基于CDIO的電子工藝實踐教學的探索與改革

朱新芬

[摘要]針對電子工藝實踐教學現(xiàn)狀，結(jié)合CDIO工程理念，闡述在課程教學中構(gòu)建“以學生為主體、以項目為內(nèi)容”的實踐教學方法，以及重視過程和綜合各項能力的考核評價手段，即通過更新實踐內(nèi)容、改進實踐方法，貫徹“做中學”的教學理念，以初步培養(yǎng)學生的工程實踐能力。

[關(guān)鍵詞]CDIO；實踐教學；電子工藝

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]10054634（2015）060101050引言

電子工藝是電子信息工程本科專業(yè)的必修課，是專業(yè)入門級的課程，也是重要的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實踐課，學生不但要掌握相關(guān)的課程知識，更應該通過實踐初步建立工程理念，為后續(xù)課程的學習打好基礎(chǔ)。

近年來，社會與企業(yè)越來越認識到，高校工程專業(yè)所培養(yǎng)的畢業(yè)生難以適應現(xiàn)實工業(yè)生產(chǎn)需要。為解決高校教育與工業(yè)生產(chǎn)需要的矛盾，調(diào)整高校人才培養(yǎng)方式，美國工程技術(shù)認證委員會在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對工程專業(yè)畢業(yè)生人才培養(yǎng)目標做出了大規(guī)模調(diào)整。高校工程教育必須主動調(diào)整人才培養(yǎng)模式。以滿足工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的需求。CDIO工程教育模式就是在這種情況下應運而生的。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）[12]，該模式以培養(yǎng)新一代高水平工程師為目標，強調(diào)工程教育應關(guān)注實踐，將教育過程置身于產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期的具體環(huán)境中。它以產(chǎn)品研發(fā)至產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、關(guān)注課程之問有機聯(lián)系的方式學習工程，是一種倡導“做中學”的新型教學模式，以增強學生的動手能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、項目設(shè)計的能力和團隊協(xié)作的精神[3]。筆者將該理念運用于電子工藝課程的實踐教學中，實現(xiàn)了學生主動學習、勤于思考、團隊合作、溝通交流的良好學習氛圍，提高了學生動手能力和分析解決問題能力，真正做到了“素質(zhì)知識能力”的有機結(jié)合[4]。

1電子工藝實踐教學的現(xiàn)狀及存在問題分析1.1課程設(shè)置

為培養(yǎng)學生成為應用型高技術(shù)人才，在現(xiàn)有的教學計劃、課程設(shè)置安排上大大加強了實踐性環(huán)節(jié)，如實施了實驗課獨立設(shè)課、大型實驗、課程設(shè)計、課外電子制作、電子設(shè)計競賽培訓、校企合作培訓、校外認證等，提高了學生的實踐能力，但還不夠充分。存在的問題是理論知識體系與實踐環(huán)節(jié)的銜接不夠緊密，各知識不夠互為融貫；有的實踐環(huán)節(jié)是針對全體學生的，有的只針對部分學生，這樣造成學生能力的參差不齊。

1.2課堂教學方法

目前課堂教學方式是教師授課和學生操作，是典型的傳授接受模式，在教學過程中也應用了多種教學手段，如提問、視頻觀摩、演示、討論等，能保證每個學生完成教學任務，存在的問題為教師處于主體地位，學生處于被引導地位。因此，在調(diào)動學生的主動學習、積極探索知識方面做得還欠缺[5]。

1.3學習態(tài)度

現(xiàn)在有很大部分學生學習的目標不夠明確，學習積極性不夠。上完課后，課外時間用在學習上的很少，課外時間都被網(wǎng)絡(luò)、各種電子通訊裝備占用，只要修完課程能拿到學分就行。雖然學生工作部門在學風建設(shè)上下了不少努力，但由于學生的主觀能動性不足，學習較被動，學風面貌難有大的改觀。因此，學生對知識不能有很好的積累和應用，創(chuàng)新就更難了。

1.4考核方式

目前，教師對學生從出勤紀律、學習內(nèi)容的掌握情況、實習報告三方面來評價，較客觀的反映了學生的總體情況。然而，培養(yǎng)的人才不是孤立于團隊與集體，一個人的成功與否技術(shù)固然重要，但決定因素還是非智力因素。因此，學校在培養(yǎng)中也應該明確培養(yǎng)、考核學生的非技術(shù)能力，即團隊協(xié)作能力、溝通交流能力等，這樣的考核內(nèi)容就顯得比較單一，不夠明確細化。

