基于CDIO理念改革電子類專業課程設計探索*

◆譚 躍 鄧曙光 李穩國

基于CDIO理念改革電子類專業課程設計探索*

◆譚 躍 鄧曙光 李穩國

課程設計是高校電子類專業中一個重要的實踐教學環節，傳統的課程設計在時間安排、指導教師、設計題目、學生團隊精神培養以及考核方式等方面都存在一些問題。目前，國內外許多高校非常推崇CDIO工程教育模式，并且提出許多基于CDIO的教學改革方法或措施。為了提高人才培養質量，針對電子類專業傳統的課程設計存在的問題，提出基于CDIO理念的改革措施。

CDIO理念；電子類專業；課程設計

為提高人才培養質量和就業競爭力，很多高校采取一些措施來進行教學改革。對于電子類專業的教學改革之一就是通過加大教學實踐環節的比重來培養學生的實踐能力和創新能力，而課程設計作為其中重要的一個實踐環節，它要求注重學生綜合運用知識能力的培養。然而，傳統的課程設計由于存在許多問題，嚴重制約了學生能力的培養，因此，對其改革勢在必行。

1 傳統課程設計存在的弊端

時間安排不合理 傳統的課程設計一般安排在該課程結束之后的兩個星期內，要求學生完成某個課題的設計任務。由于課程結束之后的時間已接近于期末考試時間，學生一方面要準備考試，另一方面要進行課程設計，為了保證期末考試取得好的成績，很多學生對待課程設計的態度不是積極主動，而是為了獲得成績來進行課程設計。因此，通過這種被動式的學習方式來達到學生能力的培養幾乎是不可能的。

此外，有的學校為了不讓期末考試影響到學生的課程設計，甚至將課程設計安排在期末考試完之后再進行。這種方式看似更加合理，但由于考完之后，許多參與課程設計的學生看到其他學生都離校了，難免回 家心切，導致無法安心完成設計任務。

指導教師單一 有些高校電子類專業開設的課程設計中，有數字電子技術、模擬電子技術和單片機原理及應用等課程設計，這些課程設計分別由該課程的任課教師承擔。對于數字電子技術和模擬電子技術的課程設計，雖然與其他課程之間的聯系較少，但是如果從培養高質量人才的角度出發，課程設計不能只有一個仿真結果，而應做出實物。因此，這樣一個課程設計就涉及多門課程，僅由該門課程的任課教師承擔，難以做到對學生的全面指導。

對于單片機原理及應用這樣一門綜合性課程設計來說，是一個很好的鍛煉學生硬件設計、軟件設計、團隊合作等能力的平臺。如果單片機原理及應用課程設計既要仿真，又要將元器件焊接在電路板上，除本課程知識之外，還可能涉及電路理論、數字電子技術、模擬電子技術、傳感器原理、自動控制原理、Keil C、Proteus等課程的知識。因此，僅由單一的該課程任課教師來承擔課程設計，顯然不能對學生進行很好的指導。

設計題目簡單 考慮到學生要在兩個星期內完成課程設計，為了使學生能順利完成設計任務，指導教師只能提供一些簡單的、容易完成的設計題目。這種簡單的課程設計題目雖然要求學生做成實物，但是由于時間關系，大多數學生只能進行仿真，即使做出實物，也可能調試不出正確的結果。此外，為了激發學生的學習熱情，允許學生根據個人的興趣愛好自選設計題目，但是在短時間內即使基礎很好的學生也難以完成相對難的課題。因此，學生順利完成課程設計的條件并不是讓學生設計一個簡單課題就能實現的，更重要的是一個簡單的課程設計不能很好地促進學生能力的培養。

缺乏團隊精神 有些學校要求課程設計一人一題，這種方式不僅有利于培養學生獨立解決問題的能力，而且可以避免學生之間相互抄襲的問題，然而這并不利于學生團隊合作精神的培養。實際上，學生在大學學習階段，要求通過同學之間的合作來共同解決某個問題的教學環節幾乎沒有，像平時的課堂作業、課程實驗、畢業論文或畢業設計、產品組裝、畢業實習、生產見習等實踐環節幾乎都要求學生獨立完成，因此，學生獨立解決問題能力的培養得到很好的鍛煉。然而，在今后的實際工作中，學生常常要依賴于團隊的力量才能解決問題。如果學生在大學期間的團隊能力能得到相應的培養，那么學生將更能勝任今后的工作。所以，為了培養學生的團隊合作精神，可以通過課程設計這一環節來實現。

考核方式的唯一性 目前，一些高校考核課程設計的方式仍然只根據學生的課程設計報告書來進行評定，這種只重結果忽略過程的考核方式很難體現公平性，因為僅憑結果很難判斷學生是抄襲的還是自己設計的。如果能夠增加一些考核環節，特別是像答辯這樣的考核方式，不僅能夠判斷學生是否抄襲，而且能鍛煉學生的語言表達能力和臨場應變能力。可以說，如果學生在大學期間不主動去參與一些社團活動，僅通過日常教學，通過上臺進行語言表達能力鍛煉的機會是非常有限的。因此，課程設計中有必要引入答辯這種考核方式。

2 CDIO工程教育模式

目前，CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育模式得到國內外許多高校的認可。這一模式旨在通過加強學生工程實踐訓練來培養學生的各種能力，它體現了現代工程師對工業產品從構思、設計、實現到運行的全過程所必須具備的基本能力［1-2］。由于CDIO工程教育模式解決了當今高校應如何培養適應現代企業所需的工程人才問題，因此，國內許多學者也開始開展有關CDIO工程教育模式的研究，特別是將CDIO理念引入各學科專業的各教學環節的改革已成為當前教學改革研究的一個熱點［3-5］。

