基于CDIO模式的《模擬電子技術》課程改革與實踐

王照平 李文方 王玉巧 肜 瑤

（黃河科技學院嵌入式系統(tǒng)應用技術鄭州市重點實驗室 450006）

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。

我國高等工科教育的迫切任務是盡快培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，然而我國工科的教育實踐中還存在著重理論輕實踐、強調個人學術能力而忽視團隊協(xié)作精神、重視知識學習而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。

從2005 年起，汕頭大學工學院開始學習研討CDIO 工程教育模式并加以實施，現(xiàn)在已經(jīng)取得明顯的效果。

為進一步在中國推廣這種模式，使CDIO服務于更多的國內高校，從2008年4月教育部高等教育司發(fā)文成立“CDIO工程教育模式研究與實踐課題組”，開展CDIO教育模式交流高級研修班、CDIO工程教育模式與實踐培訓班、CDIO工程教育模式試點高校骨干教師培訓班等，至今，國內超過100所的高等院校的老師全面地接受CDIO人才培養(yǎng)模式的培訓，并逐步有序地開展基于CDIO理念的教學改革。

1 課程的現(xiàn)狀及主要問題

《模擬電子技術》作為電子信息工程專業(yè)的一門實踐性較強的專業(yè)基礎課，多年來遵循“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的基本指導思想，在教學、實驗和科研上都取得了很多的成績，但是與工程教育的目標還有很大的差距。傳統(tǒng)教學主要側重于電路原理的講解.過分追求理論分析的嚴謹，強調定量概念理解，強化定量分析和微觀細節(jié)內容，這樣的教學方式對于理論知識較為薄弱、自主學習能力不是很強的學生來說授課效果較差，容易導致大多數(shù)學生產(chǎn)生厭學情緒，且不易培養(yǎng)學生的電路認識和應用能力。主要表現(xiàn)在：

1.理論教學與工程教育聯(lián)系不緊密。選用高等教育出版社《電子技術基礎（模擬部分）》作為教材，全書11個章節(jié)，理論體系縝密，不失為一本好教材，但與我校三本生源實際情況和技能型人才培養(yǎng)的目標有偏差；

2.沿用之前多年的實驗教材，從13個實驗項目選作其中10個，多個實驗內容不能構成一個完整的小項目；

3.課程設計的題目與理論課講授、實驗課實踐的內容聯(lián)系不夠緊密，與工程教育的要求相差太遠。

2 基于CDIO模式的課程改革

《模擬電子技術》的課程改革遵循引入CDIO教學模式改革，培養(yǎng)學生對電路的分析、設計和實際應用能力的原則，要求首先把CDIO思想貫穿在整個教學過程中；其次把CDIO思想灌輸給學生；最后授課方式從以講授為主轉為以引導為主，建立基于CDIO的新型授課模式。主要從以下幾個方面進行：

2.1 教材選擇與內容的調整

針對之前教材理論性較強的問題，仔細斟酌，反復比較，選用機械工業(yè)出版社的《模擬電子線路分析與Multisim仿真》作為教材，該書本書介紹了基本概念懂得同時，詳細介紹了電子線路模型分析和仿真，并以放大器電路、振蕩器電路、模擬信號運算電路、濾波電路、信號交換電路、開關電路、交流功率放大電路為實例進行了詳細講述。其特點在于該書以元器件和電路的分析模型及仿真為主線，以模擬分析和仿真為基本工具，比較全面地介紹了通過仿真實驗研究電子線路的方法。

在分析電路的時候結合Multisim輔助分析軟件。一方面可以提高課程的教學效果，另一方面可以培養(yǎng)和強化學生的計算機應用能力。例如在分析放大電路失真情況，可以在Multisim運行電路，用示波器觀察各電流電壓波形，改變電路參數(shù)，可以直觀觀察飽和失真和截止失真波形。

2.2 將CDIO理念貫穿于課程每一個章節(jié)

結合電子技術的發(fā)展現(xiàn)狀，加強課程的信息量，拓展視野。在教學內容方面，從外部電路分析元件，強化元件的外部特性，淡化元件的內部原理；從工程思維的觀念出發(fā)，強化定性分析，淡化定量推導；從典型電路出發(fā)，注重分析規(guī)律和思維方法的講授，強化宏觀設計應用，淡化微觀細節(jié)內容；增加應用電路舉例，建立以實例驅動的教學模式。