綜上所述，在電子工藝實習課程在教學過程中，教師為適應以培養(yǎng)應用型高技術(shù)人才為目標的教學要求，以及社會對工程技術(shù)人員的素質(zhì)要求，培養(yǎng)了實踐動手能力，學生掌握了電子工藝的一般知識和基本技能，同時也存在較多的不足之處，學校要不斷改革以提高學生的工程設(shè)計、實踐能力[6]。

2電子工藝實踐教學的改革

分析本院已培養(yǎng)出的優(yōu)秀學生，原因是具有興趣引導的實踐項目的經(jīng)歷以及項目引導的工程能力的學習。教師開始思考這種成功能否復制？如何將行業(yè)要求的能力落實到教學體系中？學校的教學團隊在不斷的教學研討期間，接觸了大量的國內(nèi)外教學模式的探討，結(jié)合學院實際，團隊成員普遍認為CDIO模式對培養(yǎng)學生工程能力有很好的借鑒意義。在歷年的教學改革中，我們的教師針對提高學生實踐動手能力做了大量的有益的嘗試，大家欣喜地發(fā)現(xiàn)自己做的許多工作與CDIO的指導思想不謀而合。CDIO大綱站在一個比較高的視角，對整個4年教育過程進行通盤規(guī)劃，并形成了指導意見，從而構(gòu)成了一個一體化的實踐教學體系。若能夠按照CDIO的指導思想統(tǒng)領(lǐng)整個教學、實踐過程，所形成的合力和乘數(shù)效應將是個別教師教改探索所不能達到的[7]。

基于CDIO對培養(yǎng)計劃、課程結(jié)構(gòu)、教學方法、教學評估和學習構(gòu)架的指引，電子工藝從以下幾方面作了如下改革。

2.1修改本課程的教學大綱和教學計劃

根據(jù)CDIO工程教育理念，教師的課程目標除了達到相應的技術(shù)能力外，還應達到一定的團隊協(xié)作能力、溝通表達能力，制定了利益相關(guān)者認定的CDIO教學大綱及教學計劃，指明了CDIO相關(guān)能力在本課程中的培養(yǎng)目標，作為教學的執(zhí)行指南；明確了各教學內(nèi)容在“記憶理解應用綜合分析”各要求上要達到的目標，如表1所示[3]。

2.2教學組織形式的轉(zhuǎn)變

時間安排上由原來的暑期短學期集中周授課改為春季學期授課，為彌補課程的課內(nèi)學習時間不足提供了有利條件，使學生學習一個知識點后有足夠的課外時間去消化、探索與擴展。以四、五人組成的學習小組進行團隊協(xié)作學習，引用項目的形式將課程知識與應用技能緊密相結(jié)合，還給學生自主學習的機會與能力。

2.3教學內(nèi)容與方法的改進

本課程的內(nèi)容有用電常識、基本工具儀器儀表的正確使用、常見電子元器件的認識與檢測、手工焊接技術(shù)、電子產(chǎn)品的制作。原先是按部就班的一項一項做下來，在一周時間內(nèi)集中完成。本次改革是把所有的內(nèi)容整合在一起，通過兩個項目貫徹執(zhí)行，把所學知識由淺入深、由基礎(chǔ)到實際應用得以牢固掌握，明確了各教學內(nèi)容在CDIO模式指導下在“記憶理解應用綜合分析”各要求上要達到的目標，具體內(nèi)容與目標如表2所示。

教學方法由講授、操作、研討相結(jié)合，傳授、指導、自學、互助共存，課內(nèi)、課外時間充分利用來執(zhí)行。在課堂教學中，壓縮教師授課時數(shù)，加入研討時間、學生講授，培養(yǎng)學生認識問題和解決問題的能力，從而引導學生主動學習、探索新知識。通過實踐課的操作練習，引導學生的專業(yè)思路，培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力以及嚴謹踏實、科學的工作作風。以項目為主線，把要掌握的知識點有機地整合起來，使學生在實踐中學習新知識、新技能、新方法。通過分組研討及小組協(xié)作完成產(chǎn)品，培養(yǎng)學生全面的專業(yè)、個人、職業(yè)、團隊、交流及社會意識與能力。具體實施方法如下。

