CDIO模式下電子技術(shù)課程教學(xué)研究

馬永力,侯玲英

(南昌工程學(xué)院 機(jī)電學(xué)院,江西 南昌 330099)

CDIO模式下電子技術(shù)課程教學(xué)研究

馬永力,侯玲英

(南昌工程學(xué)院 機(jī)電學(xué)院,江西 南昌 330099)

在分析CDIO教育理念的同時(shí)介紹了電子技術(shù)課程體系，描述了“電子技術(shù)”課程中模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)和電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，針對教學(xué)方法及考核方式上存在的問題對電子技術(shù)課程進(jìn)行了基于CDIO的教學(xué)改革。在理論環(huán)節(jié)采用課堂教學(xué)與自主學(xué)習(xí)等多種方法相結(jié)合的教學(xué)方式；在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中融入工程項(xiàng)目的概念。在考核方式上針對不同教學(xué)內(nèi)容采用多種考核方式相結(jié)合的方法。在課程設(shè)計(jì)階段，鼓勵(lì)學(xué)生參與工程項(xiàng)目，使學(xué)生理解、體驗(yàn)一個(gè)系統(tǒng)工程項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到完成的全過程。改革后的“電子技術(shù)”課程教學(xué)全面提高了學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，提高了教學(xué)效果。

CDIO;工程素養(yǎng);電子技術(shù);教學(xué)改革

0 引言

CDIO倡導(dǎo)“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的新型教學(xué)模式，是近年來國際工程教育改革的最新研究成果，它可分為構(gòu)思(conceive)、設(shè)計(jì)(design)、實(shí)現(xiàn)(implement)和運(yùn)作(operate)4個(gè)階段[1-4]。作為一種新的工程教育理念，CDIO具體內(nèi)容包括: 教育學(xué)生更深層次地掌握技術(shù)基礎(chǔ)知識，自我構(gòu)建知識體系;培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和人際交往能力，提高學(xué)生的工程分析能力和解決問題的能力。CDIO注重培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實(shí)的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，在此基礎(chǔ)上通過人才培養(yǎng)過程的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)既有過硬的專業(yè)技能，又有良好職業(yè)道德的工程師[5]。實(shí)踐證明，采用CDIO工程教育模式進(jìn)行電子技術(shù)課程相關(guān)環(huán)節(jié)的教學(xué)，可以讓學(xué)生以更主動(dòng)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

“電子技術(shù)”課程是高等學(xué)校自動(dòng)化、電氣工程、信息工程、計(jì)算機(jī)等工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和明顯的工程技術(shù)特征，是今后學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。我?！半娮蛹夹g(shù)”課程包括模擬電子技術(shù)(模擬部分)、數(shù)字電子技術(shù)(數(shù)字部分)、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)(包含模電和數(shù)電)以及后續(xù)的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。在完成“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”及“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程”教學(xué)環(huán)節(jié)之后，設(shè)置有電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，它能夠讓學(xué)生綜合運(yùn)用模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的相關(guān)知識，完成電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，提高其綜合應(yīng)用知識的能力以及分析解決問題的能力。

在電子技術(shù)課程的教學(xué)中，課題組成員采用國際上先進(jìn)的教育理念——CDIO工程教育理念(主要針對實(shí)踐課程環(huán)節(jié))，結(jié)合我校實(shí)際情況，以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作為主線，依托電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生的CDIO能力。這種能力不僅包括對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)能力，還包括創(chuàng)新能力、終生學(xué)習(xí)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1 電子技術(shù)課程概述

