物理学的研究对象具有极大的普遍性,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,对现代工程技术的发展起着重要的指导作用和积极意义。

1 CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式的创新发展及应用主要是针对当前学生学习热情不高、积极性不够、实践能力薄弱的问题而进行的一种教育改革。其主要就是通过对高等院校的教育改革,按照CDIO的教育理念对学生进行专业化的培养,以达到大纲要求的目标,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。学生在这个过程中参与实验,进而锻炼其思考能力和动手能力,为专业知识的学习奠定技术基础。在工程项目的实践参与中,学生能够得到交流能力和技术能力等多方面的提升,从而提高学习能力。

2 现状及改革目标

从上个世纪开始,大学的教育模式已经开始发生转变,由注重对专业人才的培养到大众化教育,随着这种教育模式的转变,学生的整体素质呈现下滑的趋势,精英化人才逐渐减少。而社会的进步和科技的发展使得对人才的需求越来越多,因此专业化人才供不应求的现象越来越严重。大学物理教学也面临着许多困难和挑战,许多院校都在积极进行改革,希望对现状有所改变,他们从课程体系、课程内容、教学方法等多方面进行探索,也在一定程度上取得了效果。但是课程的学习中,理论知识学生较为容易掌握,但实际动手能力还有所欠缺。这就使得技术人才在个人能力上存在明显的缺陷。这些恰恰是现代社会发展需要人才所具备的能力,因此针对这个现象,我国需要尽快在工程教育上进行改革和创新,对物理学的进行实际的探索和实践。

3 更新教学理念、重组教学思路

CDIO教育理念是教育改革上一种较为先进的教育模式,它所提出的要求都与思维模式和动手能力紧密相关,着重突出了实践能力的重要性。这点要求可以通过大学物理实验的进行加以实现,从而培养学生的思维方式,提高其动手能力。在CDIO教育理念下,将知识与能力的培养紧密结合,实现理论、实践与一体的先进教育方法,为培养综合型人才奠定基础。

3.1 构建新的课程体系

根据学校的实际发展情况,结合CDIO教学目标培养的方法和要求,对基础知识、思维方式、团队交流、职业技能等多方面进行研究分析。确定课程的教学目标,合理安排课程,进而使得学生掌握课程的知识和应用能力,实现教学大纲的要求。加强大学物理知识的学习,推动大学物理实践动手能力的提高。以掌握基础知识和提高实践能力和综合素质为主要目标,构建科学合理的教学体系,确保将大学物理的核心内容完整的授予学生。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

现代高等教育非常注重基础课程与专业化相结合的学习方式。怎样才能实现既掌握了物理学本身的基础理论知识,又能将其与专业化的特点相结合是物理学习过程中较为困难的一个方面,这点对于高等院校的教

学也提出了很大的挑战。

根据专业情况制定教学内容和教学手段,实施教学计划,对大学物理的授课的安排有计划的、科学合理的进行授课,根据教学内容和侧重点的不同实施进行课程的安排,为后续的课程顺利进行奠定基础,并将8%左右的课时进行单元的结合和专业化的讲解。

3.3 确定教学理念

在教学模式和教学手段上采用与CDIO教育理念相一致的理念,培养学生主动获取知识的积极性和学习热情,促进他们渴望学习基础知识、专业技能、从而提高自身的综合能力和专业实践能力,将CDIO的教育理念发挥到最大化。

4 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。具体过程为:(1)通过文献查阅、产品比较和理论浅析硕士论文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)通过实际指标的完成情况,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。

整个项目的完成过程能够达到基础知识授课的基本要求,使学生在实践中得到了锻炼和综合素质的提升。培养了他们的思维方式、逻辑能力、操作能力、团队意识和交流沟通能力等等。并且也能够在一定程度上拓展学生的视野和知识面,提高他们的学习热情和积极性,激发潜在的创新能力。

结束语

经过教学实践发现,CDIO教育模式确实对学生基础知识的掌握和动手能力的培养等方面有了很大的提高,这不仅符合现代化人才培养的要求,也能够为社会的发展奠定人才基础。在教育模式革新成功的同时,又使得学生的综合能力得到极大的提高。在这种新的培养模式下,老师也应该加强自身的素质,以达到满足学生的知识需求,进而建设一支水平高的师资队伍。探索出一条CDIO教育模式下物理课程的先进学习方法。