對電子元器件的認識與檢測知識點的教學。先給每小組發(fā)一份包含各種電阻、電容、電感、晶體管及芯片的元器件和檢測儀器儀表，講授識別方法、檢測方法及選用方法，使學生有了對元器件及儀器儀表的初步認識；組織學生以小組（3～4人）為單位討論學習具體電路中各電子元器件的選擇方法及在電路中所起的作用，然后去電子市場熟識和購買電子元器件，調(diào)研市場并完成調(diào)研報告，使學生對電子元器件有了進一步的了解；接下來就是選擇兩個實用電子電路的制作來鞏固對元器件知識的掌握。

2） 對焊接技術(shù)的教學。先講授焊接基礎(chǔ)知識及工具的正確使用方法，而后學生練習手工焊接技能，并觀看焊接技術(shù)的相關(guān)視頻，了解社會上企業(yè)中的實際焊接技術(shù)，有條件可去相關(guān)企業(yè)組織學生前去參觀，以增強學生對焊接技術(shù)的認同感，增強掌握焊接技術(shù)的主動性。

3） 項目一的教學。利用已掌握的基本知識與技能進行簡單實用電子電路的制作直流穩(wěn)壓電源的制作。在信息發(fā)達的現(xiàn)代社會人人都離不開直流電源，因此項目一設(shè)計得小而易實現(xiàn)且實用，能大大地激發(fā)學生的學習熱情。即使遇到問題也能通過小組成員間的互助解決。先進行元器件的檢測，再進行電路板的設(shè)計，放置元器件、焊接元器件、檢查電路、通電測試、參數(shù)調(diào)試、故障排除一系列的實踐。在學習過程中學生完全是自主地進行，教師只起到提醒、點撥、協(xié)助解決問題的作用。通過項目一的學習使學生初次體會到了把元器件合理的進行電路焊接能實現(xiàn)想要的功能，消弱了學生“為學而學”的被動學習狀態(tài)，學生初步體會到了專業(yè)的樂趣。這也為項目二更為復雜的電路制作打下了基礎(chǔ)。

4） 項目二的教學。利用已掌握的基本知識與技能進行稍復雜的實用電子電路的制作聲光控開關(guān)的制作。相比直流穩(wěn)壓電源的制作，聲光控開關(guān)要復雜多了，但也有了初步的經(jīng)驗。也是通過元器件的檢測，再到電路板的設(shè)計，放置元器件、焊接元器件、檢查電路、通電測試、參數(shù)調(diào)試、故障排除一系列的實踐。學生明顯熟練多了，但因電路較前復雜，也需要更多的、更慎密的思考才可做出優(yōu)秀的產(chǎn)品來，也就更能鍛煉學生的各方面能力了。

對于項目一、二的教學內(nèi)容可根據(jù)學生的前期知識的掌握情況作出調(diào)整，可選擇老師提供的內(nèi)容，也可結(jié)合課外科技立項的內(nèi)容，因材施教，引導學習的興趣與主動性。

除了以上針對內(nèi)容的教學方法與安排外，在整個教學當中結(jié)合學生的學習狀況，適時地安排了研討問答環(huán)節(jié)，使學生能及時地分享學習心得，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，同時也鍛煉了學生的多媒體應用能力、口頭表達能力、團隊協(xié)作能力[8]。

2.4考核方法的改進

考核機制對學習有直接的導向作用，以多元（知識+能力）考核項目達到多元的培養(yǎng)目標。通過制定合理的、規(guī)范的、嚴密的、詳細的考核項目表來對學生作出客觀公正的評價。具體如下。

1） 對元器件的認識與檢測知識點的考核制定了考核表一，包括元件外觀識別20分，元件型號參數(shù)識別30分，元件測試40分，出勤10分，總100分，占總評20%。評定方法是教師隨機抽查每小組的其中一人，作為該小組的成績，小組內(nèi)進行自測，兩者結(jié)合得出每生分數(shù)。

2） 對焊接技術(shù)的考核制定了考核表二，包括電烙鐵的處理20分，練習板的焊接質(zhì)量60分，拆焊10分， 考勤紀律10分，總分100分，占總評20%。評定方法是教師對每生安評定標準進行打分。

3） 對項目一、項目二制作考核制定了考核表三，包括元件檢測10分，元件安裝工藝20分，電路焊接質(zhì)量20分，電路性能測試20分，項目報告20分， 考勤紀律10分，總分100分，占總評20%和30%。評定方法是教師對每生安評定標準進行打分。

