基于CDIO教學(xué)模式的“高頻電子線(xiàn)路”課程研究

譚菲菲，張 杰，馬文英

（成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610225）

基于CDIO教學(xué)模式的“高頻電子線(xiàn)路”課程研究

譚菲菲，張 杰，馬文英

（成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610225）

“高頻電子線(xiàn)路”是一門(mén)理論和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)難度大等問(wèn)題。文章以CDIO教學(xué)模式為指導(dǎo)，針對(duì)“高頻電子線(xiàn)路”的教學(xué)現(xiàn)狀從幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革，詳細(xì)闡述了實(shí)施方法和所取得的成效。

CDIO；高頻電子線(xiàn)路；實(shí)施方法

習(xí)近平總書(shū)記在十九大報(bào)告中指出，“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。加強(qiáng)國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)，必須深化科技體制改革，建立以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系?！备叩裙こ探逃齽t為這一技術(shù)創(chuàng)新體系提供理論基礎(chǔ)和人才儲(chǔ)備。CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革中的最新成果[1]。它最早由麻省理工學(xué)院提出[2]，在加拿大、新加坡等多國(guó)大學(xué)中得到了實(shí)施和推廣。2005年引入中國(guó)，在清華大學(xué)、汕頭大學(xué)、成都信息工程大學(xué)等高校實(shí)施，并做了大量的研究和工作，取得了顯著的成績(jī)[3-4]。

CDIO教學(xué)模式提供了一種方法論，并沒(méi)有一個(gè)適用于各專(zhuān)業(yè)和課程的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。所以將CDIO教育模式應(yīng)用到“高頻電子線(xiàn)路”課程教學(xué)中指導(dǎo)課程改革，需要結(jié)合課程的教學(xué)特點(diǎn)。

“高頻電子線(xiàn)路”是通信工程專(zhuān)業(yè)和電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。這門(mén)課程涵蓋的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)理論性較強(qiáng)，電路類(lèi)別較多且組成方式靈活，因而實(shí)踐性也較強(qiáng)[5-6]。所以學(xué)生普遍反映本門(mén)課程學(xué)習(xí)難度大，缺乏興趣，最終的教學(xué)效果也不盡人意。

在CDIO教學(xué)模式的指導(dǎo)下，我們將傳統(tǒng)的“理論學(xué)習(xí)—實(shí)驗(yàn)操作”的教學(xué)模式，改革為“實(shí)訓(xùn)演練—理論學(xué)習(xí)—實(shí)驗(yàn)操作—設(shè)計(jì)報(bào)告”的新型教學(xué)模式。這樣的教學(xué)改革，有意識(shí)地增加了實(shí)踐、設(shè)計(jì)和反思等環(huán)節(jié)，可以進(jìn)行3個(gè)方面的改善：（1）調(diào)劑枯燥的理論學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高興趣和主動(dòng)性；（2）以理論服務(wù)實(shí)踐，實(shí)踐促進(jìn)理論，達(dá)到融會(huì)貫通；（3）提高動(dòng)手能力以及分析解決問(wèn)題的能力。

1 CDIO工程教育概念

CDIO工程教育模式即將構(gòu)思（Conceiving）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和操作（Operating）4個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)到學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃中，逐年開(kāi)設(shè)相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)課程，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的4項(xiàng)能力。CDIO培養(yǎng)計(jì)劃可以如表1所示。

表1 CDIO培養(yǎng)計(jì)劃表

CDIO工程教育模式是一種全新的教育理念，將“做中學(xué)”與“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”有機(jī)結(jié)合到課程中。已有的教學(xué)改革成果表明，各門(mén)課程出勤率、平均成績(jī)以及課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量均有明顯提高。

2 提倡理論與實(shí)踐深度結(jié)合

以面向成都信息工程大學(xué)通信工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的“高頻電子線(xiàn)路”課程為例，它是核心必修課程。這門(mén)課程包括的主要內(nèi)容有：高頻功率放大電路、正弦波振蕩電路、線(xiàn)性頻譜搬移電路、角度調(diào)制與解調(diào)電路和反饋控制電路等內(nèi)容。授課安排為每周4個(gè)學(xué)時(shí)理論課程，理論課程結(jié)束后加8學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程，共計(jì)56個(gè)學(xué)時(shí)。這是典型的“理論學(xué)習(xí)—實(shí)驗(yàn)操作”教學(xué)模式，也是許多工科專(zhuān)業(yè)課程常用的教學(xué)模式。理論與實(shí)踐分離使得教學(xué)活動(dòng)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，學(xué)生也可以專(zhuān)注于正在進(jìn)行中的課程。這對(duì)于學(xué)習(xí)自覺(jué)性較高的學(xué)生來(lái)說(shuō)，是一種比較有效率的教學(xué)模式。但是對(duì)于“高頻電子線(xiàn)路”課程來(lái)說(shuō)，學(xué)生普遍反映理論學(xué)習(xí)難度大，課堂教學(xué)內(nèi)容枯燥，難以提高學(xué)習(xí)興趣。所以我們將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容提早引入到課堂教學(xué)中，使被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，把理論知識(shí)即時(shí)轉(zhuǎn)化為具體的電路設(shè)計(jì)，讓學(xué)生體驗(yàn)到可設(shè)計(jì)、可操作、可實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)成果。

