王慶香 蔡洪民 彭業(yè)開

摘要：《電路與電子技術(shù)》是培養(yǎng)大學(xué)生硬件基礎(chǔ)理論與動(dòng)手能力的一門重要課程。很多高校學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽及學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與維修相關(guān)電子產(chǎn)品都以此課程理論及實(shí)踐為基礎(chǔ)。該文基于CDIO 教育模式，構(gòu)建了有效合理的 《電路與電子技術(shù)》課程新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，使得學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程理論知識(shí)的同時(shí)，能有目的地開展和參與針對(duì)性的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，有效感受工程項(xiàng)目實(shí)踐對(duì)人才各種能力需求的培養(yǎng)過程。實(shí)踐證明改進(jìn)后的教學(xué)模式能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，學(xué)習(xí)效果與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比有較大的提高。

關(guān)鍵詞：CDIO；電路與電子技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）26-0113-03

Abstract： Circuit and Electronic Technology is an important course to train college students' hardware basic theory and practical ability. Many college students take part in electronic design competition and study design and maintenance of electronic products on basis of theory and practice of this course. Based on CDIO education mode， this paper builds the effective and reasonable new experimental teaching pattern of "Circuit and Electronic Technology"， which makes the students to carry out and to participate in the activities of specific teaching practice and effectively experience the training process of engineering project practice on the various abilities of talents， while learning curriculum theory knowledge at the same time. Practice shows that the improved teaching model can stimulate the students' learning interest and initiative and learning effect compared with the traditional teaching method has great improvement.

Key words： CDIO； Circuit and Electronic Technology； Experimental Teaching

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）， 它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體， 為學(xué)生提供實(shí)踐、理論課程之間有機(jī)知識(shí)關(guān)聯(lián)的教學(xué)情景、鼓勵(lì)學(xué)生以主動(dòng)的方式學(xué)習(xí)工程學(xué)[1]。這種學(xué)習(xí)方式與傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式有很大的不同。近年來，將CDIO理念融入到各類課程教學(xué)中的嘗試越來越多并取得了不錯(cuò)的效果。如：陳琳提出了基于CDIO工程能力要求和以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式開展教學(xué)的人才培養(yǎng)方案、課程體系、工程能力培養(yǎng)過程和措施等教育改革的模式和方法[2]. 婁小娥等分析了新的時(shí)代背景下，臨床藥學(xué)人才培養(yǎng)的需求與趨勢(shì)。同時(shí)，通過借鑒CDIO的核心理念"實(shí)踐導(dǎo)向"與"全過程性"，對(duì)新型臨床藥學(xué)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了思考與探索[3]?？梢钥闯鯟DIO教學(xué)模式特別適用于包含一定量實(shí)驗(yàn)并強(qiáng)調(diào)動(dòng)手實(shí)踐類的課程[4-9]。不同類課程其實(shí)施過程和方法也不盡相同。根據(jù)《電路與電子技術(shù)》這門課程的特點(diǎn)，本文探索將CDOI教學(xué)模式應(yīng)用于電路與電子的實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中。實(shí)踐證明基于CDIO模式的《電路與電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法其教學(xué)效果優(yōu)于傳統(tǒng)的教學(xué)方法。

1 電路與電子技術(shù)課程教學(xué)方法現(xiàn)狀

《電路與電子技術(shù)》是很多工科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)生在此課程學(xué)習(xí)過程中不但可以培養(yǎng)硬件基礎(chǔ)理論也可以培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力。我校已在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)、制藥工程專業(yè)以及生物醫(yī)學(xué)工程都開設(shè)此門課程多年。此門課的傳統(tǒng)教學(xué)模式為：①以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)偏少，由于理論分析計(jì)算比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中很難將所學(xué)理論與實(shí)際結(jié)合起來，對(duì)理論的理解不夠深刻。②學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生一般是根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟按部就班的重復(fù)并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中難以發(fā)揮主觀能動(dòng)性，其學(xué)習(xí)興趣也難以提高。③對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程評(píng)價(jià)方式以其實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，這樣難以客觀的評(píng)價(jià)學(xué)生真正的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?duì)知識(shí)點(diǎn)得掌握。綜上所述，傳統(tǒng)的教學(xué)模式運(yùn)用中學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的積極主動(dòng)性沒有發(fā)揮出來，這樣學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握可能并不非常牢固且動(dòng)手實(shí)踐能力也很難培養(yǎng)出來。 為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，雖然很多學(xué)校專門為大一至大三的學(xué)生設(shè)置了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目每年都有很多學(xué)生想主持或參與其中，但是這類項(xiàng)目的立項(xiàng)數(shù)目有限，每年真正實(shí)際參加的學(xué)生數(shù)目并不多，這樣工程性的實(shí)踐項(xiàng)目只能作為第二課堂產(chǎn)品。因此，在一些課程的教學(xué)過程中積極引入工程性實(shí)踐教學(xué)模式成為培養(yǎng)多數(shù)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的一種必須。

目前傳統(tǒng)教學(xué)方式仍然占據(jù)著主渠道，工程思維教學(xué)方法因諸多因素還不能有效改變傳統(tǒng)教學(xué)模式。本文基于CDIO的教學(xué)模式通過在《電路與電子技術(shù)》課程中專門設(shè)計(jì)創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以期逐步改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式，培養(yǎng)具備一定專業(yè)知識(shí)技能和較好綜合素質(zhì)的創(chuàng)新型人才。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型構(gòu)建

