CDIO工程教育理念下的電路與系統(tǒng)課程教學研究

閆鑌 孫艷敏 曾磊 徐靜波

【摘要】CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，在研究電路與系統(tǒng)課程教學環(huán)境和教學條件的基礎上，結合軍校特色和專業(yè)特點，從教學設計、教學方法、實踐環(huán)節(jié)、評估方案四個方面切入，提出適合我校的CDIO工程教育理念下的電路與系統(tǒng)課程教學模式。

【關鍵詞】CDIO ?教育理念 ?電路與系統(tǒng) ?教學研究

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）43-0222-02

《電路分析基礎》《信號與系統(tǒng)》作為電氣信息類專業(yè)的技術基礎課，教學質量的優(yōu)劣直接決定了學生的學習興趣、后期課程的掌握[1]。我校的電路與系統(tǒng)教學存在以下問題：一是仍然存在“知識的堆砌”、缺乏融會貫通;重理論分析輕工程實踐;強調個人學術忽視團隊協(xié)作;二是理論分析學時過多，培養(yǎng)工程綜合能力的課程少，強調學科間交叉和綜合性的課程少;三是考評方式稍顯單一。

《2020年前軍隊院校教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，要以學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力為導向，構建與新型軍事人才培養(yǎng)相適應的教學模式。為適應時代發(fā)展對高素質新型軍事人才的需要，更新教育理念對提高教學質量具有重大意義。我校工科教育急需進行教育觀念創(chuàng)新和教學模式改革，以適應當前電子信息技術飛速發(fā)展的要求。

一、CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是近年國際工程教育改革的最新成果，CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Imple-ment）和運作（Operate），它以產品或系統(tǒng)的整個生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程知識。它是以全過程為載體培養(yǎng)學生的工程能力，不僅包括個人的學術知識，而且包括學生的終生學習能力、團隊交流能力和系統(tǒng)掌控能力。

高等院校人才培養(yǎng)一直是教育領域的熱點問題[2]。國內外高校人才培養(yǎng)主要經歷了素質教育、“產學研”合作、應用創(chuàng)新性、CDIO工程教育等階段?；贑DIO工程教育理念的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是國家教育部于2010年為貫徹落實國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要而推出的重大改革項目，其目的是培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強、適應社會發(fā)展需要的高質量各類型工程技術人才。

將CDIO工程教育思想貫穿電路與系統(tǒng)課程教學改革，對構建理論和實踐的結合，技術和當代形勢相結合的應用型人才培養(yǎng)體系具有積極推動作用。本文從教學設計、教學方法、實踐環(huán)節(jié)、評估方案四個方面切入，提出適合我校的CDIO工程教育理念下的電路與系統(tǒng)課程教學模式。

二、制定基于項目的課程教學設計

工程設計是工程實踐的精髓所在，根據CDIO工程教育理念，將基本理論知識和產品開發(fā)周期——構思、設計、實現、運作緊密結合起來，參考CDIO工程教育能力大綱的內容，設計適合電類專業(yè)的CDIO課程模塊體系，研究基于項目導向的課程計劃，制定基于“做中學”原則和“基于項目的教育和學習”原則的課程教學方案。

設立CDIO項目，作為學生工程實踐入門，學習初步技能，使學員在應用中促進知識的融會貫通。項目設置要在實踐所學知識基礎上增加趣味性，激發(fā)學生興趣，比如《電路分析基礎》中，散熱風扇的速度控制、萬用表內阻的確定、最大計算機時鐘頻率的計算、電火花加工電路、按鍵式電話系統(tǒng)，《信號與系統(tǒng)》課程中，銀行利息問題建模、通信中調制解調、樂音分析與合成、聲音信號處理等。項目實施過程包括CDIO（構思、設計、開發(fā)和實施）的各個環(huán)節(jié)。將構思、設計、實現、運作在各個項目中得到體現，通過多種教學因素的集成來培養(yǎng)學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和CDIO全過程能力，與電類行業(yè)對人才的需求保持一致。

