基于CDIO理念的電路教學改革與探索

王媛彬　王俠

摘要：針對目前高校電路課程教學中存在的實驗環節薄弱、工程能力培養不足等問題，引入CDIO教育理念，并將CDIO教育模式運用于該課程的教學改革中，提出了具體的改革方法和教學改革措施。實踐表明基于CDIO模式的教學方式在電路課程中的應用可以有效實施“做中學”、“做中悟”，實現理論教學和實驗教學的一體化建設，既可加強學生對知識的掌握與靈活運用，并可以有效提升學生的動手能力、創新意識、工程能力、團隊協作精神。

關鍵詞：工程教育；CDIO；教學改革；電路

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）14-0064-02

引言：

《電路》是高等教育工科電氣、電子信息類專業的一門專業基礎課，具有較強的理論性和較強的實踐性的雙重特點，該課程對培養學生分析計算能力、實驗能力、研究能力和科學歸納能力有著重要的作用。此外，電路課程是基礎課與專業課之間的紐帶，對后續課程的學習意義極為重大。

本文結合電路課程教學中存在的問題，將CDIO工程教育理念[1-4]引入到電路教學中，探討了基于CDIO工程教育模式的教學改革與實踐，提出了具體改革措施，以增強對學生專業技術能力、工程能力的培養和提高。

一、CDIO教育模式

CDIO是以美國麻省理工學院經過四年的研究、探索以及教學實踐建立起的基于工程教育的先進教學模式，包含構思（conceive）、設計（design）、實施（implement）、運作（operation），亦是倡導“做中學”（learning by doing）和基于項目教育和學習（project based on education and region）的新型教學模式，是以美國麻省理工學院為首的全球幾十所著名大學倡導的現代工程教育框架。其工程教育理念就是以現代工業產品從構思研發到運行改良乃至終結廢棄的生命全過程為載體培養學生的工程能力、運用知識解決問題的能力、終身學習能力、團隊交流能力和協作能力[1-2]。有學者指出，CDIO模式將有助于中國高等教育課程的設置及教育方法、手段的研究，還可以推動考核標準的制定、學生能力評估，對中國高等工程教育的改革與探索具有重要作用[5-6]。

二、電路課程CDIO模式改革措施

對于電路課程的授課，目前我國高校大多采用傳統教學模式——以授課為基礎的學習模式，教師決定著教學的方向和內容，掌握著教學目標和教學進度，學生處于一個被動接受知識的地位，對課程內容的學習、理解程度還不夠深入。另外在實驗環節、考核方式等方面也存在一定的問題，從而造成學生在動手能力、主動學習能力、創新能力不強等，不利于工程型人才的培養。

針對上述問題，我們對電路課程以CDIO模式進行了教學改革實踐，從傳統以教師“教”為主，轉向以學生為中心教學生“學會”，以項目驅動的教學模式傳授知識點，在實驗環節使理論和實踐緊密聯系，實現一體化教學，使得學生在對理論知識的理解、解決問題能力、協作能力、工程能力等方面都有了明顯改善。

1.項目驅動教學法的實施。基于項目進行教育與學習是CDIO所倡導的重要理念。在授課時，教師把所授內容系統性、條理性地貫穿起來，讓學生體會到課程內容的項目性、整體性，從而提高學習興趣，增強學習效果。結合電路的授課內容，按照其實際工作流程細分為若干個學習型工作任務作為課程的教學單元，而每個教學單元是以完成工作任務所需要的基本知識、技能要求、素質要求為教學目標的，總之通過對授課內容進行分解，使分解后的內容分布到各個教學環節中，而這些內容之間彼此關聯，從而讓學生體會到內容的連續性、系統性，從而加強學生對知識的理解、掌握。

2.教師從知識的傳播者轉型為工程項目的設計者。根據CDIO理念，大工程觀理念意味著工程教育從重視知識轉為學科知識和工程能力并重[1]，在內容傳授時，教師更要注重知識的應用性，突出其專業技術性及應用性，將課程教學與實際工程項目有機結合，使學生多動手、多投入、多參與，培養學生的團隊合作能力和CDIO工程能力[6-7]，并將工程構思、設計、運作、實現四步驟納入其中。如在講授戴維寧定理時，首先提出如何進行一端口電路的計算，繼而啟發學生完成電路設計，并用PSPICE完成電路的仿真實驗，并用實例實現其實際應用。總之，教師要主動適應教育改革和發展的新形勢，找準自己的位置，重新定位自身角色，以適應新型的工程教學管理模式[8]。

3.對學生進行多方式、多渠道的能力培養，實現理論與實踐的有效結合。學生在實驗課、電子電路設計大賽等實踐活動中可以充分利用學校資源，盡可能接近工程實踐，在EDA仿真、選器件、焊接、連線調試等實踐活動中努力提升分析問題、解決問題的能力，并靈活運用多種手段進行深層次的開發，而學生也在知識點的逐級遞進中，建立起越來越完善的知識結構，擴大視野，并且逐漸可推廣至其他課程甚至整個專業領域[7]。教師引導學生在工程實踐的真實環境中以主動的、實踐的、課程之間存在有機聯系的方式學習，使學生從做中學、做中悟，實現理論與實踐的有效結合。

4.進行綜合性考核、評估。傳統的考核形式多側重于課本理論知識，而CDIO模式下的考核則轉變為知識、全面素質、綜合能力的綜合模式，學習效果由工程技術能力體現而非分數[9-11]。根據CDIO教學模式，其評估是以學生學習為中心，通過多種方式收集學生學習效果的信息，從而在課程的設計、教與學的方法、工程能力的培養等方面都有所提高。對于電路課程，其成績評估由理論考試成績、平時成績、項目實施成績組成，以理論考試和項目實施為主，兼顧平時成績。這種主觀成績與客觀成績相結合的方式可較全面地對學生進行評估，有助于全面了解學生的學習成績和綜合能力。這種方式正好與CDIO培養學生能力的愿景相契合，有助于學生畢業后更好地適應企業與社會對工程技術人才的需求。

三、結語

電路作為一門重要的必修專業基礎課，具有較強的實踐性。為改變傳統的電路授課教學模式，本文以CDIO教學理念為基礎，探討了基于CDIO的教學新模式，從教學形式、能力培養、考核方式等方面進行改革，結果表明可大大激發學生的主觀能動性，既可加深對基礎知識的理解，又能提高對知識融會貫通應用的能力、工程實踐能力及團隊協作能力，并且對同類課程有一定的借鑒、推廣意義。

參考文獻：

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