在教學過程中應該注重學生的主體地位，經(jīng)常組織學生進行分組討論和課堂提問，提出引導性問題引發(fā)學生的辯論。例如在講授二極管的應用時，引導學生利用二極管的單向導電性，分組討論，利用二極管設計電路實現(xiàn)某種功能。

2.3 實驗教學方式的改革

在過去傳統(tǒng)的教學中，理論教學學時較長，實驗教學學時較短，學生的動手實踐的愿望得不到滿足，而且實驗課程內容上以驗證性實驗為主，不能反映社會實際和生產(chǎn)、科研實際，不能激發(fā)學生興趣。針對這一點重新修訂了實驗學時數(shù)量和實驗教學內容。經(jīng)調整，實驗學時增加至30學時。實驗教學內容由原來孤立的15個實驗項目，調整為基礎實驗、晶體管放大電路、運算放大電路、功率放大電路和電源電路五個單元，同時后五個單元結合具體的生產(chǎn)實際，構建相應的工程項目向課程設計過渡。如圖1所示就是在這種思想指導下，從實驗教學向“音頻功率放大器”工程項目過渡的示意圖。

另一方面，改變以往提供實驗箱讓學生連接電路的教學模式，要求老師提出設計構想、讓學生自主完成計算機Multisim軟件仿真、自主焊接實驗電路和檢測相關電路參數(shù)，一方面提高了學生的應用所學知識設計電路、電路調試能力，同時熟悉了從理論知識到工程實踐的流程。

2.4 考核方式的改革

傳統(tǒng)的純筆試考核方式只能體現(xiàn)學生對理論知識的掌握程度，很難體現(xiàn)學生的實踐能力。因此在CDIO思想的指導下改革了《模擬電子技術》課程的考核機制。整個考核包括平時成績、實驗成績和期末成績三部分。

圖1 基于CDIO理念的實驗教學向課程設計過渡圖

其中，平時成績占最終總成績的10%，主要是平時作業(yè)和課堂表現(xiàn)為主。作業(yè)主要是以理論學習內容為主.這一部分要求基本跟傳統(tǒng)的平時成績考核方式一致。課堂表現(xiàn)主要以分組討論的表現(xiàn)為主.分為個人表現(xiàn)和團隊表現(xiàn)兩個部分。

實驗成績占最終總成績的30%，主要是實驗內容的完成情況為主。由于實驗是分組完成的，所以，在考核中又分為個人實驗、團隊實驗兩個部分。個人實驗主要以基本實驗內容為主，要求獨立完成 團隊作業(yè)主要以擴展實驗內容為主，組內成員相互討論、設計電路。要求通過仿真軟件Multisim完成，并要提供電路原理說明。

期末成績最終占總成績的60%，分為理論考試部分和綜合設計部分。理論考試部分采用筆試方式，以選擇、判斷、電路分析題、電路設計題的形式考核基本理論知識，綜合設計部分要求每組學生提供一個電路設計作品。

3 結束語

從2009年，我校開始在電子信息工程專業(yè)教學中引入CDIO的教學理念，把CDIO的“項目教學”觀念貫穿于教學中，構建了課程體系，改革了核心課程教學，培養(yǎng)了師資隊伍，提高了學生素質。但是現(xiàn)有教材偏重理論，與應用型工程實踐有一定距離，期待符合自身特點的應用型本科教材和實驗指導教材；同時期待建立完善CDIO模式下的課程反饋機制，有效監(jiān)控教學質量和效果。

[1]顧佩華 沈民奮 李升平等.從CDIO到EIP-CDIO—汕頭大學工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究,2008年第1期.

[2]康全禮 陸小華 熊光晶.CDIO大綱與工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高等教育研究學報, 2008年第31卷第4期15-18頁.

[3]查建中.論“做中學”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究.2008年第3期.

[4]李哲秀，駱麗，李金平.模擬電子線路分析與Multisim仿真, 北京:機械工業(yè)出版社，2008年1月

[5]黃河科技學院 ，黃河科技學院信息工程學院本科專業(yè)培養(yǎng)方案，2009年.