《電路與電子技術(shù)》課程在我校開設(shè)的專業(yè)都以培養(yǎng)卓越工程師為主要目標(biāo)。此課程理論與實(shí)驗(yàn)并重。作為學(xué)生大學(xué)期間首先接觸硬電路的第一門課，其實(shí)驗(yàn)部分是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的重要開端，優(yōu)異實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)將為后續(xù)多門硬件課程的學(xué)習(xí)打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。CDIO教育模式是基于工程實(shí)踐的課程教學(xué)思想把理論與實(shí)踐連接在一起，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程由被動(dòng)變得更加主動(dòng)，其學(xué)習(xí)興趣也不由自主的調(diào)動(dòng)起來。

本文基于CDIO的教學(xué)思想構(gòu)建了電路與電子課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)教學(xué)根據(jù)深淺與復(fù)雜度不同分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)。三種類型實(shí)驗(yàn)按照一定比例組合。實(shí)驗(yàn)后的教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)產(chǎn)生的反饋結(jié)果將會(huì)使得實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行不斷地改進(jìn)，以期達(dá)到最終的教學(xué)目標(biāo)。三種類型的實(shí)驗(yàn)安排如表一所示，在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中除了進(jìn)行進(jìn)行動(dòng)手實(shí)操外還要進(jìn)行軟件的仿真驗(yàn)證。綜合性實(shí)驗(yàn)是重點(diǎn)安排的實(shí)驗(yàn)，每次占用學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)的各種類型的分配會(huì)根據(jù)教學(xué)的評(píng)價(jià)與反饋環(huán)節(jié)不斷調(diào)整。最終的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)使得他們?cè)诠こ袒A(chǔ)知識(shí)、 個(gè)人能力、 人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力等方面都能得到提高。

3 基于CDIO 模式的《電路與電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施

3.1 基礎(chǔ)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

因?yàn)榛A(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是以驗(yàn)證基本理論為主要目的，所以這類實(shí)驗(yàn)的難度一般不大，以前的做法是老師講完實(shí)驗(yàn)的目的要求和實(shí)驗(yàn)步驟，然后學(xué)生按部就班的重復(fù)一遍實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中很少思考問題，也難以對(duì)驗(yàn)證的理論有深刻認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在基于CDIO教育教學(xué)模式，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，開展以教師引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)為主的教學(xué)模式，訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手操作能力。其主要過程為： ①先劃分團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)小組，教師提出問題，學(xué)生提前預(yù)習(xí) ②學(xué)生上網(wǎng)收集資料，認(rèn)真思考實(shí)驗(yàn)中用到的理論。 ③開始實(shí)驗(yàn)過程，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。④至此實(shí)驗(yàn)并未結(jié)束，小組繼續(xù)討論，并上網(wǎng)查找資料并嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行參數(shù)調(diào)整或小的改進(jìn)，對(duì)改進(jìn)后的電路小組必須進(jìn)行詳細(xì)理論的分析計(jì)算。⑤對(duì)改進(jìn)后的電路，小組利用mutisim 軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，看自己的理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合，然后撰寫改進(jìn)報(bào)告，⑥每個(gè)小組對(duì)自己改進(jìn)電路進(jìn)行答辯式匯報(bào)，教師根據(jù)初次實(shí)驗(yàn)以及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。

3.2 設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)

針對(duì)設(shè)計(jì)性與綜合性的實(shí)驗(yàn)，其教學(xué)目標(biāo)是充分調(diào)動(dòng)同學(xué)們的主觀能動(dòng)性，并讓同學(xué)在這類實(shí)驗(yàn)中真正學(xué)習(xí)到工程中產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵過程“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)作”中的精髓。這類經(jīng)驗(yàn)是他門今后走向工作崗位進(jìn)行工程項(xiàng)目開發(fā)的一種重要的財(cái)富。此類實(shí)驗(yàn)的主要過程為：①將班級(jí)劃分為若干協(xié)作實(shí)驗(yàn)小組，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)安排各項(xiàng)任務(wù)，小組成員首先查閱相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，集思廣益設(shè)計(jì)各種不同難易實(shí)驗(yàn)方案。②小組成員經(jīng)過討論后優(yōu)選一到兩種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)以及理論的分析計(jì)算，然后將設(shè)計(jì)的方案采用multisim進(jìn)行仿真驗(yàn)證。③在仿真驗(yàn)證成功后，小組成員分工合作收集元器件制作印刷電路板并焊接相關(guān)電路，電路焊接完成后進(jìn)行實(shí)際的驗(yàn)證測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果反復(fù)進(jìn)行修改直到滿意為止，期間有關(guān)鍵問題可以咨詢指導(dǎo)老師。④在完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過后，團(tuán)隊(duì)成員分工合作撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。⑤教師挑選合適的項(xiàng)目進(jìn)行答辯，各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行綜合評(píng)分。

基于項(xiàng)目的構(gòu)思、 設(shè)計(jì)、 實(shí)施和運(yùn)行的模式，本文對(duì)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。因此實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程中學(xué)生基本個(gè)人能力、 團(tuán)隊(duì)能力和對(duì)產(chǎn)品、 過程和系統(tǒng)的構(gòu)建能力都能得到一定程度的提高，這也在很大程度上滿足了專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)。

4 結(jié)束語

將CDIO理念引入電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)過程中是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種新的探索。本文基于CDIO教學(xué)模式對(duì)電路與電子技術(shù)課程從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)要求和過程進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，這種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式很好的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，并在一定程度上培養(yǎng)了他們創(chuàng)新意識(shí)，使他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中學(xué)到了實(shí)際工程所需要的各種實(shí)用技能，這些技能為將來實(shí)際工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。因此將CDIO理念融入到以動(dòng)手實(shí)踐為基礎(chǔ)的課程中會(huì)大大提高學(xué)生工程思維能力，從而進(jìn)一步提高其綜合素質(zhì)。

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[通聯(lián)編輯：王力]