在“電子技術(shù)”課程中，模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩部份內(nèi)容是理論基礎(chǔ)。電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)重在對基本理論的驗(yàn)證及應(yīng)用，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)主要教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)3大類，其教學(xué)目的是：①正確使用常用電子儀器，如萬用表、示波器等；②合理借助各種資源(包括書刊、技術(shù)手冊以及網(wǎng)絡(luò)資源等)查閱所需資料；③熟悉常用電子元器件的類型、特性、使用場合并能夠合理選用；④初步掌握一般常用電子電路的調(diào)試及組裝等基本技能；⑤掌握數(shù)字、模擬電路的一般設(shè)計(jì)方法，具備初步的電路設(shè)計(jì)能力，初步掌握電子電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、仿真方法，對電路進(jìn)行仿真、分析和輔助設(shè)計(jì)。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是創(chuàng)新性實(shí)踐，一般采用項(xiàng)目的方式進(jìn)行。它以提高學(xué)生綜合能力為主，主要教學(xué)內(nèi)容是具有實(shí)際工程意義的工程設(shè)計(jì)，其教學(xué)目的是：①培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決問題的能力；②培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，使之符合社會(huì)需求；③培養(yǎng)學(xué)生具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。 電子技術(shù)課程相關(guān)教學(xué)內(nèi)容各個(gè)部分之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 CDIO模式下的電子技術(shù)課程體系框圖

2 CDIO模式下電子技術(shù)課程教學(xué)改革措施

“電子技術(shù)”課程是相關(guān)專業(yè)學(xué)生升入大學(xué)以來最先遇到的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，因?yàn)橹叭鄙傧嚓P(guān)知識，多數(shù)學(xué)生都覺得枯燥難學(xué)。再加上新版的培養(yǎng)方案進(jìn)一步壓縮了理論教學(xué)的課時(shí)，學(xué)生僅僅依靠課堂上的學(xué)習(xí)很難完全掌握課程內(nèi)容。學(xué)生理論基礎(chǔ)不扎實(shí)對后續(xù)知識的學(xué)習(xí)也會(huì)造成很大影響。因此采用CDIO培養(yǎng)模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的教學(xué)模式。

CDIO培養(yǎng)模式是以學(xué)生為中心，相關(guān)班級的理論課與實(shí)驗(yàn)課由同一個(gè)教師承擔(dān)，可以實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)統(tǒng)一。教師授課時(shí)有意識地把實(shí)踐項(xiàng)目融入到課堂教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)需要安排基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)這4類實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，1人為1組，要求學(xué)生要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成，這些實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識技能，使學(xué)生能將模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)的相關(guān)知識有機(jī)地結(jié)合在一起。實(shí)驗(yàn)課強(qiáng)調(diào)綜合性和設(shè)計(jì)性，課前要求學(xué)生做好理論知識及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的準(zhǔn)備工作，吃透理論知識，理解電路的工作原理，并能設(shè)計(jì)相關(guān)電路，是對理論課的補(bǔ)充和提高。

對電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的要求:①符合工程應(yīng)用實(shí)際、內(nèi)容新穎、有趣味性；②鼓勵(lì)學(xué)生積極參與具有創(chuàng)新思維和團(tuán)結(jié)協(xié)作的項(xiàng)目。課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)知識的能力，以及今后工作中所需的工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)是一個(gè)班級由多位教師負(fù)責(zé)，這樣可以為學(xué)生提供更多的項(xiàng)目選擇。針對具體的工程項(xiàng)目，考慮到工作量和難易程度，教師有時(shí)還會(huì)拆分工作內(nèi)容，或者演變出類似的幾個(gè)項(xiàng)目供學(xué)生選擇。

整個(gè)課程教學(xué)過程的具體改革措施如下：

1)自主學(xué)習(xí)與合作式學(xué)習(xí)相結(jié)合。電子技術(shù)課程提倡多個(gè)學(xué)生組成互助學(xué)習(xí)小組(小組之間要進(jìn)行評比)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。合作式學(xué)習(xí)是提高自主學(xué)習(xí)效果的有效途徑，在小組學(xué)習(xí)的過程中解決問題的成就感和榮譽(yù)感能激勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步努力學(xué)習(xí)。教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生樹立學(xué)習(xí)目標(biāo)與方向，學(xué)生在學(xué)習(xí)中自主發(fā)現(xiàn)和解決問題，避免了傳統(tǒng)式教學(xué)的枯燥乏味。 2)學(xué)習(xí)能力與交往能力培養(yǎng)相結(jié)合。在課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中，不僅能讓學(xué)生學(xué)到相關(guān)專業(yè)知識，而且能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得更好的人際交往能力。CDIO教學(xué)培養(yǎng)模式將把學(xué)生人際交往能力分為校內(nèi)學(xué)生工作中的相互合作以及與社會(huì)人士的交流這2類。一個(gè)工程項(xiàng)目一般是5～6人為一組，小組內(nèi)設(shè)有組長，組員間彼此分工合作：研究和設(shè)計(jì)方案、分配任務(wù)、作市場調(diào)研、到電子市場購買元器件(也可以網(wǎng)上購買)、制作調(diào)試、最后撰寫報(bào)告。每個(gè)學(xué)生的報(bào)告方案要求必須有差異，因此每個(gè)組員都要研究相關(guān)知識，與不同的人打交道，才能交出令人滿意的報(bào)告。

