CDIO理念SC模式對傳統模擬電子技術課程教學模式的突破

王波　吳茜瓊

摘 要：該文分析了傳統模擬電子技術課程教學模式與應用技術大學理念的不協調性，提出建立CDIO（Conceive構思、Design設計、Implement實施、Operate運作）的工程教育理念，以DIG和LIG為中心的合作學習理念和以SC（studio classroom）工作室教學為主的課程教學模式，構建了包括采取師生談話、做研討報告及完成實踐項目等多種形式的全程考核模式，這些措施對應用技術大學各類工科課程教學改革提供了一個爭論與借鑒的思想及實踐資源。

關鍵詞：CDIO SC 教學模式 應用技術大學

中圖分類號：TNO-4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0095-03

Abstract：Basing on the analysis of incoordination between the teaching mode of traditional analog electronic technology and the concept of university of applied technology， the CDIO （Conceive， Design， Implement， Operate） engineering education idea， the DIG （do it in groups） and LIG （learning it in groups）cooperation learning concept， and the SC（Studio Classroom） teaching mode in practice are established. Furthermore， multiple forms of the whole assessment model including taking the conversation between teachers and students performing research report， and the accomplishment of practial project are built， which provide a concept of controversy and referenceand a practical resource for various engineering course teachings reform in the University of Applied Technology.

Key Words：CDIO；SC；Teaching mode；University of Applied Technology

近幾年，在應用技術大學理念下，課程就是一門可應用的技術，而學生要能學以致用，必須擁有應用的能力，包括對課程有一定的理論分析能力、熟練的專業技術實踐能力、相關的綜合素質等，因此，對于模擬電子技術課程，筆者借鑒國外工科教育思想，提出了以CDIO（Conceive構思、Design設計、Implement實施、Operate運作）的工程教育理念，以DIG（do it in groups）和LIG（learningit in groups）學生中心的合作學習理念，以SC（studio classroom）工作室教學為主的課程教學模式[1]，采取包括師生談話、學生做研討報告及學生完成實踐項目情況等多種形式進行全程考核模式，為應用技術大學理念下課程教學改革做些思考和探索。

1 傳統的模擬電子課程教學模式現狀、優缺點

模擬電子技術是電類專業及計算科學、通信工程等相關專業的一門專業基礎必修課程，主要研究處理模擬信號的電子電路，包括基本的分立元件電路或基本的集成電路。該課程總學時一般為65～80不等，其中實驗學時一般占總學時的20%左右，對工科學校，還配套開設有模擬電子課程設計來加強學生的綜合實踐能力，一般在模擬電子技術課程授課接近尾聲時進行。以河南省為例，理論課是老師講授為主，實驗課一般在學期中期開始安排，分批進行，每批大約10個小組，每個小組兩個或3個學生，由一個老師負責。

傳統模式的優點在于系統的講解可以使學生接受知識的思路比較清晰、完整；嚴格的課堂教學規范，便于衡量教師上課質量；以教師作為整個課堂教學的驅動力，可以保證課堂教學嚴格按計劃進行[2]。但是此種模式還存在如下弊端：一是課堂教學的低績效。這種模式老師雖精心地準備卻收效甚微，學生主要以觀眾、聽眾的角色出現，主要積極表現是聽、筆記、思考、想象，參與的感官相對單一，從學生的知識吸收績效角度分析，課堂上大量的時間耗費在對學生不產生績效的活動中[3]；二是教材的作用被過分強化，較少引導學生關注與課程相關前沿知識動態及應用動態的討論，也較少引導學生如何利用網絡開放資源來解決學習中碰到的問題；三是忽略學生個體的責任，教師努力去準備、引導、調動、啟發、講解，整個課堂教師很忙，學生相對較閑，這種模式完全忽略學生作為一個學習主體應擔負的責任；四是忽略其他綜合能力的培養，只強調專業知識學習專業技能的培養，忽略學生專業以外的綜合能力的培養，比如文獻的查閱、相關專業報告寫作、語言表達、合作意識、問題辯論等，這種非專業的能力往往在工科類專業畢業生中非常缺失，嚴重影響學生個人未來的整體發展。

