CDIO模式下未來(lái)電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)改革的方向研究

趙勃

摘要：該文詳細(xì)闡述了CDIO模式的工程教育理念，分析了未來(lái)電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中存在的問題，并深入探討了應(yīng)用CDIO模式對(duì)未來(lái)電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)改革，并詳細(xì)闡述了改革中的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作等過程，并對(duì)CDIO模式下電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了幾點(diǎn)建議。通過研究，我們發(fā)現(xiàn)有效運(yùn)用CDIO模式能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)于學(xué)科的興趣，提高其工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：CDIO模式;電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué);改革;方向;研究

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）15-0138-02

電子技術(shù)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)的平臺(tái)，其課程包括數(shù)字電路，低頻模擬電子線路相關(guān)知識(shí)，定理和方法。電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)是課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，主要是強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力和運(yùn)用能力，能夠?yàn)橹髮W(xué)習(xí)專業(yè)課程提供基礎(chǔ)。一直以來(lái)，學(xué)生能夠按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，但是這種模式下不利于培養(yǎng)高素質(zhì)人才培養(yǎng)。具體CDIO表示：構(gòu)思，設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)，運(yùn)作這四個(gè)內(nèi)容，是近年來(lái)提倡的一種工程教育理念?；谶@種教學(xué)模式下將其有效運(yùn)用于電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才具有十分重要的意義。

1 CDIO工程教育理念

從CDIO工程教育理念來(lái)看，從研發(fā)到運(yùn)行整個(gè)生命周期作為載體，要求學(xué)生能夠建立學(xué)科之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)性，實(shí)踐性學(xué)習(xí)，是由麻省理工學(xué)院，瑞典皇家工學(xué)院共同創(chuàng)立的一種教學(xué)新模式，這種模式認(rèn)為在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生參與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程以及系統(tǒng)全生命周期的整個(gè)過程中。具體來(lái)看構(gòu)思包括分析客戶的需求，考慮企業(yè)戰(zhàn)略，技術(shù)相關(guān)規(guī)定以及商業(yè)計(jì)劃，開發(fā)新的理念和技術(shù)。在設(shè)計(jì)階段主要集中于對(duì)于方案設(shè)計(jì)，圖紙，產(chǎn)品描述，系統(tǒng)實(shí)施的算法實(shí)施，實(shí)際上是指產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到轉(zhuǎn)換的整個(gè)過程，包括軟、硬件測(cè)試，驗(yàn)證。在運(yùn)行階段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品過程系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁﹥r(jià)值，包括系統(tǒng)維護(hù)。這種教學(xué)模式能夠幫助學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)基礎(chǔ)以及為培養(yǎng)其實(shí)踐能力提供學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，闡述了可操作性的能力培養(yǎng)全面實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)。在2008年CDIO國(guó)際合作組織已經(jīng)包括36名成員，國(guó)內(nèi)主要代表有北京聯(lián)合大學(xué)，江西理工大學(xué)等多個(gè)學(xué)校，已經(jīng)開展了CDIO模式下的教學(xué)改革，并能夠結(jié)合學(xué)校實(shí)際發(fā)展情況進(jìn)行一定程度的創(chuàng)新和完善。

2 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問題

在傳統(tǒng)教學(xué)中電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課主要是教師為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和教師講解內(nèi)容完成后續(xù)操作。教師為學(xué)生解答在實(shí)驗(yàn)操作中所遇到的問題，這種模式主要是以學(xué)生被動(dòng)式學(xué)習(xí)為主，學(xué)生展開實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，主要是為完成教學(xué)任務(wù)，而無(wú)法從根本上提升知識(shí)與能力的。在實(shí)驗(yàn)中各個(gè)項(xiàng)目之間沒有建立系統(tǒng)的概念，只注重簡(jiǎn)單到系統(tǒng)的綜合，沒有將復(fù)雜系統(tǒng)具體到每個(gè)單元的劃分中，最終學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力無(wú)法得到顯著提升。在實(shí)驗(yàn)課講解中只局限于本單元電路調(diào)試功能講解，而沒有涉及工程概念和技術(shù)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程和方法上僅按照課本要求完成線路測(cè)試和連接，沒有進(jìn)行深入的探索。缺乏對(duì)于電路的構(gòu)思，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)?？己朔绞絾我?。電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)成績(jī)是根據(jù)日常實(shí)驗(yàn)成績(jī)以及報(bào)告，期末考試作為綜合評(píng)定結(jié)果，日常實(shí)驗(yàn)考試依靠教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分，為了能夠獲取良好的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，學(xué)生需要嚴(yán)格按照操作流程，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中缺乏深入思索，為了能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果展開實(shí)驗(yàn)。教師為了評(píng)定學(xué)員實(shí)驗(yàn)操作花費(fèi)大量的課時(shí)時(shí)間，而對(duì)于學(xué)生的專業(yè)輔導(dǎo)時(shí)間有所減少，學(xué)生所提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告相互之間有抄襲現(xiàn)象，無(wú)法反映其真實(shí)學(xué)習(xí)效果。在期末實(shí)驗(yàn)考核中存在很多不確定因素，而期末考試占據(jù)實(shí)驗(yàn)成績(jī)較大比重，未能真實(shí)反映其真實(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平。