3)基于主動(dòng)式學(xué)習(xí)方法的教學(xué)。主動(dòng)學(xué)習(xí)可以使學(xué)生更好地思考與解決問題。教師在課堂上基于教學(xué)內(nèi)容提出問題，或者是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，并運(yùn)用所學(xué)理論知識及實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行分析判斷。主動(dòng)學(xué)習(xí)包括小組討論、問題提出、講解辯論，以及學(xué)生對學(xué)習(xí)效果的反饋。通過對所學(xué)內(nèi)容的思考，學(xué)生能進(jìn)一步意識到該學(xué)什么以及下一步如何學(xué)習(xí)。這種方法還可以幫助學(xué)生理解概念之間的關(guān)聯(lián)，靈活運(yùn)用相關(guān)知識解決問題。這樣將有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。

4)網(wǎng)上學(xué)習(xí)和網(wǎng)下學(xué)習(xí)相結(jié)合。在如今的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源浩如煙海、學(xué)生上網(wǎng)又非常便利。因此教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生合理利用網(wǎng)絡(luò)資源，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，也可以就某一個(gè)內(nèi)容進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的研究精神。

5) 建立課外興趣小組。由于課堂上的學(xué)時(shí)有限，教師需要根據(jù)教學(xué)大綱決定教授的內(nèi)容。課下可以建立課外電子興趣小組，將課堂教學(xué)與課下學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合。在平時(shí)的教學(xué)活動(dòng)中有意識地培養(yǎng)對電子技術(shù)有興趣特長的學(xué)生，給予正面鼓勵(lì)和引導(dǎo)。興趣小組由專任教師或?qū)嶒?yàn)技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)，這些教師同時(shí)也是學(xué)校電子大賽或家電維修的指導(dǎo)教師，由指導(dǎo)教師不定期地給小組成員布置任務(wù)，并不斷吸引優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入興趣小組，為學(xué)生設(shè)置豐富的實(shí)踐項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生參加電子大賽或挑戰(zhàn)杯等競賽類活動(dòng)；或者進(jìn)行家電維修方面的培訓(xùn)，不定期地在校園內(nèi)舉辦家電維修活動(dòng)，服務(wù)師生?？傊?，應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作精神等。

3 建立CDIO模式下的課程考核模式

傳統(tǒng)的課程考核模式往往是一張?jiān)嚲矶ㄇぁ＿@種考核方式缺乏對學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)情況的檢查和監(jiān)督，一張?jiān)嚲砗茈y對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行準(zhǔn)確的評估。因此應(yīng)改革成績評定方法，加大平時(shí)考核的分值，將一次考核變?yōu)槿炭己?。根?jù)課程性質(zhì)的不同，考核方式也應(yīng)有差異。比如模擬電路和數(shù)字電路的理論教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)情況占比30%，以作業(yè)的完成質(zhì)量和課堂表現(xiàn)為基礎(chǔ)考核項(xiàng)目，考試成績占70%。作業(yè)布置應(yīng)該選擇有代表性的特色題目，以小型的、具有實(shí)用性質(zhì)的電子系統(tǒng)為主，要有利于學(xué)生復(fù)習(xí)掌握相關(guān)理論知識，同時(shí)通過研究習(xí)題激發(fā)學(xué)生對電子技術(shù)的興趣?？荚囋嚲硪采w到每一章節(jié)的內(nèi)容，同時(shí)要包含所有重要的知識點(diǎn)，避免押題，這樣學(xué)生可以更加系統(tǒng)全面地掌握相關(guān)知識，構(gòu)建完整的知識體系。

