CDIO模式下的模擬電子技術(shù)教學(xué)改革方法的探索與研究

周妮++賀達(dá)江

摘 要：文章借鑒CDIO教育理念來(lái)分析模擬電子技術(shù)課程的特點(diǎn)，在總結(jié)以往成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，從教學(xué)內(nèi)容與方法、以及教學(xué)手段等方面提出了一些改革方案，教學(xué)活動(dòng)中，注重學(xué)生運(yùn)用新知識(shí)、新技術(shù)的能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新能力和交流溝通能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)，同時(shí)構(gòu)建新的考核評(píng)價(jià)體系。為推動(dòng)相關(guān)課程改革，培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才，實(shí)施卓越工程師計(jì)劃，起到十分積極的意義和作用。

關(guān)鍵詞：CDIO 實(shí)踐能力培養(yǎng) 探索

中圖分類號(hào)：TN710-4；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（a）-0196-02

模擬電子技術(shù)課程是電子信息與電氣類專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。它是其它后續(xù)課程的基礎(chǔ)，為將來(lái)學(xué)好數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù)，以及相關(guān)計(jì)算機(jī)課程和集成電路應(yīng)用等起到鋪墊作用，它的發(fā)展反映著當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)。

但是經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)想學(xué)好模擬電子技術(shù)，對(duì)于一般院校的大學(xué)生并不是那么容易。有很多學(xué)生反映在課堂上能聽(tīng)懂老師講解的部分，回去練習(xí)后發(fā)現(xiàn)電路圖稍微復(fù)雜就無(wú)從下手，綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)制作電路更加困難。按道理說(shuō)，需要學(xué)生動(dòng)手操作的課程一般能引起學(xué)生的興趣，但是由于課程內(nèi)容多、雜、活，知識(shí)點(diǎn)更新快，要求學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)靈活掌握的同時(shí)，還要求對(duì)相關(guān)知識(shí)不斷更新；同時(shí)抽象的電路非常多，有些單元模塊在電路存在相似之處但是細(xì)微的不同導(dǎo)致電路實(shí)現(xiàn)的功能千差萬(wàn)別。一些學(xué)生因?yàn)樵诶碚搶W(xué)習(xí)中產(chǎn)生的畏懼感使他們覺(jué)得實(shí)踐操作也索然無(wú)味，連帶著對(duì)遇到與模擬電子技術(shù)相關(guān)課程都會(huì)產(chǎn)生畏難情緒，從而影響了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。另外，課程內(nèi)容的陳舊、繁多使得教學(xué)理論不能深入，實(shí)驗(yàn)流于形式或是根本沒(méi)有實(shí)驗(yàn)課程的安排[1]。因此，有必要探索新的教學(xué)方法。該文主要就CDIO模式下，對(duì)模擬電子技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)改革，提出一些探索與思考。

1 CDIO模式下模擬電子技術(shù)改革的理念

CDIO是以美國(guó)麻省理工學(xué)院為首的世界幾十所大學(xué)展開(kāi)的新型工程教育改革模式，主張以產(chǎn)品研發(fā)的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)作（Operate）（簡(jiǎn)稱CDIO）為載體，培養(yǎng)學(xué)生具有終身學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、專業(yè)技能和工程能力[2-5]。自引入中國(guó)以來(lái)，對(duì)中國(guó)工程教育產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。2008年4月教育部高等教育司發(fā)文成了“CDIO工程教育模式研究與實(shí)踐課題組”，開(kāi)展CDIO工程教育模式試點(diǎn)高校骨干教師培訓(xùn)班等，至今，國(guó)內(nèi)超過(guò)100所得高等院校的老師全面接受CDIO人才培養(yǎng)模式的培訓(xùn)，并逐步有序的開(kāi)展基于CDIO理念的教學(xué)改革[2-5]。

經(jīng)過(guò)各個(gè)學(xué)校多年改革的經(jīng)驗(yàn)表明針對(duì)模擬電子技術(shù)工程性的特點(diǎn)，將CDIO的教育理念貫穿于課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法多元化、教學(xué)過(guò)程的開(kāi)發(fā)與管理、教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系的改革實(shí)踐中是可行的。

