了学生的兴趣，在完成实验项目的过程中提高学生的创造性。实验项目小组成员在老师的指导下分工合作，查阅资料，设计实验，自主性很大。在试验中遇到问题，小组成员进行讨论交流并在规定的时间内解决遇到的问题，共同完成实验。在整个实验过程中每个学生都可以发挥自己的长处，积极参与到试验中。这样不仅可以激发学生做实验的兴趣，而且有利于培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。
4 基于CDIO模式“电表的改装与校准”实验教学设计和实践
“电表的改装与校准”是一个设计性实验，以此实验作为一个工程项目在电子信息专业的学生中进行试点[14，15]。大学物理实验安排在大二上学期，而且已经完成几个基础和综合实验了，为了保证项目的顺利实施，安排了4个学时的时间，在这期间学生可以去开放实验中心进行探索，并且可以向实验室老师寻求技术支持。
项目的选取过程就是基于CDIO模式的四个过程去锻炼学生，下面就具体的过程展开论述。
4.1 构思阶段
大学物理开设的设计性实验项目，不仅服务于大学物理课程本身，同时还要为专业服务。基于CDIO模式，为培养学生的各种能力，锻炼学生的发散思维能力和创新能力，我们没有给定题目只给出一个限制条件：如何用表头准确测量电流和电压。笔者认为此设计性实验较为适合刚接触工程项目的学生。一方面，学生在高中时就学过各种电表，这使学生在心理上减轻了负担。另一方面，电子信息专业的学生已经学习了基本电路知识，也接触了电子信息工程实践环节的基本训练。只要用心，分工合作发挥自己的长处，就能顺利实施该工程项目。通过这个项目的选取，可以让学生充分体会到大学物理为专业课服务，会大大提高学生的学习兴趣，为后期大学物理实验作为工程项目顺利实施奠定基础。
4.2 设计阶段
设计部分就是要求学生结合选定的题目拟出要解决的关键问题，通过查阅资料、讨论然后设计出解决方案。如果想用表头测量电压和电流，就必须先测出表头的内阻，了解电压表和电流表的结构，还要对改装后的电表进行校准这样才能准确测量。测量表头内阻的方法很多，学生可以查阅资料自由选择，例如：半值法和替代法等。但要注意测量的误差，可以通过几种方法进行比较选择合适的方法。关键问题是如果所提供的电阻为未知电阻，如何确定所选择的电阻就是所需要的阻值。另外，还需对技术指标有一定的了解。此过程锻炼学生查阅资料，发现传播知识的能力。
4.3 实现和运作
在测量表头的内阻时，如果用到滑动变阻器要注意滑动头移动的方向，以免损坏电路。我们知道表头的量程很小，要测量超过其量程的电流或电压就需要进行改装扩大其量程。如果改装电流表，就需要计算并联电阻的阻值。选择合适的电阻，链接电路后还要标刻度，电流表改装好后还要进行校准。改装大量程的电压表时也会遇到类似的问题。改装好的电表校准后最好标上校准时的室温，因为电阻的阻值和温度有关。此过程综合培养学生获取和运用知识的能力以及团队合作能力。 5 基于CDIO模式工科大学物理实验的考核方法
项目的考评分为两大部分。第一部分是研究纪录，主要是考察实验记录的完整性，真实性和规范性等，锻炼学生的自学和自我管理能力；第二部分是成果汇报，以PPT的形式将实验的构思，设计以及如何实现和运作的陈述给其他小组成员。汇报后，其他小组成员，也可以提问进行交流经验。此过程主要锻炼学生交流沟通和语言表达能力。
6 结束语
按照CDIO模式在电子信息专业的大学物理设计性实验中进行大学物理实验教学改革，以“电表的改装和校准”这个实验为例，在一个具体的大学物理实验中引入工程環境。通过项目的设置和运行，让学生在做中学，既巩固了所学理论知识，又锻炼了学生动手能力，还培养了学生的创新精神和团队合作意识，效果很理想。实践证明，CDIO模式吻合现代教育教学要求，是行之有效又具有可执行性的教育教学方法，值得借鉴和推广。
参考文献：
[1] John Bankei， Kall-fredrik Berggren et al. Benchmarking Engineering Curricula with the CDIO Syllabus，Int.J.Engineering Education， Vol.1，No.1 2005： 121-133.
[2] David W. Miller，Doris R. Brodeur.The CDIO Capstone Course： An Innovationin Undergraduate Systems Engineering Education. Proceedings of the 2002American Society for Engineering Education Annual Conference and Exposition Copyright 2002，American Society for Engineering Education.
[3] Christopher Teoh，Au Siew Hong，Peh King Sing etal.AN INTEGRATED APPROACH To TEACHING FIRSF YEARDIPLOMA IN BIOELECTRONIC.Proceedings of the 3rd International CDIO Conference，MIT，Cam-bridge，Massachusetts， USA，June 11—14，2007.