所以，我們?cè)诮滩牡拿總€(gè)章節(jié)都增加了具體的技術(shù)實(shí)踐內(nèi)容。以“諧振與小信號(hào)選頻放大電路”章節(jié)為例，技術(shù)實(shí)踐環(huán)節(jié)要求根據(jù)本章節(jié)的內(nèi)容，簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和分析計(jì)算一個(gè)單級(jí)單LC并聯(lián)諧振回路的諧振放大器電路，可使用計(jì)算機(jī)輔助分析仿真軟件實(shí)現(xiàn)。需要設(shè)計(jì)出具體的電路，給出元器件參數(shù)，對(duì)電路進(jìn)行總體分析和說(shuō)明，以及觀察波形圖。章節(jié)實(shí)驗(yàn)的目的是運(yùn)用和鞏固本章節(jié)的知識(shí)，所以電路的設(shè)計(jì)要求比較簡(jiǎn)單，主要鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題，解決問(wèn)題和運(yùn)用理論知識(shí)的能力。課堂上教師進(jìn)行設(shè)計(jì)舉例，啟發(fā)學(xué)生的思路，尤其是對(duì)課堂內(nèi)容掌握程度較低的同學(xué)可以起到強(qiáng)化的作用。課后學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，從而鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決困難的能力。改革前后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置對(duì)比如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)比

通過(guò)改革前后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)比，可以看到在原有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，新增了5類(lèi)基礎(chǔ)電路的設(shè)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)。每項(xiàng)新增實(shí)驗(yàn)為0.5個(gè)學(xué)時(shí)，主要在理論課堂教學(xué)中，由教師進(jìn)行演示說(shuō)明，學(xué)生課后完成實(shí)驗(yàn)。我們分別在兩堂知識(shí)點(diǎn)難度相當(dāng)?shù)恼n堂上布置隨堂作業(yè)，其中一堂增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，隨堂作業(yè)的正確率為90%，另一個(gè)課堂的隨堂作業(yè)正確率僅有70%。這說(shuō)明在有演示實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性明顯高于僅講授理論知識(shí)的時(shí)候。

3 培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題分析能力

教材和課堂中的技術(shù)實(shí)踐部分會(huì)提供實(shí)例供學(xué)生參考，因?yàn)槠渲饕虒W(xué)目的是提高學(xué)生的動(dòng)手能力。為了培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題分析能力和檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)踐的學(xué)習(xí)效果，我們?cè)谡n程中期布置開(kāi)放性專(zhuān)業(yè)課題，讓學(xué)生根據(jù)興趣自主選擇完成?？疾榉绞绞翘峤粫?shū)面報(bào)告，分為以下5個(gè)內(nèi)容：報(bào)告主題、解決的問(wèn)題、主要內(nèi)容（分小點(diǎn)闡述）、結(jié)論及心得體會(huì)。例如，學(xué)生選擇“高頻功率放大器的設(shè)計(jì)”這一課題，需要完成以下幾個(gè)步驟才能形成最終的報(bào)告：（1）首先要廣泛地查閱科技文獻(xiàn)、書(shū)籍等資料，更多地了解高頻功率放大器的特點(diǎn)、分類(lèi)和主要技術(shù)指標(biāo)。（2）自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和調(diào)試電路。（3）對(duì)設(shè)計(jì)電路的輸出結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。（4）總結(jié)、分享完成課題的心得。

4 實(shí)踐報(bào)告結(jié)果分析

我們布置的是開(kāi)放性課題，這樣可以適應(yīng)學(xué)習(xí)能力在各個(gè)層次的學(xué)生。提交的學(xué)習(xí)報(bào)告中，部分心得體會(huì)可以很好地反映學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的變化和收獲。共收到79份學(xué)習(xí)報(bào)告，學(xué)生自我認(rèn)知情況如表3所示。

表3 完成開(kāi)放性課題后學(xué)生的自我認(rèn)知情況

根據(jù)結(jié)果可以看到，接近70%的學(xué)生認(rèn)為自主學(xué)習(xí)能力、對(duì)課程的理解和興趣得到了提高，這說(shuō)明學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和自我反省、總結(jié)的意識(shí)得到了提高。80%的學(xué)生收獲了課堂內(nèi)不能學(xué)到的新知識(shí)，這是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的必然結(jié)果。55%的學(xué)生認(rèn)為提高了自己的動(dòng)手能力，而不這樣認(rèn)為的學(xué)生，是因?yàn)檫x擇的偏向理論知識(shí)的課題。我們更希望學(xué)生擁有理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，所以需要加強(qiáng)CDIO理論建設(shè)，注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的引導(dǎo)和培養(yǎng)。

[1] 銀光球，張福江.基于CDIO機(jī)械本科課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2017（29）：152-154.

[2] 楊軍，稅文兵.基于CDIO教育模式的物流成本管理課程改革探討[J].物流工程與管理，2017（10）：142-143.

[3] 顧佩華，沈民奮，李升平，等.從CDIO到EIP-CDIO—汕頭大學(xué)工程教育人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.

[4] 顧佩華，胡文龍，陸小華，等.從CDIO在中國(guó)到中國(guó)的CDIO：發(fā)展路徑、產(chǎn)生的影響極其原因研究[J].高等工程教育研究，2017（1）：24-43.

[5] 孫雷明.高頻教學(xué)中的仿真工具應(yīng)用探討[J].教育教學(xué)論壇，2014（28）：184.

[6] 劉雪亭.抓住“相似”點(diǎn)學(xué)高頻[J].科教文匯，2009（2）：124.

Study on “High Frequency Circuit” course based on CDIO teaching mode

Tan Feifei, Zhang Jie, Ma Wenying
（Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China）

The “High Frequency Circuit” is a course with strong theory and practice. Students generally re fl ect the learning interest is not high, dif fi cult learning and other issues. This paper launches teaching innovation from several aspects aiming at the current education condition under the guidance of the CDIO teaching mode. The implementation methods and the results achieved are described in detail.

CDIO; high frequency circuit; implementation methods

譚菲菲（1989— ），女，四川成都人，講師，博士；研究方向：無(wú)線(xiàn)能量傳輸。