2 基于CDIO模式的課程改革

CDIO模式定義強(qiáng)調(diào)除了基礎(chǔ)知識(shí)外，還需要在個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力這幾方面的培養(yǎng)。不同的教師、不同的專業(yè)需求必然使得教學(xué)形式有所不同，并沒(méi)有統(tǒng)一的操作流程和步驟。CDIO相比以前的教學(xué)方式，更加資源開(kāi)發(fā)、寬松自由、包容性要求更強(qiáng)。針對(duì)本人的能力和對(duì)CDIO理念的理解，以及學(xué)生的實(shí)際情況，改革將以3個(gè)方面著手。

2.1 CDIO模式的教學(xué)體系改革

現(xiàn)行的大學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)是“培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才”，在就業(yè)壓力加大的背景下，我們應(yīng)當(dāng)把改革的重點(diǎn)放在改革學(xué)科結(jié)構(gòu)，打破傳統(tǒng)的學(xué)科性課程結(jié)構(gòu)，建立以“工作任務(wù)為中心”、“以項(xiàng)目為載體”的課程結(jié)構(gòu)[2-3]。

“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容包括基本放大電路、集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用、信號(hào)產(chǎn)生電路、直流穩(wěn)壓電路等[2-5]。因?yàn)檎n程內(nèi)容比較零散，學(xué)生經(jīng)常感到學(xué)的吃力，學(xué)過(guò)之后不會(huì)應(yīng)用。在課程改革中，利用“學(xué)做合一”，以幾個(gè)基本工作項(xiàng)目為核心，將所有相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)，技能點(diǎn)串接在一起，學(xué)生邊做邊學(xué)，是學(xué)生受到所見(jiàn)即所學(xué)，所學(xué)即所用，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、工作能力、專業(yè)能力和職業(yè)能力。

針對(duì)此部分改革本人編寫了《模擬電子技術(shù)項(xiàng)目指導(dǎo)講義》，書(shū)中共分為4個(gè)章節(jié)，先介紹了模擬電子技術(shù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方法和步驟以及教學(xué)安排；其次，以“RLC串聯(lián)諧振電路仿真實(shí)驗(yàn)”、“負(fù)反饋放大電路仿真實(shí)驗(yàn)”和“差動(dòng)放大電路仿真實(shí)驗(yàn)”幾個(gè)簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為例，讓學(xué)生初步接觸硬件電路的仿真軟件，通過(guò)完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)掌握仿真軟件的使用，為后續(xù)綜合設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備；第三部分內(nèi)容是基礎(chǔ)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，引入了“直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)”、“方波-三角波發(fā)生器”、“功率放大器”、“RC正弦波振蕩器“和“有源濾波器”5個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)中初步掌握構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)作（Operate）這樣一個(gè)過(guò)程；最后安排了12個(gè)綜合設(shè)計(jì)題目，并對(duì)其設(shè)計(jì)方法和步驟做了相應(yīng)的描述，還提供了部分參考選題供學(xué)生選擇，是設(shè)計(jì)具有多樣化的特點(diǎn)，符合CDIO理念。

2.2 CDIO模式的教學(xué)方法設(shè)計(jì)

在新的教學(xué)方法中，把理論和實(shí)踐課題結(jié)合起來(lái)，改變?cè)瓉?lái)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)分立的局面。在教學(xué)過(guò)程中，先對(duì)基礎(chǔ)理論做深入講解，學(xué)完一個(gè)模塊就馬上給學(xué)生布置相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，在實(shí)訓(xùn)當(dāng)中進(jìn)行仿真、討論，鞏固理論所學(xué)，將實(shí)際與理論聯(lián)系起來(lái)講解。

首先由主講老師明確教學(xué)實(shí)施計(jì)劃；制定相應(yīng)的“項(xiàng)目”任務(wù)書(shū)；準(zhǔn)備好教學(xué)課件和完善的教學(xué)器材，以及教學(xué)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目所需的材料和相關(guān)電子儀器。在對(duì)學(xué)生做了相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的理論課程講解以后，就進(jìn)入到項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程。