[4] 刘崇进，贝承训，彭传正等.基于CDIO模式的大学物理实验的教学改革实践[J].科技信息，2012，（27）：21—22.
[5] 顾佩华，陆小华，沈民奋CDIO大纲与标准[ M].汕头：汕头大学出版社，2008：8-9.
[6] 王硕旺，洪成文，CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式——基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究，2009，（4）：39—44.
[7] 王亚良，张烨，陈勇等.基于CDIO的实验项目开发与实践[J].实验技术与管理，2010，（2）：119—121.
[8] 查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）：1-6，9.
[9] CDIO工程教育模式的解读与思考[J].北京：中国高教研究，2009，（5）： 86～87.
[10] 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
[11] 朱小瑜.浅谈大学物理教学中学生问题意识的培养策略[J].时代教育（教育教学），2010（8）.
[12] 牟洪波，魏崇，大伟，赵宴，韩书霞，如何提高大学物理的教学质量[J].中国科教创新导刊，2011（17）.
[13] 马华丽，瑞娜，凡光.提高，《大学物理》教学质量探讨[J].管理工程师，2012（1）.
[14] 杨东红，王筱珍.电工电子实验教学改革实践与研究[J].长春理工大学学报：高教版，2010（4）.
[15] 王勇.麻省理工学院模拟电路实验课程分析与研究实[J].实验室研究与探索，2012（7）.
关键詞：CDIO模式；工科大学物理实验；教学改革；创新能力
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：2095-2627（2017）10-0049-02
1 CDIO模式简介
CDIO模式是美国麻省理工学院和瑞典皇家学院等4所大学从2000年开始研究的一种新型工程教育模式。CDIO培养大纲明确指出，其培养目标为学生的工程基础理论知识、个人素质和发展能力、人际团队协作能力和工程系统能力。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，分别指构思、设计、实现和运作[1-4]。其基于“做中学”和“基于项目教育和学习”的理念对高等教育工科大学物理实验的教学改革具有很好的启示与借鉴意义[5-9]。
2 工科大学物理实验的现状和存在的问题
目前，所有的工科专业都要开设大学物理实验这门公共必修课。然而，在具体的大学物理实验教学中，还存在许多问题。大学物理实验分为一般验证性实验和设计性实验。一般验证性实验先由教师讲解，然后演示整个实验过程。学生只需按照老师的演示完成整个实验。另外，设计性实验老师也会给出明显的提示。一般一个实验小组有两到三人组成，由于不能很好的分工合作，实验中一般只有一个学生按照老师的讲解和演示完成整个实验，剩余学生并没有参与到实验中。这样大部分学生只知道这个实验大致怎么做，并没有实际操作实验。由于实验报告格式统一，这些没有做实验的学生就会抄袭其他学生的实验报告[10-13]。长期抄袭的学生不会思考实验为什么这样做，有没有更好的实验方案，还会引发学生逃课的严重现象。这样就使开发学生的思维能力，培养学生的创新和交流沟通能力，提高团队合作精神等都成了一句空话。
3 基于CDIO模式工科大学物理实验的改革
大学物理实验的改革，首先是教学方法和教学设计的改革。在大学物理实验过程中，采用CDIO模式，以项目为载体改变以教师的教为主导的传统教学方法。通过项目的四个生命周期过程锻炼学生的各种能力。在实验中以学生为主导，发挥学生的主观能动性，设置项目让学生在“做中学”。这样提高了学生的兴趣，在完成实验项目的过程中提高学生的创造性。实验项目小组成员在老师的指导下分工合作，查阅资料，设计实验，自主性很大。在试验中遇到问题，小组成员进行讨论交流并在规定的时间内解决遇到的问题，共同完成实验。在整个实验过程中每个学生都可以发挥自己的长处，积极参与到试验中。这样不仅可以激发学生做实验的兴趣，而且有利于培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。
4 基于CDIO模式“电表的改装与校准”实验教学设计和实践
“电表的改装与校准”是一个设计性实验，以此实验作为一个工程项目在电子信息专业的学生中进行试点[14，15]。大学物理实验安排在大二上学期，而且已经完成几个基础和综合实验了，为了保证项目的顺利实施，安排了4个学时的时间，在这期间学生可以去开放实验中心进行探索，并且可以向实验室老师寻求技术支持。
项目的选取过程就是基于CDIO模式的四个过程去锻炼学生，下面就具体的过程展开论述。
4.1 构思阶段
大学物理开设的设计性实验项目，不仅服务于大学物理课程本身，同时还要为专业服务。基于CDIO模式，为培养学生的各种能力，锻炼学生的发散思维能力和创新能力，我们没有给定题目只给出一个限制条件：如何用表头准确测量电流和电压。笔者认为此设计性实验较为适合刚接触工程项目的学生。一方面，学生在高中时就学过各种电表，这使学生在心理上减轻了负担。另一方面，电子信息专业的学生已经学习了基本电路知识，也接触了电子信息工程实践环节的基本训练。只要用心，分工合作发挥自己的长处，就能顺利实施该工程项目。通过这个项目的选取，可以让学生充分体会到大学物理为专业课服务，会大大提高学生的学习兴趣，为后期大学物理实验作为工程项目顺利实施奠定基础。