鑒于電子類專業傳統的課程設計對人才培養存在諸多問題，基于CDIO理念來進行改革，成為解決這些問題的有益探索。

3 基于CDIO理念改革電子類專業課程設計的措施

修改教學大綱與計劃，合理安排課程設計時間 CDIO工程教育模式的標準之一就是根據需求分析來制定教學大綱［2］。為了讓學生有充足的時間完成一個高質量的課程設計，將教學大綱和教學計劃的課程設計時間安排在該課程結束后的下一個學期的第一周到第十六周：第一到第三周確定課程設計題目以及下達任務書；第四到第九周完成硬件設計及制版；第十到第十四周完成軟件設計及軟硬件調試；第十五到第十六周撰寫課程設計報告書。對于數字電子技術和模擬電子技術的課程設計，由于不需要軟件設計，因此第四到第十四周用于完成硬件設計、制版及硬件調試。

提高指導教師的能力，不同任課教師共同指導 CDIO工程教育模式其中的一個標準是加強教師的CDIO能力，這種能力包括教師個人自身能力、團隊合作能力、建造產品和系統的能力［2］。目前，國內很多高校注重教師的科研成果，而許多高水平的科研成果都需要深入理論研究，這就導致高校教師重理論而輕實踐，以致CDIO能力不強。為使教師能很好地指導學生，需要加強教師的CDIO能力。同時，由于一個課程設計涉及多門課程的知識，采用多門課程的任課教師共同指導，要比單一的一門課程任課教師指導效果更好。

實現選題途徑多樣化，確保設計題目難易并存 為了從一開始就激發學生的興趣，首先要使課程設計題目豐富多彩。因此，課程設計的題目可以是各種來源，包括教師自擬題目和學生自選題目。學生自選題目可以來源于學生自擬題目、大學生科研項目、大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目、教師科研項目和電子設計大賽題目。對于教師自擬的題目，需要全體指導教師共同來擬定，并且說明題目的難易程度，以便于學生進行選擇。對于學生自選題目，由相應的指導教師和學生共同商定來確定題目的可行性。

制訂合理的實施方案，培養學生團隊合作精神 為了發揮學生各自的長處，根據題目的難易程度，每一個題目由3～4名學生組成，每個學生根據自身的特點分別負責不同的任務，這些任務具體包括查找資料、確定設計方案、硬件設計、制版、軟件設計、撰寫課程設計報告書。由于不同的學生負責不同的任務，只有每位學生完成了自己的任務才能完成整個課程設計，這種既分工又合作的方式不僅能夠培養學生的責任心，而且有利于培養學生的合作能力。為確保學生得到良好的指導，如果某個課程設計涉及某門課程的知識，那么就分配一個擔任該門課程的任課教師作為其中的一位指導教師。在整個設計過程中，雖然學生可以向指導教師請教一些專業問題，但是每個環節都必須由學生自己去完成，因此，學生必須經歷從設計到制作的實踐過程。這種設計制作實踐也是CDIO工程教育模式中的一個標準［2］。

利用多形式考核方式，實現公平公正考核學生 CDIO工程教育模式將C DIO能力評價作為其中的一個標準，它是對學生個體在CDIO教學方法中獲得成效的具體衡量［2］。為了公平公正評價學生，課程設計成績由四部分組成：平時成績、實物制作成績、課程設計報告書成績和答辯成績。

1）平時成績是反映學生在課程設計過程中工作態度、個人能力和完成情況等方面的一個評價，由指導教師分別對所指導的學生進行打分，然后計算每位學生所得的平均分，以平均分作為學生的平時成績。這部分成績占整個課程設計成績的30%。

2）實物制作成績打分由所有指導教師中硬件制作方面的教師負責，主要從實物制作的外觀和功能兩個方面評價學生。這部分成績也是取所有教師評價結果的平均分，占整個成績的20%。

3）課程設計報告書成績由一位教師負責所有報告書的成績評定，主要對學生的寫作水平和格式是否規范等方面進行評價。這部分成績占整個成績的20%。

4）答辯成績由所有指導教師分成多個答辯小組，每個答辯小組給每位學生進行打分，每位學生所得分數為其答辯成績。這部分成績占整個成績的30%。為保證答辯成績評定的公平，學生不能安排在其指導教師所在的答辯小組。

4 結語

為使高校培養的人才符合當今社會發展需求，需要改革傳統的教學環節以促進學生實踐能力的培養。課程設計作為高校電子類專業中一個重要的實踐教學環節，目前一些高校還存在時間安排不合理、指導教師單一、設計題目簡單、學生團隊精神培養不足以及考核方式不公平合理等問題。本文針對上述問題，提出基于CDIO理念的電子類專業課程設計改革措施，取得了很好的實踐效果。■

［1］顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國（上）［J］.高等工程教育研究，2012（3）∶24-40.

［2］查建中.工程教育改革戰略“CDIO”與產學合作和國際化［J］.中國大學教學，2008（5）∶16-19.

［3］郭皎，鄢沛，應宏，等.基于CDIO的計算機專業實驗教學改革［J］.實驗技術與管理，2011，28（2）∶155-157.

［4］魯娟，何永玲，吳彤峰.基于CDIO的《港口電氣設備及控制》課程設計的改革與實踐［J］.高教論壇，2014（4）∶78-80.

［5］曹海平，管圖華.基于CDIO理念的電工電子實訓教學改革與實踐［J］.實驗室研究與探索，2013，32（1）∶140-142.

G642

B

1671-489X（2016）10-0092-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.10.092

*項目來源：湖南省普通高等學校教學改革研究項目（湘教通〔2014〕247號437）。

作者：譚躍，湖南城市學院副教授，博士，研究方向為進化計算；鄧曙光，湖南城市學院教授，博士；李穩國，湖南城市學院副教授，博士研究生（413000）。