項(xiàng)目分析及討論環(huán)節(jié)分成三階段進(jìn)行，先是個(gè)人獨(dú)立思考分析的階段，接著進(jìn)行集體討論，最后進(jìn)入項(xiàng)目的實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)、完成階段。老師在這個(gè)過(guò)程中為學(xué)生提供相關(guān)項(xiàng)目供他們選擇；課堂教學(xué)中老師可以講解一下相關(guān)實(shí)例，為學(xué)生做一些簡(jiǎn)單提示；分組過(guò)程中可以學(xué)習(xí)小組中其他成員的設(shè)計(jì)思想取長(zhǎng)補(bǔ)短；經(jīng)過(guò)這一系列的思考討論后，學(xué)生就可以回去獨(dú)立完成電路的設(shè)計(jì)與仿真了。

在項(xiàng)目的整個(gè)實(shí)施過(guò)程中，老師的作用是一個(gè)被咨詢者和輔助者，讓學(xué)生起著主導(dǎo)作用。一個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)過(guò)程是一個(gè)：構(gòu)思——設(shè)計(jì)——實(shí)施——運(yùn)作的過(guò)程。通過(guò)一個(gè)一個(gè)的作品設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面緊密結(jié)合，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、分析解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，為將來(lái)走出社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 CDIO模式的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)的考核方法主要是考核理論知識(shí)。而實(shí)驗(yàn)是作為單獨(dú)的一門課程進(jìn)行考核的，對(duì)學(xué)生要求較低且學(xué)分較少。這種考核方法嚴(yán)重忽視了模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是加深、鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)的一種重要的教學(xué)手段和途徑，導(dǎo)致學(xué)生不重視平時(shí)的實(shí)際動(dòng)手，更注重去背公式、記例題，對(duì)于作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告他們只需抄襲一下交上來(lái)應(yīng)付老師、應(yīng)付考試[1]。

在保護(hù)學(xué)生求知欲、進(jìn)取心的前提下，將采用學(xué)生互評(píng)和教師針對(duì)項(xiàng)目完成質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估相結(jié)合的考核方法。

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)都做相應(yīng)的教師評(píng)分和小組互評(píng)分，一方面提高動(dòng)手能力、另一方面也能提高學(xué)生的協(xié)作能力。教師針對(duì)每一部分每一環(huán)節(jié)給出詳細(xì)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

理論設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)：設(shè)計(jì)態(tài)度；是否很好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)；方案論證是否正確，電路工作原理是否清楚，單元電路設(shè)計(jì)是否計(jì)算正確，元器件的選擇是否正確合理，總電路工作原理分析是否正確以及畫出的總電路圖是否規(guī)范，總結(jié)是否完整，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是否規(guī)范等方面考察。而考核成績(jī)則根據(jù)：口試中能否正確回答所有問(wèn)題，基本知識(shí)是否扎實(shí)，能否分析電路中可能出現(xiàn)的一切問(wèn)題及解決問(wèn)題的方法來(lái)評(píng)測(cè)。學(xué)生互評(píng)則能檢測(cè)出學(xué)生的人際交往、與人溝通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的差異。

3 實(shí)踐效果與結(jié)論

該次課程改革之前，本人已經(jīng)試著在該院的2014級(jí)通信工程3、4班這兩個(gè)班的部分學(xué)生中進(jìn)行了相關(guān)小項(xiàng)目的實(shí)施運(yùn)作。學(xué)生反映這種學(xué)習(xí)模式讓他們受益良多。2016年該院參加湖南省電子設(shè)計(jì)大賽的主力軍就是這一屆的學(xué)生，并且在比賽中取得了優(yōu)良的成績(jī)。通過(guò)實(shí)踐證明，在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中采用CDIO工程教育模式是能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率的。

計(jì)劃從2015級(jí)通信工程5班開(kāi)始全面實(shí)施這種模式教學(xué)改革。希望通過(guò)CDIO工程教育模式的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人專業(yè)能力和素質(zhì)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力，為學(xué)生今后開(kāi)展工作打下良好基礎(chǔ)，將成為培養(yǎng)卓越工程師人才的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

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