3 教學(xué)方法改革

3.1 CDIO教學(xué)模式改革

我們根據(jù)國(guó)際組織推薦實(shí)現(xiàn)CDIO教學(xué)模式改革，根據(jù)下述方法展開。

按照CDIO的要求在開展教學(xué)模式改革時(shí)需要教師深入研究并理解CDIO的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。在描述的CDIO教學(xué)模式上共有12條標(biāo)準(zhǔn)，分別是學(xué)習(xí)效果，背景環(huán)境，一體化課程設(shè)計(jì)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)時(shí)間，一體化學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，主動(dòng)學(xué)習(xí)，教學(xué)能力，考核等，這些標(biāo)準(zhǔn)共涉及專業(yè)哲學(xué)課程開發(fā)，實(shí)踐場(chǎng)所，教與學(xué)的方法，教師能力考核等多個(gè)方面。在開展CDIO教學(xué)模式教學(xué)改革中，需要嚴(yán)格遵守上述12條標(biāo)準(zhǔn)。其次，為了能夠順利開展CDIO教學(xué)模式改革，需要對(duì)利益相關(guān)者展開調(diào)查，制定有效的教學(xué)大綱。尤其對(duì)于軍隊(duì)院校來(lái)說(shuō)，其利益相關(guān)者是軍隊(duì)。在軍隊(duì)電子技術(shù)教學(xué)過程中需要了解軍隊(duì)對(duì)于電子技術(shù)人才培養(yǎng)的要求，電子技術(shù)基礎(chǔ)是一門基礎(chǔ)課程，各專業(yè)課以及利益相關(guān)者需要搞清楚專業(yè)課程中對(duì)于電子技術(shù)基礎(chǔ)課的一些要求，針對(duì)不同專業(yè)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)有所選擇性。在開展利益相關(guān)者調(diào)查之后，需要結(jié)合高校課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出的建議制定符合CDIO標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)大綱。最后，教師在教學(xué)模式改革中需要確保工程實(shí)踐條件以及滿足學(xué)員的學(xué)習(xí)時(shí)間。工程之間條件包括實(shí)驗(yàn)室管理辦法，信息資源管理和計(jì)算機(jī)管理。目前很多院校無(wú)法滿足CDIO教學(xué)模式改革的要求，而且對(duì)于軍校學(xué)生來(lái)說(shuō)，在部隊(duì)的學(xué)習(xí)時(shí)間比較沖突，因?yàn)楹芏嘣盒W(xué)原生除了開展日常課程學(xué)習(xí)，還需要進(jìn)行政治和軍事學(xué)習(xí)。

