基于CDIO的《電路基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)踐

章寶歌 羅映紅

摘要：基于CDIO工程教育理念的改革思路，針對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，將CDIO教育理念融入具有實(shí)踐性課程的設(shè)置和教學(xué)過程中。實(shí)踐證明，該項(xiàng)改革在課程體系建設(shè)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力方面均取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：CDIO；電路基礎(chǔ)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）09-0256-02

一、引言

教育部關(guān)于本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見指出：“主動適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，推動轉(zhuǎn)型發(fā)展高校把辦學(xué)思路真正轉(zhuǎn)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才上來?！边@就要求深化人才培養(yǎng)方案和課程體系改革。CDIO是基于工程項(xiàng)目生命全周期的工程教育模式，由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)組成的跨國研究機(jī)構(gòu)于2004年首次提出，是面向產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)生命周期的工程教育方法。2008年，CDIO教學(xué)模式引入到我國，我國教育部組織課題組首先開始試點(diǎn)，此后至今我國已有很多高校都引入了CDIO教學(xué)模式，并進(jìn)行了不同程度的應(yīng)用，取得了良好的成效。

《電路基礎(chǔ)》課程教授的是較強(qiáng)的從事本專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H工作的能力的高級應(yīng)用型、技術(shù)型人才所必備的基礎(chǔ)理論知識和專門知識。電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《電路基礎(chǔ)》課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)而提升課程知識融合能力。雖然目前我校的國家級電工電子實(shí)驗(yàn)中心具有配套、完善的硬件設(shè)施和合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為《電路基礎(chǔ)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)造了良好的條件，但是大部分學(xué)生也只是在實(shí)驗(yàn)中心完成課程內(nèi)所開設(shè)的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對于《電路基礎(chǔ)》課程內(nèi)的很多電路實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的完成卻受到局限。Multisim是原理電路設(shè)計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。將先進(jìn)的Multisim計算機(jī)仿真手段運(yùn)用到高校的《電路基礎(chǔ)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，使之為教學(xué)服務(wù)，不僅可以提高教學(xué)質(zhì)量，還可以培養(yǎng)學(xué)生對課程知識融合的能力。

二、基于Multisim仿真實(shí)驗(yàn)研究優(yōu)越性

1.傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)?！峨娐坊A(chǔ)》課程內(nèi)所開設(shè)的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是仿真驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都能利用實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成。但是，在實(shí)際教學(xué)中很多學(xué)生不會認(rèn)識和使用電子器件，所以任課教師還要花費(fèi)時間去給學(xué)生講解電子器件使用知識，效果也不是太好。通過采用Multisim實(shí)驗(yàn)仿真軟件，讓學(xué)生提前在Multisim軟件環(huán)境下認(rèn)識電子器件的使用，并按照需要完成規(guī)定的仿真實(shí)驗(yàn)，然后再到實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行實(shí)際電路驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，這樣既能熟悉常用的電類儀器的測量方法，又做到理論知識和應(yīng)用技術(shù)的協(xié)調(diào)同步發(fā)展，提高了學(xué)習(xí)效率。

2.開發(fā)設(shè)計型和綜合型實(shí)驗(yàn)。僅僅只是完成課程內(nèi)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性。而且有些課程內(nèi)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并沒有開設(shè)，究其原因是實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能滿足要求或者在實(shí)驗(yàn)過程中容易損壞。將導(dǎo)致學(xué)生對某些電路現(xiàn)象無法觀察。將Multisim引入《電路基礎(chǔ)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，軟件提供了各種元器件和儀器，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室缺少元器件和儀器的缺陷，學(xué)生可以驗(yàn)證自己想驗(yàn)證的電路，還可以在實(shí)驗(yàn)過程中對設(shè)計的電路調(diào)整電路參數(shù)，可進(jìn)行各種電路情況分析，觀察不同的仿真結(jié)果。也不用擔(dān)心設(shè)計實(shí)驗(yàn)失敗導(dǎo)致的元器件和儀器的損壞，從而大大地發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性。能夠進(jìn)行設(shè)計型和綜合型實(shí)驗(yàn)的開發(fā)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。

三、Multisim仿真在電路課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例

在電路分析中，基爾霍夫電流定律可表述為：在任何電路的任何一個結(jié)點(diǎn)上，同一瞬間電流的代數(shù)和等于零?；鶢柣舴螂妷憾煽杀硎鰹椋涸谌我粫r刻，沿電路的任一閉合回路循行一周，回路中各部分電壓的代數(shù)和等于零。我們以第三章例3-7為例來驗(yàn)證結(jié)點(diǎn)電壓法。

單擊仿真開關(guān)或單擊Simulate（仿真）菜單的RUN（運(yùn)行），用電流表U1、U2和U3分別測量圖1中三個支路電流，各表顯示電流為0.12A、0.08A和-0.04A，這與例3-7的理論計算值一樣，且可以發(fā)現(xiàn)0.12A+0.08A+（-0.04A）=0A，即滿足基爾霍夫電流定律；用電壓表U1、U2、U3和U4分別測量圖2中V1-R2-R1-V2-V1回路的各元件的端電壓，各表顯示電流為4V、1.2V、0.8V和2V，選順時針方向，可列寫出-4V+1.2V+0.8V+2V=

0V，即滿足基爾霍夫電壓定律。

四、結(jié)束語

基于CDIO工程教育理念的改革思路，將CDIO工程教育理念引入《電路基礎(chǔ)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，通過學(xué)生的不斷對所學(xué)電路的仿真分析，進(jìn)一步證明，CDIO工程教育理念就是要以此全過程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，此能力鍛煉了學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力和交流能力以及分析掌握能力。該項(xiàng)改革在《電路基礎(chǔ)》課程體系建設(shè)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力方面效果良好。

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