2 CDIO工程教育理念及SC教學模式的建立

CDIO是麻省理工學院（MIT）通過對企業的調查和實踐逐步研究完善的一種基于培養解決問題能力的工程教育理念，它非常符合應用技術型大學人才培養的目標。模擬電子技術作為一門具有很強工程性、實踐性課程，采用CDIO工程教育理念，可以使之成為一個實現應用技術人才培養的載體，實現各種工程能力不同程度的培養。

事實上，國內很多教育工作者對CDIO的人才培養的規格及思想非常認同，只是苦于沒有找到適合現有教學機制下的教學方式方法及有較的教學模式。在此，筆者以洛陽理工學院電子科學與技術專業的模擬電子課程為例，提出了以學生為中心的DIG和LIG合作學習理念，并借鑒美國高校的工作室模式[4]，建立針對洛陽理工學院電子科學與技術專業目前現狀的SC教學模式。

2.1 工作室配套設施

據往年情況，筆者學院電子科學與技術專業實驗分組數在10組以內，因此工作室配套主要以10套為標準，大概需要配備有：模擬電子實驗箱及配套模塊、信號發生器、示波器、交流毫伏表等測試儀器（以上儀器傳統實驗室已配備），二極管、三極管及各種集成芯片等器件耗品、10臺機算機配以相關的仿真軟件及開放無線WIFI、10個六邊形桌子。

2.2 學習模式

團隊：全班學生分10組，每組3～5人不等，進行團隊合作學習，通過討論、爭論、辯論、規劃等方式培養妥協、據理力爭、謙虛、邏輯表達、合作互動、合作態度等團隊精神，把學生推向學習活動的主體，不斷提升自己的團隊意識。

主題：老師給定或團隊自己確定主題，學習主題要清晰，需解決的問題要明確，為完成主題任務進行團隊方案討論及規劃。

方式：學習方式靈活開放，可以組內討論，可以跟老師討論，可以上網尋求幫助，也可以進行仿真測試。

工作室內學生組成小團隊共同討論、協作完成課題，在解決課題的過程中有更多的學生提出很多新鮮的問題，并動手進行實踐，使得學生學習主動性明顯提高，學生愿意將更多的時間花在實驗室，專業基礎水平和團隊合作意識比以往有了明顯提高，教師與學生間的交流與合作明顯加強。這種模式與傳統教學模式的區別主要體現在教師教學與學生學習的過程中學習的經驗獲取方式及技能的訓練方法上。

2.3 課堂模式

以4學時為一次課的學習單元，每個學習單元中均以完成任務解決問題為主線，理論與實踐沒有界線，完全融合。至于怎么完成任務，采取怎么樣的方法解決問題則由各組進行CDIO，整個過程小組的表現是課程全程考核的一個方面。比如，以模擬電子第一章常用電子器件的第一個主題二極管為例，為了掌握二極管如何應用，初學者必須解決何為二極管結構？此種結構導致什么樣的特性？有多少種類的二極管及區別？二極管有什么用？如何用？通常結合什么來用？用的時候注意什么？目前與二極管相關的前沿動態等一系列的問題。為解決這些問題，小組必須討論實驗方案，利用工作室內的設施來解決這些疑問，而且過程會有沖突爭論，因而調動每一位組員參與其中，整個過程是一個科學自然的認識過程，沒有老師填鴨式的灌輸，而是學生主動學習的一個過程。為了避免學生完成進程與課程規定學時誤差太大，老師每兩周花2學時組織全班進行一次研討會，讓各個組報告自己組的進程、收獲及碰到的問題，然后在全班進行大討論，以適當調整各個組的進程。

2.4 師生角色

在這種模式下，教室不再是一個演講大廳，老師不再是演講者，僅僅為了完成演講內容而往前趕路從而局限了與學生互動深度，教師由一個“教練”變成一個學生學習的引導者、促進者，或者是一個“顧問”，學生也不再是聽眾，他們必須親自動手，積極思索，合作探討并采取有效行動[5]。

