基于CDIO理念的《電路實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革與實(shí)踐

夏非

摘 要： 文章介紹了CDIO國際工程教育新理念，重點(diǎn)探討和研究了基于CDIO理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐，提出了以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的教學(xué)改革方法及具體改革措施。

關(guān)鍵詞： 項(xiàng)目教育 CDIO理念 教學(xué)改革 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 《電路實(shí)驗(yàn)》

CDIO是在多年的教學(xué)過程中形成的教育教學(xué)改革的新成果。自2000年以來，CDIO（構(gòu)想、設(shè)計(jì)、實(shí)施、操作）以產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)為周期，以產(chǎn)品的開發(fā)為主導(dǎo)，以學(xué)生自主設(shè)計(jì)為目的的教學(xué)模式，以培養(yǎng)工程應(yīng)用能力、知識(shí)構(gòu)建能力、團(tuán)隊(duì)相互合作能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為基本原則，在這個(gè)四個(gè)方面體現(xiàn)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性。

1.基于CDIO思想的教學(xué)方法改革與實(shí)踐

1.1傳統(tǒng)的電路實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)常見的問題

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究表明，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)理論知識(shí)的整合，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、創(chuàng)新和實(shí)踐的能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的重要組成部分。目前，電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及方法在高等教育體系普遍存在的現(xiàn)象是：

1.1.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要以驗(yàn)證課本的理論為主。目前，主要是為了驗(yàn)證電路理論實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將書本知識(shí)傳授給學(xué)生，學(xué)生只對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和記錄，無法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教育模式。

1.1.2課程的考試方法按照傳統(tǒng)方法考核，教學(xué)方法沒有創(chuàng)新。本文在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，闡述了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則和注意事項(xiàng)，提出了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的多樣化、自由化。

1.1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)理論部分是比較薄弱的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常作為理論課的輔助部分，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排比理論少很多。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生只是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書接線，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)過程過于簡單，獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)少。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程積極性不高，只是為了應(yīng)付完成任務(wù)，缺乏主動(dòng)參與精神。

1.1.4團(tuán)隊(duì)意識(shí)培養(yǎng)不夠。一個(gè)簡單的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案，沒有強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的整合與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，沒有團(tuán)隊(duì)意識(shí)與現(xiàn)代企業(yè)對(duì)人力資源的需求不能適應(yīng)。所以，通識(shí)教育CDIO理念應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，建立強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，對(duì)工程應(yīng)用人才的培養(yǎng)具有重要意義。

1.2教育改革理念

在課程計(jì)劃和發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，主要對(duì)電路課程內(nèi)容：電路的分析方法、電路的基本定理、含有運(yùn)算放大器的電阻電路、一階電路和二階電路的時(shí)域分析、正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析、含有耦合電感的電路、電路的頻率響應(yīng)、線性電路的復(fù)頻域分析等進(jìn)行闡述。學(xué)生不僅要掌握深厚的理論知識(shí)，而且要具有實(shí)際動(dòng)手能力才能確立設(shè)計(jì)理念和形成設(shè)計(jì)能力。CDIO教學(xué)思路主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.2.1建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)面向CDIO教育模式，針對(duì)全面建設(shè)、設(shè)計(jì)、優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，創(chuàng)新性地開展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)調(diào)部分對(duì)應(yīng)難度較大常用的電路的增加一次分析，尤其是頻率響應(yīng)，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)行早期研究。在一個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)中，綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目的深層設(shè)計(jì)，對(duì)電路設(shè)計(jì)的原則，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力非常重要。

1.2.2豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，將競(jìng)賽引入教學(xué)方式，充分利用PROTEL、MULTISIM，AUTOCAD等軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由學(xué)生自由組合的團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成，該項(xiàng)目完成后，各組之間進(jìn)行充分討論，討論各自的設(shè)計(jì)方案，對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫按照要求完成，組織分工等。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的各種能力都有幫助，尤其是團(tuán)隊(duì)之間的相互配合能力、主動(dòng)思考能力、電路的分析調(diào)試能力和語言表達(dá)能力。

1.2.3加強(qiáng)創(chuàng)新學(xué)習(xí)的培養(yǎng)。每年省內(nèi)都有電子電路方面的競(jìng)賽，競(jìng)賽題目都不同程度地體現(xiàn)了創(chuàng)新思想，可以借助賽題培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，把賽題引入實(shí)驗(yàn)，達(dá)到良好效果。

1.3教學(xué)改革的措施

我院建設(shè)完成了開放實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室里配備了電子電路所需的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和常用的電子元器件，供學(xué)生使用，而且采取以老帶新的制度，全天由往屆在電子電路設(shè)計(jì)競(jìng)賽方面取得較好成績的學(xué)生值班，負(fù)責(zé)解答疑問，同時(shí)安排老師值班，以解決學(xué)生在學(xué)習(xí)工程中出現(xiàn)的問題。安排歷年賽題的解答任務(wù)，要求學(xué)生熟悉歷年賽題的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法，真正做到項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，豐富實(shí)驗(yàn)課題，激發(fā)學(xué)生興趣，提高實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效率。

2.該實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的效果

基于CDIO的教學(xué)理念，調(diào)整了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)室也進(jìn)行了配套建設(shè)，改進(jìn)了教學(xué)方法，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式。實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)過程、老師的教學(xué)方法都做了相應(yīng)的改革，實(shí)驗(yàn)的最后考核方式都進(jìn)行了相應(yīng)的改革，尤其是開放實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性有了很大的提高，學(xué)生參加省內(nèi)和國內(nèi)的電子電路競(jìng)賽也取得了較好的成績。由此可見，在注重理論知識(shí)的同時(shí)，更要注重學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力、工程能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這是現(xiàn)代企業(yè)對(duì)人才的必然要求。

電路課程是高等院校工科一門重要的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求較高，如果只知道理論而不懂實(shí)驗(yàn)，那么只能停留在表面的認(rèn)知階段，要改變目前高校重理論而輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，不是一朝一夕能做到的，不僅僅需要教育理念的變化，更需要大量實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的投入，改善實(shí)驗(yàn)條件，同時(shí)也要對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，提高老師的實(shí)踐能力。文章闡述了當(dāng)前高等學(xué)校工科電路實(shí)驗(yàn)存在的共性問題，探討了CDIO理念的電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方式，從課時(shí)安排、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)具體要求做什么及做實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)什么樣的能力等方面進(jìn)行了改革。從改革結(jié)果看，在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用無論是競(jìng)賽賽題還是日常常見電路為驅(qū)動(dòng)的CDIO教學(xué)模式，都能形成CDIO要求的能力，取得了預(yù)期的效果，如果同類課程教學(xué)采用相應(yīng)的教學(xué)模式，相信就會(huì)取得令人滿意的效果。

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江西省教改項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：JXJG-14-02。