實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)可按照課前預(yù)習(xí)情況、課堂實(shí)驗(yàn)完成情況及課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果給出每一次實(shí)驗(yàn)的成績，再依據(jù)每一次的實(shí)驗(yàn)成績給出最終成績，采用過程管理的方式完成考核，促使學(xué)生重視每一次實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題也能及時(shí)主動(dòng)地查找資料。這樣不僅有利于加深學(xué)生對理論知識的理解，還可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的考核內(nèi)容更廣泛，包括設(shè)計(jì)說明書、團(tuán)隊(duì)技術(shù)演講、團(tuán)隊(duì)技術(shù)報(bào)告及附件、階段性成果(以課堂答辯及書面作業(yè)的形式展示或提交)、自我評價(jià)和小組內(nèi)互評、課程設(shè)計(jì)報(bào)告等考核項(xiàng)目。其中設(shè)計(jì)說明書、團(tuán)隊(duì)技術(shù)演講、團(tuán)隊(duì)技術(shù)報(bào)告及附件等考核項(xiàng)目，小組內(nèi)成員成績得分都相同，個(gè)人成績總體上取決于團(tuán)隊(duì)成績，這樣學(xué)生就會(huì)重視團(tuán)隊(duì)協(xié)作。為了衡量在一個(gè)項(xiàng)目組內(nèi)各學(xué)生對項(xiàng)目所作貢獻(xiàn)的大小，采用自我評價(jià)和小組內(nèi)互評、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的方式進(jìn)行考核，每人有自己的成績，可區(qū)分出每個(gè)學(xué)生成績的差異，避免了濫竽充數(shù)的情況出現(xiàn)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中要注意讓每個(gè)學(xué)生都有表現(xiàn)的機(jī)會(huì)，重點(diǎn)關(guān)注有特點(diǎn)、亮點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案，并及時(shí)給予鼓勵(lì)與表揚(yáng)。采用“結(jié)果性”和“過程性”并重的考核評價(jià)體系，不僅注重對知識和技術(shù)學(xué)習(xí)的考核，還要注重對學(xué)生工程能力和學(xué)習(xí)態(tài)度的評價(jià)。

4 結(jié)束語

通過此次教學(xué)改革我們發(fā)現(xiàn)，采用基于CDIO模式的電子技術(shù)課程教學(xué)可以取得顯著的教學(xué)效果,能使學(xué)生建立傳統(tǒng)教學(xué)中所缺乏的工程價(jià)值觀，明確學(xué)習(xí)目的、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)合作精神,同時(shí)較好地解決了理論與實(shí)踐教學(xué)相脫離的問題，學(xué)生普遍反響較好。

[1] 韓雁，馮興杰，梁志星，等.CDIO工程教育模式下的教學(xué)效果分析[J].中國民航大學(xué)學(xué)報(bào),2012,30(4):40-43.

[2] 韓桂英，李錫祚.CDIO視野下項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的數(shù)字電路[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012,29(1):168-170.

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(責(zé)任編輯 高 嵩)

Research on Course Teaching of Electronic Technology Based on CDIO

MaYongli,HouLingying

(School of Mechanical & Electrical Engineering,Nanchang Institute of Technology,Nanchang Jiangxi 330099)

At first,this paper analyzes the CDIO educational idea,introduces the curriculum system of electronic technology,and describes the relationship among analog electronics,digital circuits,electronic technology experiments and electronic technology curriculum design.Then the teaching reform based on CDIO is carried on aiming at the problems existing in teaching method and the assessment.The teaching method combining the classroom teaching with autonomous learning is adopted for theory link and the engineering project concept is introduced in the practical link.A variety of assessment methods are combined and used according to different teaching contents.In the course of the course design stage,students are encouraged to participate engineering projects and they are enabled to learn to understand and experience the whole process from design to completion.After the reform,the course teaching of "Electronic Technology"comprehensively improves the students' engineering quality and innovative ability,and so does the teaching effects.

CDIO;engineering quality;electronic technology;teaching reform

2016-11-09

2015年江西省高等學(xué)校省級教改課題立項(xiàng)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：JXJG-15-18-5)。

馬永力，副教授，碩士，研究方向：控制理論與控制工程。

10.3969/j.issn.2095-4565.2017.01.016

G642.0

A

2095-4565(2017)01-0067-04