CDIO的《電路設計軟件》課程教學改革研究

劉耕昕+胡曼青

【摘 要】本文首先闡述了《電路設計軟件》課程對于專業的重要性。為了提升課程教學質量、提高學生的工程設計能力，需要對傳統教學中側重軟件操作，輕理論知識點的模型進行完善，而具體的實施過程，便是采用CDIO的教學理念。在課程教學中，基于CDIO的培養流程，實施一系列教學改革措施。最后對學生的能力考核結果表明，CDIO的教學模式對于提高學生的積極性、主動參與能力以及創新能力方面，都有極大的促進作用。

【關鍵詞】CDIO ? ?《電路設計軟件》 ? ? ?教學改革

1 引言

作為通信、電子及其相關專業課程體系中的核心課程，《電路設計軟件》的特點是集理論性和實踐性于一體。課程教學的目的是要求學生既要掌握電路設計軟件的基本操作方法，又要具備PCB設計的基本能力。在傳統教學中，教師往往注重軟件的基本操作過程，以至于忽略了學生工程設計能力的培養。通過對電子科技大學成都學院（以下稱本院）通信工程系2012級～2013級的15名學生進行問卷調查，結果顯示，其中12名學生對軟件操作的流程非常熟悉，然而，一旦涉及讓學生獨立設計簡單項目，卻僅僅只有4人能夠獨立開展。由此可知，傳統的教學方式已經不再適應時代的人才需求，完善當前的教學方法勢在必行。隨著社會對大學生動手能力的要求越來越高，CDIO的工程教學模式被許多高校廣泛采用。大量案例證明，該模式對于提升學生的動手能力和創新能力都是行之有效的。因此，在《電路設計軟件》課程中，擬采用該教學方式進行實踐。

2 課程特點分析

《電路設計軟件》是一門以實驗教學為主的課程，主要的教學內容包括：電路設計軟件的使用方法、工程項目的開發流程等。因此，課程教學的首要任務是讓學生熟悉軟件的操作方法。然而，該環節并非教學的主要目的，僅僅只能作為課程教學的初級目標。而實際工程項目中，掌握電路設計的能力和方法，熟悉基礎的設計原理與規范至關重要，故教學中也應該將重心放在該環節中。所以，培養學生的實際工程設計能力，既是教學重點，也是教學難點。針對該難點，擬采取從實際項目出發，讓學生參與到電路設計的工程項目中，主動探索問題、發現問題、解決問題，從而達到提升理論知識水平、提高強動手能力的目的。

3 基于CDIO的教學改革方案

CDIO工程教育模式的本質是讓學生在“做中學”和“學中做”。因此，在教學培養方案的修訂中，必須針對課程的不同知識點，開展各級項目。本課程的實例項目體系如圖1所示。

圖1 電路設計軟件課程實例項目體系

3.1電路設計軟件操作基礎教學

基礎教學是本院《電路設計軟件》CDIO教學中的首要環節。具體的教學措施是實例引入，即在實驗中將相應的知識點都用實例來說明，如電路原理圖設計、報表的生成、pcb版圖創建以及布線操作等。通過對各個實例的親自操作，讓學生便能夠掌握軟件操作基本方法。同時，為培養學生的團隊意識，擬采用分組教學模式，將學生按照3～5人分組，每組配合完成每次的課堂操作練習實例。考慮學生基礎問題，這些實例的選擇首先是基于實際工程案例，同時兼顧學生入門要求，對難度進行控制，詳細描述實例的工程應用狀況，讓學生明白要做什么，在做什么。針對每個實例操作相應地對每組學生進行分數評定。在實驗操作過程中，對普遍出現的問題進行集中講解，個別錯誤一對一討論，以這種方式確保學生對實例的理解以及操作的掌握，為后續教學過程打好基礎。

3.2電路設計技巧教學

技巧教學集中在電路設計技巧進階，目的是讓學生在掌握了軟件操作技巧之后，能夠更進一步對電路原理與相對高級的設計技巧有一定了解，為下一板塊即項目任務板塊打好基礎。在傳統教學中，這一部分內容往往被忽視，而在實際的工程實踐中，要能夠設計出滿足性能要求的電路板，該方面的能力是必需的。因此，在教學中要引入一定的電路設計理論教學模塊，從而培養學生創新設計能力，主要包含軟件高級操作技巧，元件相關高級編輯技巧，PCB布局技巧，PCB布線技巧。同時以分組方式對各組成員完成情況進行成績評定。在電路設計領域，設計技巧難度差異非常大。本部分教學內容經過精挑細選，力求在展示設計高級技巧的同時，全面貼合學生的實際基礎水平，以“項目講座”到“自學提高”模式，充分激發學生自我專研精神與學習興趣，從而培養學生電路設計的實踐能力。

3.3電路設計項目任務教學

貼合學生實際，精選出完整的項目任務。讓學生團隊完成從需求分析、方案制定，到設計出圖、產品調試、成品交付的整個實際產品流程。教學內容包含分組選題與任務下達、方案討論與定型以及資料收集整理與原理圖設計、pcb版圖設計布局布線、項目驗收與考核。項目選擇貼合專業方向，體現工程實際需求，以難度為基準進行項目分集，分為一級項目、二級項目以及三級項目。學生團隊可以根據自己的基礎情況進行選題，同時鼓勵學生創新思路，自主提出項目研究方向，充分激發學生自我專研精神，培養學生實踐開發能力。

3.4 考核形式的多樣化

CDIO教學模式主要體現在讓學生感受工程項目實踐的過程。因此，傳統的以單一上機考試成績為評定標準的考核形式應當弱化，取而代之的是將單一成績轉變為綜合成績評定，即項目實施中的每個環節都參與到考核中。例如，在電路設計中，針對學生的原理圖設計的合理性，進行階段性的成績評定，并以一定比例納入總成績。本院的《電路設計軟件》課程中，成績分布比例擬修訂為：期末成績比重為40%，考核方式為上機考試;平時成績分為三個部分：軟件基礎部分15%，軟件設計技巧部分15%，項目任務部分30%。

4 教學案例分析

以本院13級通信工程專業兩個班為教學測試對象，為方便比較，將其定義為A班和B班。測試時間為2014—2015學年第2期。教學模式的選擇上，A班沿用傳統模式、B班則采用CDIO教學模式。最終，兩個班都以一個含耦合電感電路的簡單項目設計仿真為測試題目。學生的最終成績，由4名本系電氣工程專家根據項目完成質量，進行綜合評定。考核具體情況如圖2所示。

圖2. A班與B班最終成績對比

由圖2可知，在實施CDIO教學模式后，B班學生在高分段、良好段以及合格段均全面高于傳統模式下的A班。由此可以證明，該課程CDIO教學方案的措施，是能夠促進教學質量大幅度提高的，值得推廣。

5 結語

在《電路設計軟件》課程教學中，引入CDIO教學模式，能夠有效地培養學生鉆研能力，培養學生的創造性思維，提升學生的實踐動手能力。在未來的教學中，該教學模式還需要不斷完善，因此，教師還需精心設計各個環節的實例與項目任務，從多個方面介紹設計軟件操作、設計技巧、工程實踐需求等方面，力求讓學生的能力得到不斷提高。

【參考文獻】

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