2.5 學習內容變化

學生在工作室解決的問題并不局限于教材內容，教材只是提供一個引發問題的源泉，由這個源泉輻射出的實際應用都是需要學生去思考解決的問題，因此與傳統的課堂教學內容有非常大的差別。歸結起來，學習內容涉及的問題可分3個層次：初級應用問題，理論解釋問題，綜合應用問題。初級應用主要根據課程教學自身需要設立小規模實踐項目，旨在加深和強化學生對課程內容的理解與應用；理論解釋問題則是學生通過小項目的學習實踐后的一種能力的升華；綜合應用是整個教學體系的補充，主要培養學生綜合應用相關知識的能力，尤其是創新思維能力與終生學習能力。一般以2～3個項目為載體，這些都是構成過程考核的主要因素。三層次內容，貫穿于整個教學范疇中，使學生邊學習邊實踐，明確了為什么要學，學了有何用，同時還實現了非專業能力的培養。

在教師的工作方面，教師對課程涉及三層次的內容要有全面的掌握，并對課程涉及的前沿動態有所了解，對學生學習過程可能碰到的問題有所預知，對學習合作過程可能出現的沖突要有能力協調及化解，教師在學生困頓不前時適當給予點撥，同時教師對每個組的學生狀態進行全程監控和考核。

3 全程考核模式的構建

對學生來說，考核就是一個指揮棒，考核強調什么，學生就會注重什么。因此，考核由原先的期末一次考試定結論改變成整個學習過程全程考核，主要分5個部分。

一是通過老師與學生的談話，了解學生對課程系統理論知識的掌握及對知識的解釋和表達能力，成績占10%。

二是通過每兩周一次的研討會聽取學生做報告，了解學生對學習的規劃、所學知識的呈現、分析問題及對問題預見性的能力，成績占10%。

三是考查課堂中小組構思、設計、實施及運作等解決初級應用問題的能力，即小實驗項目完成情況，成績占25%。

四是通過分配給小組或小組自行設計的綜合項目考查學生解決綜合應用問題的能力，即與課程內容相關的大工程項目的完成情況，成績占25%。

五是期末一個綜合的筆試，目的是督促學生對整個課程做一次系統的相關性分析，考查學生對整個課程知識體系的了解，成績占30%。

由于各部分考查的能力不可或缺，分數比例分配不是一錘定音，因此學生想要過關就不能忽略任何部分，并且很多是在學習過程中考核，學生必須認真對待每一次學習過程。此種全程的考核充分讓學生明白：學生期末拿多少分不是老師決定的，是根據他們如何參與整個課程所決定的，想拿高分的同學就應該積極站出來帶動和參與到每一堂課。

4 結語

以CDIO工程教育理念為指導，以SC工作室形式為課程教學模式，以學生為中心（DIG和LIG）的合作學習方式，通過這種與傳統課堂截然不同在教學模式使得課堂教學的驅動因素由教師轉移到學生。通過互動，真正解決那些學生不明白的知識，讓學生的思維始終處于思考和興奮狀態，激發學生創新的意識和創造的思想。這種模式，無論是在小班課還是大班課都同樣適用，希望能引起廣大教育工作者的深入探討。

參考文獻

[1] 趙朝暉.CDIO工程教育模式下化工原理實驗教學改革初探[J].化工高等教育，2011（6）：45-47.

[2] 別敦榮，李曉婷.麻省理工學院的發展歷程、教育理念及啟示[J].高等理科教育，2011（2）：52-60.

[3] 龔志起，陳柏昆，劉連新，等.國內外土木工程專業實踐教學模式比較[J].高等建筑教育，2009，18（1）：12-15.

[4] JACK M. Wilson，William C. Jennings.Studio Courses： How Information Technology Is Changing the way we teach On Campus and Off [J].Proceedings of the ieee，2000，88（1）：72-80.

[5] Dai Hounsell，Noel Entwistle.Enhancing teaching-learning environments in undergraduate courses[EB/OL]. http：//www.ed.ac.uk/etl/.