4） 對研討課的考核制定了考核表四，包括PPT的制作質(zhì)量30分，講評的表現(xiàn)30分，討論的踴躍度20分，小組的協(xié)作能力20分，總分100分，占總評的10%。評定方法是教師和學生對每組表現(xiàn)進行打分，作為該小組的成績，小組內(nèi)進行自測，兩者結(jié)合得出每生分數(shù)，兩者結(jié)合得出每生分數(shù)[9]。

考核表都注明了每項的評分標準和分值，在開始上課前就發(fā)給學生，以使學生有依據(jù)可循。

3教改效果

引用幾段學生的總結(jié)：“這門課自一開始就注定跟其它課不一樣，預習+聽課+理解+實踐+討論+總結(jié)=能力提高。我覺得這種教學方式是現(xiàn)在大學教學所缺失的，不說真正意義上面可以帶給我們什么，我講不出，因此它產(chǎn)生的效益是微妙的，就像等你有感覺的時候，你就已經(jīng)獲益了。這就夠了”。“電子工藝實習課程在嘗試走一條不一樣的教學路線——CDIO，雖對此不甚了解，但是明顯感到不同，（1）能夠讓我們高效的完成教學任務；（2）以小組形式進行任務分配，可以更好的實現(xiàn)比學趕幫超的學習氛圍；（3）不同角色扮演會有不同收獲，很好地鍛煉了學生的組織協(xié)作能力、加強了學生的責任心、上進心；（4）給了每個人一份美好的回憶”。

綜合學生的反饋和自己的體會，這次教改的方向是正確的，所實施的教學方式應該也是有效可行的，是受學生歡迎的，得到師生一致的肯定，總結(jié)如下。

1） 教與學的目標明確，學生在整個學習過程中不在盲目，可執(zhí)行性強；

2） 學生的學習主動性得以發(fā)揮，并營造了很好地學比趕幫超的學習氛圍；

3） 以點帶面，不僅全面完成了課程各知識點的學習，更是在知識學習的過程中帶動了動手能力、分析解決問題能力、協(xié)作能力、表達展示能力的全面鍛煉與提升；

4） 考核成績的優(yōu)良率明顯提高。成績統(tǒng)計分析見表3：未參加教改的班級不管是電子10級還是電子12級優(yōu)秀率都是20%以內(nèi)，中等及以下有20%～30%；參加了教改的各班級的優(yōu)秀率都上升到20%以上，提高了10%以上，二中及以下的人數(shù)下降到20%以內(nèi)，及格人數(shù)下降為0。

4結(jié)束語

本次教改基于CDIO模式，課程不再是以各自的授課、學習、考核方式孤立存在，而是把每門課在整個教學計劃中的地位明確，應達到的要求全都具體量化考核，因此在教學內(nèi)容安排、授課方式、考核方式都將與傳統(tǒng)的方式有很大的改觀，課程改革達到了預期的目標，表現(xiàn)在如下幾點。

1） 以項目為主線，把要掌握的知識點有機地整合起來，可加強學生對知識的消化、吸收，并能及時靈活應用。

2） 以學生為主體，通過教師與學生互換角色、課堂討論、互評等形式充分調(diào)動學生積極性，顛覆以往課堂教學模式，提高學習興趣，不僅在課堂上提高學習的效率，還將把學生課外的學習時間利用起來，提升學生主動學習、探索知識能力。

3） 以小組為單位，共同協(xié)作完成相應的課程項目，培養(yǎng)學生的組織領(lǐng)導能力、團隊合作精神、交流溝通能力。也達到了小組成員間互相提攜，共同進步的良好學習氛圍。

4） 以量化形式進行各方面的考核，每個項目的每一項技能都進行量化考核，考核又分教師考核小組、小組考核各小組、學生考核學生幾種相結(jié)合，這樣讓教師學生都有據(jù)可依，通過分析考核表可及時做出在哪方面的改進提高。

電子工藝這門課的CDIO模式的實踐證明改革是可行的并可在其他課程推廣應用。通過整個CDIO教學模式在電子信息工程專業(yè)的實施，提高了學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力及交流溝通能力。

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Exploration and reform of Electronic Craft

practical teaching based on CDIO

ZHU Xinfen

（Zhijiang College，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang310024，China）

AbstractAgainst the teaching status of electronic craft practice，combined CDIO congineering concepts，Elaborated in Teaching build a "studentcentered，projectcontent" practice teaching methods，and an emphasis on the ability to process and the comprehensive appraisal means，that practice by updating content，improved practices，implementation of the "learning by doing" teaching philosophy to preliminary engineering students practical ability .

Key wordsCDIO；practice teaching；electronic craft