三、采用以學生為核心的多元化教學方法

CDIO工程教育理念強烈提倡教師要激發(fā)學生的學習興趣，使學生能夠主動的學習。以創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為核心，充分利用現代教育技術，將傳統(tǒng)的課堂授課、計算機仿真技術、網絡教學結合起來，吸取各種教學手段的優(yōu)點，形成多元化教學模式。引入靈活多樣的教學方法與教學組織形式，借助于微課、MOOC、研討課、翻轉課堂等教學方法提高學生參與課堂的積極性，方便學生隨時隨地學習課程知識。并及時與外界溝通，讓教員“走出去”學習，將國內頂級專家“請進來”指導，通過廣泛評估與評價不斷改進教學方法。

四、構建靈活多樣的實踐環(huán)節(jié)

對學科知識、工程能力和學習方法進行有機組合，設置豐富的實踐環(huán)節(jié)，強調分析問題和解決問題的能力。充分利用現代學習場所、實驗室，比如口袋實驗室、俱樂部、創(chuàng)新活動等，使人才培養(yǎng)具有活潑的、實踐的、團隊的特色。

傳統(tǒng)的實踐教學中，學生只有在實驗室才能進行實驗，而口袋實驗室（PocketLab）則可以讓學生隨時隨地進行實驗。口袋實驗室（PocketLab）主要由PocketLab硬件和PocketLab軟件配套組成，可以實現示波器、信號發(fā)生器、邏輯分析儀、電源、系統(tǒng)特性分析儀、直流電源、直流電壓表等多種功能。俱樂部則可以利用學生課余時間，根據興趣參與的一項實踐活動。老師根據學生興趣特點，向學生發(fā)布課題供選擇，指導老師提供技術指導及條件保障，學生通過課題實踐，提升知識運用能力、實踐動手能力，從而有效提升學生的崗位任職能力。此外，通過虛擬設備、虛擬儀器、虛擬器件、虛擬仿真教學軟件（系統(tǒng)）和系統(tǒng)仿真平臺等的配置、調度與應用，以直觀形象的形式引導學生加深對課堂講授知識的理解，提高實驗設備的使用效率，豐富實驗教學內容。通過各種靈活多樣的實踐環(huán)節(jié)，豐富廣大學生課余學習生活，開拓知識面，激發(fā)學習熱情。

五、建立更全面客觀的評估方案

CDIO主張不同的能力用不同的方式進行考核。打破目前單一的考核方式，建立多樣化的考核方式。將實踐環(huán)節(jié)、學習能力、團隊協(xié)作能力、系統(tǒng)設計和掌控能力納入到考核范圍內，同時注重學生專業(yè)能力和其他非智力因素包括創(chuàng)新意識、項目設計能力、團隊協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的考核。為了能夠科學、合理地對學生的動手能力、交流與溝通能力、解決問題能力、團隊合作能力和創(chuàng)新能力等進行考核，不同的能力用不同的方式進行考核，專業(yè)知識可用試卷或口頭測驗，而CDIO相關的能力則可以記錄、報告、自評、互評等等形式進行，利用考核方式的多樣化促使學習方式廣泛化，并能建立更完整可靠的評價系統(tǒng)。

在電路和系統(tǒng)課程考核評價中，采用筆試（閉卷、開卷、項目設計、調查報告、實踐設計報告）、口試、實際操作等多種方式相結合的形式，基礎理論題，用于閉卷考試，主要檢驗學生對基礎理論掌握的牢固程度;綜合論述題，用于開卷考試，主要測試學生對學科課程的理解運用能力。在命題方式上采取任課教師、外部教師、課題組教師、學習組學生等共同參與的方式組題，也可倡導班級學生組成幾個命題小組，根據教師的要求及試卷的題型、題量、分值、重點和難度，分別完成多套命題，由教師選優(yōu)整合，形成最終考核試題，能更好地促進學生平時學習、自主復習和創(chuàng)新思維。

六、結束語

工程學科本科教育的目的是培養(yǎng)具有扎實技術基礎、寬廣專業(yè)知識、綜合工程系統(tǒng)能力和良好團隊協(xié)作能力的工程師。改變以往重理論輕實踐、重視個人能力而忽視團隊協(xié)作、重視專業(yè)知識而忽視創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教育模式，是目前國內進行工程類本科教育改革的方向。課程組將進一步深入嘗試，借鑒國內外CDIO工程教育先進經驗，為電路與系統(tǒng)教學提供可借鑒的教學模式。

參考文獻：

[1]孫靜等.面向卓越計劃的電路課程多模式教學的改革與實踐[J].教育觀察，2017（6）：102-103.

[2]周海燕等.地方院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].電子技術，2017（4）：19-21.