CDIO理念下的電子技術類課程實踐化改革

許金鋼++周亞羅++劉海濤++何佳

摘 要： 傳統理念下，電子技術課程均大體沿襲電路、數字電子技術、模擬電子技術、單片機原理及應用的順序教學，課程知識點間孤立，重理論輕實踐。現借鑒CDIO理念，提出電子技術類課程實踐化改革思路，從課程知識點的凝練、多門課程知識點的重組與融合等方面進行改革探索。實踐表明，該教學體系可有效提高教學效率，激發學生學習興趣，切實培養學生實踐動手能力和創新能力。

關鍵詞： 電子技術 CDIO 實踐化改革

我國工科教育受傳統觀念、經費投入等的制約，培養的人才工程能力、實踐能力較薄弱，缺乏創新精神和創新能力。根據“2012～2013全球競爭力報告”顯示，中國只有10%的工程專業畢業生可以立刻勝任工作。重論文、輕設計、缺實踐，一直被認為是中國工程教育的嚴重“弊病”。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，是一種先進的工程教育理念和實施體系。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），以產品研發到產品運行的整個生命周期過程為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，以此全過程為載體培養學生的工程能力。與傳統教學模式相比較，CDIO模式更強調綜合創新能力，同時更關注工程實踐，加強培養學生的實踐能力。電子技術類課程是電類相關專業的主干技術課程，其特點是課程理論性、實踐性、應用性非常強。如何既能傳授給學生扎實的基礎理論知識，又能增強學生的實踐能力，是我們要解決的根本問題。針對電子技術類課程的特點，提出借鑒CDIO工程教育模式對電子技術類課程進行實踐化改革的思路。從課程知識點的凝練、多門課程知識點的重組與融合等方面進行改革探索。

1.電子技術類課程教學現狀分析

（1）教學模式傳統，理論與實踐脫節。

近年來，雖然眾多高校已經認識到傳統教學模式重理論、輕實踐的弊端，但多年來形成的慣性，使大多數學校仍然只能做到小修小改，如理論課程與實驗課程及課程設計單獨設課，增加實驗課學時，加大課程設計力度等措施。總體效果并不是很顯著，仍然應用先理論后實驗的模式，教學過程中缺少工藝設計步驟，學生學習過程中遇到實踐問題不能很好地解決。

（2）與工程實際結合力度小，跟不上電子技術的飛速發展。

電子技術是一種飛速發展的技術，其發展速度是其他任何技術都不能比擬的，具有其他技術不具備的高速發展性。傳統電子技術課程教學，教學知識點幾十年不變，基礎有余，發展不足，滿足不了工程發展需要，不利于培養學生的電子系統設計能力和創新意識。

（3）考核方式傳統，對學生能力考查不足。

當前電子技術類課程考核基于一紙試卷化的還很多，重理論、重定量化考核，考試內容完全局限于教材，對電子技術的實踐性、工程性的考核很難做到。其后果必然是“重理論，輕實踐”、“重定量，輕定性”、“重書本，輕工程”、“重分數，輕能力”。

對于電類技術類課程來說，傳統教學模式越來越難適應電子技術的飛速發展，因此該課程教學改革勢在必行。

2.基于CDIO理念的電子技術類課程實踐化改革

基于CDIO理念的電子技術類課程實踐化改革，主要體現在教學模式、創新實驗體系、考核方式三個方面。

（1）項目制理論與實踐教學相融合的教學模式。

①基于學科體系的項目制教材的編訂

修改現有電子技術類課程的知識點分步，以項目制理念為引領，依據實踐過程的學習規律編訂教材，打破單一課程知識點孤立的狀況，按照項目所需把課程間知識點全部貫穿融合。使理論知識與項目制作、調試與檢測有機結合起來，按照學生在“學中做，做中學”的教改理念編寫，具有項目選擇實用、可操作性強的特點。

