CDIO教學(xué)法在模電課程中的應(yīng)用與探討

摘要：文章探討基于CDIO教學(xué)理念進行學(xué)生模電課程的教學(xué)改革，介紹了該課程教學(xué)改革的基本思想，在教學(xué)方法、考試方法等方面進行的一系列改革措施。該教改項目不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在教學(xué)中教師和學(xué)生不是以往的臺上講課臺下聽課，希望學(xué)生主動思考設(shè)計和完成教學(xué)內(nèi)容，將以往的被動接受教育轉(zhuǎn)為學(xué)生自主設(shè)計和實施。以CDIO為理念的教學(xué)方法可提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力與綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：CDIO模式；教學(xué)改革；實踐教學(xué)

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）09-0154-02

引言

我國高等工科的教育實踐中存在不少問題，如重理論輕實踐、強調(diào)個人忽視團隊等等，這些就是需要我們教育一線工作者去探索和研究的方向。

因此，在本次模電課的教學(xué)改革中，筆者學(xué)習(xí)國際先進的CDIO教育理念[1-4]，結(jié)合我國和我校的工科培養(yǎng)目標，以模電課程教學(xué)為平臺培養(yǎng)學(xué)生的工科能力。此能力不僅包括個人的專業(yè)知識，而且包括學(xué)生人際能力和對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的構(gòu)建能力等。

一、CDIO教學(xué)

CDIO工程教育模式是國際工程教育改革的最新成果。美國麻省理工大學(xué)等四所大學(xué)經(jīng)過多年探索研究，2004年創(chuàng)立了CDIO工程教育理念。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate）。2017年4月為止，共有104所高校自愿加入CDIO工程教育聯(lián)盟。

和傳統(tǒng)教學(xué)相比，CDIO以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的方式學(xué)習(xí)工程專業(yè)知識。CDIO的典型教學(xué)過程是學(xué)生根據(jù)選擇的產(chǎn)品任務(wù)，以小組為單位，開始協(xié)商構(gòu)思產(chǎn)品所需的一切材料，即所謂的構(gòu)思Conceive。根據(jù)構(gòu)思好的路線，組內(nèi)學(xué)生分頭查找資料獲取知識，然后相互交流所獲得的知識，共同設(shè)計Design產(chǎn)品。學(xué)生用自主學(xué)習(xí)獲得的知識來促進產(chǎn)品設(shè)計問題的解決，這是具體的實施Implement。問題解決后，學(xué)生們還需要自我反思和評價，組內(nèi)討論和匯報，這可以是產(chǎn)品后期的總結(jié)更新運作Operate。整個教學(xué)單元中，教師的身份是路徑引導(dǎo)而不是知識灌輸，以啟發(fā)鼓勵學(xué)生獨立思考為主，輔以組內(nèi)學(xué)生相互討論。

二、模電實踐課程

模電實踐課程通過實訓(xùn)，使學(xué)生在基本概念、基本操作技能上都得到鞏固和提高，并且培養(yǎng)學(xué)生對具體電路的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。

該課程基本要求：

1.學(xué)會一種計算機仿真技術(shù)。使學(xué)生在正確理解課堂講述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過實訓(xùn)，掌握基礎(chǔ)電路、模擬電路的仿真技術(shù)。

2.掌握一種實踐技能。使學(xué)生完成相關(guān)實訓(xùn)所要求的各種實驗，能在此基礎(chǔ)上進行設(shè)計和分析，能對電路的性能、參數(shù)的改進提出具體措施和建議。

3.動手能力的訓(xùn)練。通過實訓(xùn)，使學(xué)生掌握電子基礎(chǔ)實驗中常用信號源、測試儀器的使用和調(diào)節(jié)方法，培養(yǎng)學(xué)生對電子設(shè)備的認知能力，提高學(xué)生的動手能力。

三、模電實踐課程的CDIO教改方案

1.教學(xué)模式改革。從課堂講授為主輔之以案例分析、驗證性實驗和課堂討論的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎诋a(chǎn)品研發(fā)（CDIO）”教學(xué)為主，以多媒體技術(shù)支持的課堂講授為輔的教學(xué)模式。

教學(xué)模式的改革服務(wù)于課程核心目標從“使學(xué)生了解并掌握模電基本概念”轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆箤W(xué)生能夠觀察電路、理解電路和研究電路”的根本目標。例如對“功率因數(shù)提高”，筆者設(shè)計以下幾個主要問題：（1）什么是功率因數(shù)？（2）功率因數(shù)提高的意義？（3）什么是感性電路和容性電路？（4）針對不同電路，如何提高功率因數(shù)？（5）如何鑒定電路的功率因數(shù)已經(jīng)被提高？

每次課程教學(xué)時間分為理論教學(xué)和實踐教學(xué)并行的兩部分，理論教學(xué)時間以教師講授與小組討論的方式解決“基于問題的學(xué)習(xí)”中遇到的問題和梳理學(xué)習(xí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)；實踐教學(xué)時間學(xué)生帶著問題進入，搭建電路和測試電路概念，驗證理論、提煉理論[5-11]。

