摘要：在电类专业中，“场波类”课程体系属于具有重要支撑作用的一个课程分支。针对传统教学存在的不足，将CDIO工程教育模式融入课程改革方案中，为培养学生的工程设计和创新能力，对教学内容与形式和工程教育实践的改革进行了探究，合理构建了理论与实践之间相辅相成的教学结构，使学生能够更扎实地掌握基础知识，具有工程师的基本能力和态度去满足社会对工科毕业生的需求。
关键词：“场波类”课程；CDIO模式；工程教育
作者简介：朱晓明（1982-），女，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，讲师；刘柏森（1979-），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江工程学院电气与信息工程学院，副教授。（黑龙江 哈尔滨 150050）
基金项目：本文系黑龙江工程学院教改基金项目“工程电磁场”、“微波技术与天线”课程建设与改革研究的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0067-02
在当今的电子工程领域内，射频工程已成为举足轻重的一个分支体系，广泛应用于通信技术、电力电子技术、雷达技术、遥测遥感技术、电子对抗技术等各类新兴的无线系统中。信息科学技术的迅速发展，对射频工程师的需求不断增加，因此在电类专业人才培养过程中“场波类”专业课程成为了重要的理论支撑，教学中将“场波类”专业课程与射频工程相结合更显得尤为重要。
CDIO工程教育模式有助于解决工程教育普遍存在的问题，并可满足学生和社会的需求。CDIO代表构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）和运行（operate），它体现了现代工程师所应具备的服务于现代工业产品从构思、设计、实现到运行的全过程所必须拥有的基本能力。[1]CDIO工程教育理念就是要以此全过程为载体培养学生的工程能力，打造复合型、创新型的人才培养模式。[2]黑龙江工程学院（以下简称“我校”）自2010年以来，推行CDIO工程教育人才培养模式，实现具有特色鲜明的高水平应用型工程教育目标。本文在结合CDIO教学理念的基础上，对“场波类”课程进行了教学改革研究，以实现具有工程特色的“场波类”课程新体系。
一、教学内容与形式的改革
在“场波类”的课程体系中，最具有支撑性的课程为“电磁场与电磁波”课程、“微波技术与天线”课程。由于该类课程给多数学生的印象是抽象的概念和烦琐复杂的公式，学生在学习的过程中感觉枯燥乏味，容易失去学习积极性。因此，需要在教学过程中寻求有效的改革方法和建设，使教学内容形象、简明和实用。
为将CDIO教学理念用于教学改革中，必须更多地加强工程教育实践环节，需要对课堂教学进行学时压缩。为此在教学大纲和教学进程中进行了一定的改革，着重在“大学物理”电磁学部分、“电磁场与电磁波”、“微波技术与天线”这三门课程之间进行了整合优化，以满足在课时压缩下的教学需求。
1.避免教学内容的重复
由于在大学物理电磁学部分中学习了静态场和动态场的基本名词和基本定律，所以在电磁场教学中避免内容的重复，而应将教学重点放在利用矢量工具来分析场的本质，求解场的边值问题。以静电场一章为例，大学物理电磁学部分讲解利用高斯定律的积分方程来分析场的宏观特性，而电磁场中侧重利用高斯定律的微分方程，即应用电场强度的散度来分析静电场内部的特性和边值问题。为了减少学时，在电磁场教学中删减静态场的知识内容不是一个合理的教学改革方案，而是要从不同角度出发，让学生重新认识静态场的本质，掌握正确的分析场特性的能力。
2.加强教学内容的衔接
“电磁场与电磁波”是一门专业基础课程，学习这门课程不仅能掌握电磁现象的基本规律，而且有助于培养学生对“场波类”问题的正确思维方式和分析能力。而“微波技术与天线”课程就是将基本原理与工程问题相结合的一门课程，因此在教学过程中要注重两门课程知识的连续性与应用性。例如电磁场理论中的麦克斯韦方程是微波的基本理论，求解或数值计算该方程是解决微波电路的基本方法，所以在已学课程的理论铺垫之上，通过利用概念和基本定律的引导方式来学习微波技术是有效的教学形式。
3.丰富教学形式
