基于CDIO創(chuàng)新模式下電子工藝實習教學改革探索

王文明，趙江東，黃曉姣，計甜甜，黃 濟

（皖西學院實驗實訓教學管理部，安徽 六安 237012）

0 引言

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO 代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品開發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，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[1]。項目驅動式教學模式是CDIO理念所倡導的重要教學模式。項目驅動法最根本的特點就是“以項目為主線、教師為主導、學生為主體”，改變了以往“教師講，學生聽”，以教定學的被動教學模式，創(chuàng)造了以學定教、學生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學模式。通過實踐發(fā)現(xiàn)項目驅動法有利于激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，提高學生自主學習及與他人協(xié)作的能力[2]。

電子工藝實習課程是面向我校理工科各專業(yè)開設的實踐課程，主要依托理工科電類學科，同時兼顧理工科非電類專業(yè)學生的培養(yǎng)。結合我校電子工藝實習實驗室的實驗設備和實驗條件，以電子工藝實習課程為依托，以項目形式推進電子工藝實習實訓過程的進行，每個項目將涵蓋理工科類專業(yè)所學的專業(yè)知識，要求學生全面完成項目構思、設計、實施、運作四個階段，對每個階段進行跟蹤考查，全面考核實訓過程[3]。

1 層次化、多樣化、項目化設計電子工藝實習課程內容

在實踐教學過程中循序漸進地將電子工藝實習教學內容分為基礎教學層、中級教學層和高級教學層，在每個教學層次分別設置不同的教學項目內容和目標。針對理工科中電類專業(yè)和非電類專業(yè)，添加可選項目內容，增加實習內容的多樣性，具體內容見表1（P129）。

表1 電子工藝實習層次設計

基礎教學層使學生掌握電子工藝實習的基礎知識，為后續(xù)學習打下基礎。這部分是理工科專業(yè)所有學生的必學內容，以培養(yǎng)學生的基本技能。在中級教學層以學生動手訓練為主，并根據(jù)學生專業(yè)不同設置相應的可選項目內容，項目內容在難度上逐層提高。最后，通過超外差收音機的裝調，使學生了解電子產(chǎn)品的組裝流程、識別常用的電子元器件并掌握電子產(chǎn)品的簡單調試和維修方法。

高級教學層主要針對電類專業(yè)學生進行開設，在高級教學層讓學生掌握AltiumDesigner軟件的使用方法，讓學生能夠使用 AltiumDesigner軟件進行相關電路原理圖的繪制及仿真，并設計PCB文件[4-6]。然后通過熱轉印技術和腐蝕的方式完成電路板的制作。隨后通過組裝單片機最小系統(tǒng)板，讓學生了解SMT工藝流程，掌握最小系統(tǒng)板的裝調流程，學會檢查最小系統(tǒng)板的簡單故障，掌握單片機程序的下載以及最小系統(tǒng)板的調試方法，學習單片機開發(fā)智能產(chǎn)品的方法、步驟等。讓學生了解軟件、硬件相結合的嵌入式設備的開發(fā)和功能設計。最后報告撰寫，通過撰寫實習總結這個過程，培養(yǎng)和訓練學生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力[4]。

2 分層教學、分組訓練、教賽結合優(yōu)化實踐教學模式

教學過程中采用分層教學、逐層推進的教學模式，從基礎知識介紹到綜合應用訓練，逐層推進項目內容，進行教學內容深化。同時將部分實習項目內容采用分組訓練模式，學生自己組建團體，團隊成員一般2～3人，隊員進行分工模式協(xié)作業(yè)，鍛煉學生團隊協(xié)作能力。此外，將教學與比賽相結合，以比賽的方式促進學生學習。將學生在課程項目中制作的“創(chuàng)意模型”帶入到“電子工藝品大賽”，組織學生參加比賽，并將優(yōu)秀的創(chuàng)意模型作為產(chǎn)品展示（見圖 1，P129）。

3 改進教學實施過程──以單片機最小系統(tǒng)板為例

以單片機最小系統(tǒng)板實習項目為例，展示教學實施過程。該實習項目教學過程包括任務安排、查閱文獻資料、課堂教學、分組討論與方案論證、系統(tǒng)設計與軟件仿真、硬件實現(xiàn)與調試維修、匯報交流、結果驗收、設計總結等環(huán)節(jié)。教學實施過程如圖2所示。

圖1 教學模式

圖2 教學實施過程

具體安排如下：首先向學生介紹本次實習項目要求和安全注意事項，下發(fā)本次實習項目要求文檔。組織學生分組（1～2人）完成項目任務。隨后，要求學生查閱項目相關文獻資料，完成方案調研工作。在課程教學階段，將本次實習項目拆分為各個單元電路進行介紹，并對關鍵元器件的選型進行分析。隨后，組織學生在實驗室進行分組討論與方案論證，根據(jù)前期查閱的相關資料，分組討論設計方案，并給予設計方案意見和建議。根據(jù)學生分組設計的方案，組織學生在實驗室進行電路仿真設計，完成項目要求。學生在電路仿真設計過程中會出現(xiàn)很多問題，組織學生在實驗室進行集中設計，以便及時解決學生存在的問題。驗收學生仿真設計的電路，下發(fā)單片機套件，完成硬件實現(xiàn)。檢查硬件電路出現(xiàn)的問題并指導和幫助學生進行調試和維修，驗收硬件電路。隨后，組織學生分組匯報本次實習項目過程中涉及的問題、解決辦法以及學習到的知識。項目完成后要求學生撰寫本次實習報告和設計總結。

4 結論

以新工科理念為指引，基于CDIO理念構建電子工藝實習課程的教學模式探索與實踐，較好地提升了學生工程實踐能力、團結協(xié)作能力和綜合素質。在實踐中取得良好的效果，使學生們受益良多，為后續(xù)課程設計、畢業(yè)設計，創(chuàng)新競賽等活動奠定了良好的技術基礎，實現(xiàn)了電子工藝實習教學的目的，達到了課程教學改革的總體要求。