2.教學(xué)方法改革。CDIO實施過程中，每次課前將項目目標發(fā)給學(xué)生，和學(xué)生一起討論任務(wù)的可操作性。給學(xué)生提供可選擇的目標產(chǎn)品任務(wù)，由學(xué)生根據(jù)專業(yè)愛好和能力側(cè)重來組建項目團隊。

在CDIO模電教學(xué)課中，首先由老師和學(xué)生共同進行電路實踐課程的理論分析。根據(jù)每組選擇的產(chǎn)品目標所可能涉及的新的專業(yè)知識和必需的工程材料，組內(nèi)同學(xué)輪流發(fā)表自己的看法。最好由學(xué)生選出此次項目的團隊負責人，然后由該組長做總結(jié)發(fā)言，并布置分配任務(wù)。這是集體合作的構(gòu)思和設(shè)計。針對每個人的任務(wù)，學(xué)生需要自我獨立去構(gòu)思設(shè)計。

最后根據(jù)小組提出的實驗方案進行電路實踐驗證。若比較難，學(xué)生暫時無法解決時，教師需要引導(dǎo)學(xué)生獲取新的知識點，比如查找科技文獻和材料作用替代等。

每個教學(xué)單元結(jié)束前，各組長做總結(jié)歸納，任課教師點評各組和組內(nèi)學(xué)生。這需要教師全程參與每組每個學(xué)生的CDIO中，工作量會急劇增加，卻提高了教師一體化教學(xué)能力，有助于教師針對每個學(xué)生給出實事求是和客觀的評定。

3.教學(xué)評價改革。依據(jù)CDIO教學(xué)理念，課程的CDIO教改方案建立的考核成績具體計算如下：

課程考核成績=平時理論考核成績（15%）+平時實驗考核成績（15%）+平時學(xué)生互評成績（15%）+平時教師考核成績（15%）+期未考試成績（40%）

四、基于CDIO教學(xué)法的模電課程教學(xué)結(jié)果

目前取得的成果有：

1.教師自行設(shè)計的教學(xué)流程和考核體系。

2.指導(dǎo)對實驗感興趣又學(xué)有余力的學(xué)生進入更深層次的實驗，給學(xué)生提高動手能力和創(chuàng)新能力創(chuàng)造條件。

3.通過讓學(xué)生自己構(gòu)思設(shè)計電路并進行仿真、實體調(diào)試運行，轉(zhuǎn)被動接受為主動學(xué)習(xí)，課堂低頭族轉(zhuǎn)為相互討論組。

4.課程作業(yè)為能提供一定功能的實際產(chǎn)品。邏輯門使用數(shù)量從教改前的幾十門提高到現(xiàn)在的幾百門，還有上千門。

五、結(jié)束語

通過教學(xué)改革，筆者注意到，以CDIO為指導(dǎo)理念的教學(xué)體系優(yōu)點明顯，可以讓學(xué)生很直觀地了解自己所學(xué)的技術(shù)知識和專業(yè)能力在多大程度上滿足產(chǎn)品的專業(yè)設(shè)計目標，培養(yǎng)了學(xué)生的團隊協(xié)作意識。一體化的教改設(shè)計，可以明確學(xué)生個人能力、人際能力和對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的構(gòu)建能力，這些都是高等工科教育的培養(yǎng)目標，解決了工科學(xué)生的動手能力不足等問題。

參考文獻：

[1]殷旭，胡景繁，張紅.基于CDIO教育模式學(xué)生學(xué)習(xí)評估方法的探索[J].高教論壇，2010，2（2）：24-25.

[2]王偉，王殿君，申愛明，林順英，陳亞，代峰燕.基于CDIO人才培養(yǎng)模式的機械電子工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的改革與探索[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，33（2）：136-138.

[3]周燕，淮文軍.電子設(shè)計競賽中CDIO教學(xué)模式的設(shè)計與實踐[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，21（2）：71-73.

[4]王紅軍.基于問題學(xué)習(xí)的教學(xué)模式在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教學(xué)研究，2007，30（2）：136-139.

[5]康亮，洪曉鷗，陳冠玲.CDIO教育模式在學(xué)生課外科技競賽中的應(yīng)用與探討[J].實驗室研究與探索，2012，31（2）：128-130.

[6]王偉，王殿君，申愛明，林順英，陳亞，代峰燕.基于CDIO人才培養(yǎng)模式的機械電子工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的改革與探索[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，33（2）：136-138.

[7]王亞良，張燁，陳勇，任欣，金壽松.基于CDIO的實驗項目開發(fā)與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27（2）：119-121.

[8]李華雄.《現(xiàn)代控制理論》課程的CDIO模式教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2017，（25）：117-118.

[9]曹少泳.基于CDIO理念的電子工藝實習(xí)的教學(xué)改革研究[J].電子制作，2017，（6）：50-58.

[10]柏受軍，陸華才，趙發(fā).基于CDIO模式的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革研究[J].科技視界，2017，（4）：56-57.

[11]康亮，毛煉成，洪曉鷗.CDIO教育模式在電子技術(shù)實驗課程中的應(yīng)用與探討[J].上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，29（1）：58-61.