由于“场波类”课程内容理论性较强，公式多且概念抽象，学生在知识点的理解上有一定的难度，因此在优化教学内容的基础上，教学形式需要配合CDIO工程教育理念也作出一定的改革。在教学过程中仅仅使用传统的教学方式讲授会更显单一，而且容易让学生失去学习的积极性，每门课程中应计划出一定的学时用于与学生进行互动，做启发式、探究式的教学，引导学生提出问题，找到解决问题的方法。以“微波技术与天线”课程为例，在课程教学之后，学生掌握了各种微波元件的基本结构、工作原理和性能，但是随着微波技术和微波电路的快速发展，实际工程中的元件结构早已多样化、小型化和集成化，往往学生只会分析课本中的基础电路，在面对工程实际微波电路时而感到无从下手、困惑和迷茫，而否定基本理论的学习。为了避免教学内容脱离工程实际，课程结构不能反映工程技术发展的传统教学的缺点，在教学的同时布置学生上交报告，以开放式题目的形式让学生查找感兴趣的相关课题，激发学生学习的兴趣。学生通过查阅最新文献资料，了解微波工程实际的发展，学会以探究方式获取知识，应用知识。这种教学形式不仅可以让学生综合掌握已学过的课程内容，而且锻炼了他们面对新技术和新事物背景下的自学能力。
通过以上的分析，在教学内容中对“场波类”课程进行整体教学安排，注重理论的衔接、侧重区别、避免重复，使之在教学过程中相互配合，形成有条理性和交叉性的课程体系。
二、工程教育的实践探讨
所谓工程教育是以技术科学为主要学科基础，以培养能将科学技术转化为生产力的工程师为目标的专门教育，就是以培养各级工程技术人才和工程管理人才为目标的专业教育。[3]为了促进CDIO工程教育在人才培养过程中的应用与创新，加强工程教育的实践改革，需要理论与实践紧密联系，能把理论知识和实践环节有机结合在一起的培养模式。
为配合“场波类”专业课程在CDIO教育理念上的改革，开设了相对应课程的专业教育实践。以射频工程实例作为实践平台，分解细化工程模块，选取与教学内容密切相关的模块作为实践教学内容，让学生体会“场波类”课程抽象的概念和烦琐的公式所体现出的实际工程应用价值，了解射频工程师的工作流程。在设计实践教学计划时，必须根据实例范围的大小和复杂度，从宏观到微观、从高层到底层建立起一系列的从设计到实现的CDIO教学理念。针对这样的综合性实践，学生首先通过查阅相关资料文献进行项目构思，将所涉及的课程知识点交叉融合并综合运用，避免了传统教学方式下知识点孤立存在的问题，同时加深了学生对知识的掌握。设计思路以团队合作形式被提出，主要培养学生的协调沟通能力、语言表达与交流能力、团队协作精神。最后根据实际情况去实施设计方案，可以采取不同的方式，如硬件制造或软件实现等，培养学生的工程责任意识与工程素养。
在上一阶段对射频工程师的基础培养之上，为进一步加强工程教育，毕业设计是一个较好的提升环节，它是属于开放型的工程项目，有利于发展学生的创造才能。为更加突出工程背景和工程文化的渗透与融合，学生可以在企业中完成部分工作，这期间企业工程师参与并指导。在这一阶段要更为重视培养学生的创新能力，创新才是工程实践的精髓所在，出色的工程师不能仅依靠经验而具有发现问题、解决问题的能力，一定具备提出新问题和新的可能性的创造性特点。
基于CDIO模式对实践教学的整个过程和步骤进行了探讨，目的是让学生运用现代的工程工具、软件和实验室，培养掌握和学习知识的能力以及工作态度，力求以一种模拟工作的特殊教学形式，为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实背景环境下的工程教育。
三、结论
CDIO工程教育是为学生提供一种强调工程基础的教育方式，培养学生的工程能力，这种能力不局限在学生本身专业知识的能力，还包括个人能力、工作能力、人际沟通交流能力和创新能力等。以CDIO教育理念为指导，在理论教学和实践教学环节中对“场波类”课程进行了改革，优化教学内容、丰富教学形式，加强实践教学与工程实际的联系，取得了较满意的工程教学效果。学生能够通过接触工程实例，激发学习“场波类”课程的兴趣，而不再畏惧课程的难度，加深了对基本理论知识的掌握，提高了工程应用能力，树立了正确的、积极的工程观念。
参考文献：
[1]顾佩华，陆小华.CDIO大纲与标准[M].汕头：汕头大学出版社，
2008.
[2]顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，（1）：11-23.
[3]李继怀，王力军.工程教育的理性回归与卓越工程师培养[J].黑龙江高教研究，2011，（3）：140-142.
（责任编辑：宋秀丽）
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