項目制下，以數字電子技術課程為例，知識點整合如下：

為了和項目配套，增強教學效果，每個項目均設計了示教板。

②始于實踐終于實踐的項目制教學方式

傳統電子技術類課程的教學模式理論性強，注重數學推導、定量計算，不注重定性分析，學生不容易理解，普遍感覺很難，更不會靈活運用所學知識。

CDIO是一種以工程項目設計為導向、工程能力培養為目標的新型工程教育模式，在CDIO教學理念指導下，根據電子技術類課程實踐性強的特點，全部采用項目化教學模式，基于工作過程的工學結合、任務引領與實踐為導向的課程設計思想。將項目分解為若干任務，以任務驅動方式，由淺入深地把知識和技能滲透到項目實施過程中，融“教、學、做”于一體，始于實踐、終于實踐。

③將教室與實驗室功能融合的教學手段

要想真正將實踐與理論相結合，就要倡導CDIO“做中學”的教育理念，打破理論與實踐教學的界限，將課堂教學從原來的教室搬至實驗室，課堂教學和實驗教學合二為一，有機結合。

項目教學時，教師利用示教板先演示現象，之后結合實驗現象進行理論分析，講解項目中的知識點，使學生結合實際現象理解各種參數改變下產生的效果，之后指導學生實施相應項目。實施過程中，每個學生對項目都有不同理解，會遇到各種各樣的問題，解決了這些問題，就預示著學生的能力得到了實質性提高。

經過幾年探索和實踐，構建教、學、做一體化的項目制教學模式，很好地激發了學生的學習興趣，切實提升了學生的專業技術水平。

（2）以能力培養為核心，構建項目制下的創新實驗體系。

學生完成教材規定的基本項目后，已經完全掌握實驗基本原理和基本操作，每位學生都能獨立且熟練、規范地使用各種實驗器材，運用理論知識對實驗現象和實驗結果進行分析，具備了基本的實踐能力。

我校電工電子實驗中心為省級實驗教學示范中心，為項目教學提供了不同層次的實踐平臺，包括PCB制作實驗室、機加工實驗室、電子技術實驗室、單片機與嵌入式技術實驗室、PLC技術實驗室、EAD技術實驗室、過程控制實驗室等，在這些平臺上可完成多項工程性項目。中心實行實驗室開放政策，為學生實踐能力提高提供了硬件和時間上的保障。

（3）豐富考核方式，突出能力考核。

CDIO的評價方法側重能力培養，改變傳統課堂教學重考評知識的獲得。在CDIO項目制學習中，直接通過制作項目進行考核，一種是難度較基礎但時間有限定的考核方式，對學生理論與實踐知識的熟練程度要求較高；一種是難度較高，知識點涉及面廣、功能綜合的項目考核，對學生整體實力、團隊協作能力都能起到很好的考核作用。

通過以上考核方式，實現CDIO對培養大學生基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力的全面考核。

3.實踐效果

在學校的大力支持下，2014年電子技術類課程在以升實驗班和創e電子設計實驗班實施了CDIO教學模式，學生親自完成項目，通過項目制進行考核，增強了學習興趣，由過去的被動學習變為主動學習，培養了學生的團隊協作意識與創新意識，工程實踐能力得到提升，產生了一批創新實踐成果。2015年以升班同學全部申報了大學生創新實驗項目，并成功立項，其中4項被推薦申報省級大創項目，大大提升了同學們的信心和干勁。創e設計實驗班實現了諸多實踐項目，如基于TFT彩屏的觸摸式圖形密碼鎖、基于RFID的智能門控系統設計、超聲波水位測定儀、四軸無人機系統等，本班還被評為省級優秀班集體。CDIO理念下的教學改革，將推進我國高等教育從課堂教學走向工程教學，從理論教學到實踐教學，有助于我校向應用技術型大學轉型。

河北聯合大學教育教學改革研究資助項目：《CDIO工程教育理念在電子技術教學中的應用研究》，Y1367-37。