3.2 CDIO教學(xué)模式改革步驟

在傳統(tǒng)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，首先需要開展一些基本實(shí)驗(yàn)，之后完成綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，由教師為學(xué)生講解教學(xué)模式，學(xué)員需要按照教員的教學(xué)思路和要求，并結(jié)合指導(dǎo)書完成相應(yīng)操作，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)為目的，在本質(zhì)上主要以知識(shí)灌輸為主，而采用這種新型的CDIO教學(xué)模式需要以CDIO標(biāo)準(zhǔn)為前提，以教學(xué)大綱作為依據(jù)，以項(xiàng)目教學(xué)法作為主要的教學(xué)方法。在實(shí)驗(yàn)課程開展之前，教師需要提出綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)員來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)以綜合項(xiàng)目為依托，所有實(shí)驗(yàn)均是圍繞該項(xiàng)目作為目標(biāo)的展開的，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)員需要思考在完成整體目標(biāo)過程中需要具體劃分為哪些階段目標(biāo)。具體來(lái)看，在構(gòu)思階段，通常實(shí)驗(yàn)課在理論課三周之后開展，由于很多學(xué)員對(duì)于電子系統(tǒng)有一定了解，但大部分理論知識(shí)沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)。為了能夠使其了解綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的具體過程以及重要性，一般不會(huì)涉及電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，可以讓學(xué)員根據(jù)興趣進(jìn)行小組討論，發(fā)揮其創(chuàng)新性思維。在設(shè)計(jì)階段是學(xué)生從理論課學(xué)習(xí)開始，并結(jié)合課本上學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)，電路基本實(shí)驗(yàn)以及構(gòu)思的既定目標(biāo)，這三個(gè)角度來(lái)完成電路設(shè)計(jì)。通過小組討論設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，由教師幫學(xué)生分析該方案是否可行，完成理論課程的學(xué)習(xí)之后確定最終的項(xiàng)目方案。在實(shí)驗(yàn)階段學(xué)生需要印刷電路板制作與設(shè)計(jì)，完成電子系統(tǒng)的組裝，調(diào)試，并將設(shè)計(jì)階段形成的方案在面包板，多孔板上形成實(shí)物完成后續(xù)的性能，功能測(cè)試。在運(yùn)行階段，為了能夠給予客觀公正的成績(jī)，需要以小組作為單位完成現(xiàn)場(chǎng)演示，并向其他學(xué)生講解作品原理，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，能夠解答其他人提出的問題，在答辯時(shí)說(shuō)明小組內(nèi)完成情況，有自評(píng)和他評(píng)的方式，對(duì)該作品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。最終由教員根據(jù)小組完成情況答辯表現(xiàn)提交報(bào)告，給出綜合成績(jī)。對(duì)于一些表現(xiàn)突出的項(xiàng)目，可推薦學(xué)生參與全國(guó)級(jí)別的世界大賽，并完成學(xué)術(shù)論文發(fā)表。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革實(shí)踐

基于CDIO模式下開展電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)，我們以陜西學(xué)前師范學(xué)院2017級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)，并以該專業(yè)學(xué)生為研究對(duì)象展開教學(xué)改革實(shí)踐探究。開課之前對(duì)于CDIO理念，標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)大綱進(jìn)行了深入研究，并確立以學(xué)院為中心，教員為引導(dǎo)的指導(dǎo)思想，在第一節(jié)課對(duì)學(xué)員進(jìn)行劃分小組，根據(jù)學(xué)生興趣，分?jǐn)?shù)進(jìn)行自愿組合，以便相互提供學(xué)習(xí)上的幫助，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生在構(gòu)思階段上積極性表現(xiàn)較高，而且能夠提出很多設(shè)計(jì)想法，在正式設(shè)計(jì)時(shí)由于知識(shí)的有限，可能會(huì)出現(xiàn)一些畏困難，但在教員的耐心指導(dǎo)下能夠解決問題。在實(shí)驗(yàn)階段也會(huì)存在一些問題，比如在設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)，功能焊接在實(shí)物上并不符合要求，主要是由于焊接問題和元器件的問題。在答辯過程中，部分學(xué)員表達(dá)能力不高，整個(gè)實(shí)踐過程比較成功，利用CDIO模式能夠?qū)⒗碚撜n程與實(shí)驗(yàn)課程緊密聯(lián)系在一起，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)過程，學(xué)員可以按照教師和指導(dǎo)書要求完成被動(dòng)式學(xué)習(xí)，極大程度上提升學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。從教學(xué)改革效果來(lái)看，學(xué)員普遍認(rèn)為自己可以通過努力收獲更多知識(shí)，相比過去的實(shí)踐課程來(lái)說(shuō)能夠提高印象。

5 小結(jié)

總而言之，利用CDIO教學(xué)模式完成電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，我們可以發(fā)現(xiàn)采用這種教學(xué)模式之后，能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，使學(xué)員將更多時(shí)間投入到教學(xué)互動(dòng)過程中。采用這種新型模式，使學(xué)員能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系，主動(dòng)進(jìn)行資料查閱和思考，有利于合作學(xué)習(xí)，在時(shí)間有限的情況下學(xué)校能夠?yàn)閷W(xué)員提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，參考資料和信息資源，但是仍存在部分教師沒有完全轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，進(jìn)而對(duì)學(xué)員學(xué)習(xí)存在一定的束縛，沒有真正以學(xué)員為中心，從一定程度上影響其學(xué)習(xí)積極性，因此在后期教學(xué)改革中，需要對(duì)這種傳統(tǒng)觀念進(jìn)行進(jìn)一步的革新。

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