CDIO工程教育理念下的電路與系統(tǒng)課程教學(xué)研究

閆鑌 孫艷敏 曾磊 徐靜波

【摘要】CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果，在研究電路與系統(tǒng)課程教學(xué)環(huán)境和教學(xué)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合軍校特色和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)、評(píng)估方案四個(gè)方面切入，提出適合我校的CDIO工程教育理念下的電路與系統(tǒng)課程教學(xué)模式。

【關(guān)鍵詞】CDIO ?教育理念 ?電路與系統(tǒng) ?教學(xué)研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）43-0222-02

《電路分析基礎(chǔ)》《信號(hào)與系統(tǒng)》作為電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、后期課程的掌握[1]。我校的電路與系統(tǒng)教學(xué)存在以下問(wèn)題：一是仍然存在“知識(shí)的堆砌”、缺乏融會(huì)貫通;重理論分析輕工程實(shí)踐;強(qiáng)調(diào)個(gè)人學(xué)術(shù)忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作;二是理論分析學(xué)時(shí)過(guò)多，培養(yǎng)工程綜合能力的課程少，強(qiáng)調(diào)學(xué)科間交叉和綜合性的課程少;三是考評(píng)方式稍顯單一。

《2020年前軍隊(duì)院校教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，要以學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，構(gòu)建與新型軍事人才培養(yǎng)相適應(yīng)的教學(xué)模式。為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展對(duì)高素質(zhì)新型軍事人才的需要，更新教育理念對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量具有重大意義。我校工科教育急需進(jìn)行教育觀念創(chuàng)新和教學(xué)模式改革，以適應(yīng)當(dāng)前電子信息技術(shù)飛速發(fā)展的要求。

一、CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是近年國(guó)際工程教育改革的最新成果，CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Imple-ment）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品或系統(tǒng)的整個(gè)生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程知識(shí)。它是以全過(guò)程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，不僅包括個(gè)人的學(xué)術(shù)知識(shí)，而且包括學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力和系統(tǒng)掌控能力。

高等院校人才培養(yǎng)一直是教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題[2]。國(guó)內(nèi)外高校人才培養(yǎng)主要經(jīng)歷了素質(zhì)教育、“產(chǎn)學(xué)研”合作、應(yīng)用創(chuàng)新性、CDIO工程教育等階段。基于CDIO工程教育理念的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是國(guó)家教育部于2010年為貫徹落實(shí)國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要而推出的重大改革項(xiàng)目，其目的是培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才。

將CDIO工程教育思想貫穿電路與系統(tǒng)課程教學(xué)改革，對(duì)構(gòu)建理論和實(shí)踐的結(jié)合，技術(shù)和當(dāng)代形勢(shì)相結(jié)合的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系具有積極推動(dòng)作用。本文從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)、評(píng)估方案四個(gè)方面切入，提出適合我校的CDIO工程教育理念下的電路與系統(tǒng)課程教學(xué)模式。

二、制定基于項(xiàng)目的課程教學(xué)設(shè)計(jì)

工程設(shè)計(jì)是工程實(shí)踐的精髓所在，根據(jù)CDIO工程教育理念，將基本理論知識(shí)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期——構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作緊密結(jié)合起來(lái)，參考CDIO工程教育能力大綱的內(nèi)容，設(shè)計(jì)適合電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的CDIO課程模塊體系，研究基于項(xiàng)目導(dǎo)向的課程計(jì)劃，制定基于“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”原則的課程教學(xué)方案。

設(shè)立CDIO項(xiàng)目，作為學(xué)生工程實(shí)踐入門(mén)，學(xué)習(xí)初步技能，使學(xué)員在應(yīng)用中促進(jìn)知識(shí)的融會(huì)貫通。項(xiàng)目設(shè)置要在實(shí)踐所學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上增加趣味性，激發(fā)學(xué)生興趣，比如《電路分析基礎(chǔ)》中，散熱風(fēng)扇的速度控制、萬(wàn)用表內(nèi)阻的確定、最大計(jì)算機(jī)時(shí)鐘頻率的計(jì)算、電火花加工電路、按鍵式電話系統(tǒng)，《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中，銀行利息問(wèn)題建模、通信中調(diào)制解調(diào)、樂(lè)音分析與合成、聲音信號(hào)處理等。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程包括CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)施）的各個(gè)環(huán)節(jié)。將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作在各個(gè)項(xiàng)目中得到體現(xiàn)，通過(guò)多種教學(xué)因素的集成來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和CDIO全過(guò)程能力，與電類(lèi)行業(yè)對(duì)人才的需求保持一致。