4.2 设计阶段
设计部分就是要求学生结合选定的题目拟出要解决的关键问题，通过查阅资料、讨论然后设计出解决方案。如果想用表头测量电压和电流，就必须先测出表头的内阻，了解电压表和电流表的结构，还要对改装后的电表进行校准这样才能准确测量。测量表头内阻的方法很多，学生可以查阅资料自由选择，例如：半值法和替代法等。但要注意测量的误差，可以通过几种方法进行比较选择合适的方法。关键问题是如果所提供的电阻为未知电阻，如何确定所选择的电阻就是所需要的阻值。另外，还需对技术指标有一定的了解。此过程锻炼学生查阅资料，发现传播知识的能力。
4.3 实现和运作
在测量表头的内阻时，如果用到滑动变阻器要注意滑动头移动的方向，以免损坏电路。我们知道表头的量程很小，要测量超过其量程的电流或电压就需要进行改装扩大其量程。如果改装电流表，就需要计算并联电阻的阻值。选择合适的电阻，链接电路后还要标刻度，电流表改装好后还要进行校准。改装大量程的电压表时也会遇到类似的问题。改装好的电表校准后最好标上校准时的室温，因为电阻的阻值和温度有关。此过程综合培养学生获取和运用知识的能力以及团队合作能力。 5 基于CDIO模式工科大学物理实验的考核方法
项目的考评分为两大部分。第一部分是研究纪录，主要是考察实验记录的完整性，真实性和规范性等，锻炼学生的自学和自我管理能力；第二部分是成果汇报，以PPT的形式将实验的构思，设计以及如何实现和运作的陈述给其他小组成员。汇报后，其他小组成员，也可以提问进行交流经验。此过程主要锻炼学生交流沟通和语言表达能力。
6 结束语
按照CDIO模式在电子信息专业的大学物理设计性实验中进行大学物理实验教学改革，以“电表的改装和校准”这个实验为例，在一个具体的大学物理实验中引入工程環境。通过项目的设置和运行，让学生在做中学，既巩固了所学理论知识，又锻炼了学生动手能力，还培养了学生的创新精神和团队合作意识，效果很理想。实践证明，CDIO模式吻合现代教育教学要求，是行之有效又具有可执行性的教育教学方法，值得借鉴和推广。
参考文献：
[1] John Bankei， Kall-fredrik Berggren et al. Benchmarking Engineering Curricula with the CDIO Syllabus，Int.J.Engineering Education， Vol.1，No.1 2005： 121-133.
[2] David W. Miller，Doris R. Brodeur.The CDIO Capstone Course： An Innovationin Undergraduate Systems Engineering Education. Proceedings of the 2002American Society for Engineering Education Annual Conference and Exposition Copyright 2002，American Society for Engineering Education.
[3] Christopher Teoh，Au Siew Hong，Peh King Sing etal.AN INTEGRATED APPROACH To TEACHING FIRSF YEARDIPLOMA IN BIOELECTRONIC.Proceedings of the 3rd International CDIO Conference，MIT，Cam-bridge，Massachusetts， USA，June 11—14，2007.
[4] 刘崇进，贝承训，彭传正等.基于CDIO模式的大学物理实验的教学改革实践[J].科技信息，2012，（27）：21—22.
[5] 顾佩华，陆小华，沈民奋CDIO大纲与标准[ M].汕头：汕头大学出版社，2008：8-9.
[6] 王硕旺，洪成文，CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式——基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究，2009，（4）：39—44.
[7] 王亚良，张烨，陈勇等.基于CDIO的实验项目开发与实践[J].实验技术与管理，2010，（2）：119—121.
[8] 查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）：1-6，9.
[9] CDIO工程教育模式的解读与思考[J].北京：中国高教研究，2009，（5）： 86～87.
[10] 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
[11] 朱小瑜.浅谈大学物理教学中学生问题意识的培养策略[J].时代教育（教育教学），2010（8）.
[12] 牟洪波，魏崇，大伟，赵宴，韩书霞，如何提高大学物理的教学质量[J].中国科教创新导刊，2011（17）.
[13] 马华丽，瑞娜，凡光.提高，《大学物理》教学质量探讨[J].管理工程师，2012（1）.
[14] 杨东红，王筱珍.电工电子实验教学改革实践与研究[J].长春理工大学学报：高教版，2010（4）.
[15] 王勇.麻省理工学院模拟电路实验课程分析与研究实[J].实验室研究与探索，2012（7）.