三、采用以學(xué)生為核心的多元化教學(xué)方法

CDIO工程教育理念強(qiáng)烈提倡教師要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠主動(dòng)的學(xué)習(xí)。以創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，將傳統(tǒng)的課堂授課、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，吸取各種教學(xué)手段的優(yōu)點(diǎn)，形成多元化教學(xué)模式。引入靈活多樣的教學(xué)方法與教學(xué)組織形式，借助于微課、MOOC、研討課、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法提高學(xué)生參與課堂的積極性，方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)課程知識(shí)。并及時(shí)與外界溝通，讓教員“走出去”學(xué)習(xí)，將國(guó)內(nèi)頂級(jí)專(zhuān)家“請(qǐng)進(jìn)來(lái)”指導(dǎo)，通過(guò)廣泛評(píng)估與評(píng)價(jià)不斷改進(jìn)教學(xué)方法。

四、構(gòu)建靈活多樣的實(shí)踐環(huán)節(jié)

對(duì)學(xué)科知識(shí)、工程能力和學(xué)習(xí)方法進(jìn)行有機(jī)組合，設(shè)置豐富的實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。充分利用現(xiàn)代學(xué)習(xí)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)室，比如口袋實(shí)驗(yàn)室、俱樂(lè)部、創(chuàng)新活動(dòng)等，使人才培養(yǎng)具有活潑的、實(shí)踐的、團(tuán)隊(duì)的特色。

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生只有在實(shí)驗(yàn)室才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而口袋實(shí)驗(yàn)室（PocketLab）則可以讓學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。口袋實(shí)驗(yàn)室（PocketLab）主要由PocketLab硬件和PocketLab軟件配套組成，可以實(shí)現(xiàn)示波器、信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、電源、系統(tǒng)特性分析儀、直流電源、直流電壓表等多種功能。俱樂(lè)部則可以利用學(xué)生課余時(shí)間，根據(jù)興趣參與的一項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)。老師根據(jù)學(xué)生興趣特點(diǎn)，向?qū)W生發(fā)布課題供選擇，指導(dǎo)老師提供技術(shù)指導(dǎo)及條件保障，學(xué)生通過(guò)課題實(shí)踐，提升知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力，從而有效提升學(xué)生的崗位任職能力。此外，通過(guò)虛擬設(shè)備、虛擬儀器、虛擬器件、虛擬仿真教學(xué)軟件（系統(tǒng)）和系統(tǒng)仿真平臺(tái)等的配置、調(diào)度與應(yīng)用，以直觀形象的形式引導(dǎo)學(xué)生加深對(duì)課堂講授知識(shí)的理解，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用效率，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)各種靈活多樣的實(shí)踐環(huán)節(jié)，豐富廣大學(xué)生課余學(xué)習(xí)生活，開(kāi)拓知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

五、建立更全面客觀的評(píng)估方案

CDIO主張不同的能力用不同的方式進(jìn)行考核。打破目前單一的考核方式，建立多樣化的考核方式。將實(shí)踐環(huán)節(jié)、學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和掌控能力納入到考核范圍內(nèi)，同時(shí)注重學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力和其他非智力因素包括創(chuàng)新意識(shí)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的考核。為了能夠科學(xué)、合理地對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、交流與溝通能力、解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新能力等進(jìn)行考核，不同的能力用不同的方式進(jìn)行考核，專(zhuān)業(yè)知識(shí)可用試卷或口頭測(cè)驗(yàn)，而CDIO相關(guān)的能力則可以記錄、報(bào)告、自評(píng)、互評(píng)等等形式進(jìn)行，利用考核方式的多樣化促使學(xué)習(xí)方式廣泛化，并能建立更完整可靠的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

在電路和系統(tǒng)課程考核評(píng)價(jià)中，采用筆試（閉卷、開(kāi)卷、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、調(diào)查報(bào)告、實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告）、口試、實(shí)際操作等多種方式相結(jié)合的形式，基礎(chǔ)理論題，用于閉卷考試，主要檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論掌握的牢固程度;綜合論述題，用于開(kāi)卷考試，主要測(cè)試學(xué)生對(duì)學(xué)科課程的理解運(yùn)用能力。在命題方式上采取任課教師、外部教師、課題組教師、學(xué)習(xí)組學(xué)生等共同參與的方式組題，也可倡導(dǎo)班級(jí)學(xué)生組成幾個(gè)命題小組，根據(jù)教師的要求及試卷的題型、題量、分值、重點(diǎn)和難度，分別完成多套命題，由教師選優(yōu)整合，形成最終考核試題，能更好地促進(jìn)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)、自主復(fù)習(xí)和創(chuàng)新思維。

六、結(jié)束語(yǔ)

工程學(xué)科本科教育的目的是培養(yǎng)具有扎實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)、寬廣專(zhuān)業(yè)知識(shí)、綜合工程系統(tǒng)能力和良好團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的工程師。改變以往重理論輕實(shí)踐、重視個(gè)人能力而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作、重視專(zhuān)業(yè)知識(shí)而忽視創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教育模式，是目前國(guó)內(nèi)進(jìn)行工程類(lèi)本科教育改革的方向。課程組將進(jìn)一步深入嘗試，借鑒國(guó)內(nèi)外CDIO工程教育先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為電路與系統(tǒng)教學(xué)提供可借鑒的教學(xué)模式。

參考文獻(xiàn)：

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