基于CDIO工程教育理念的電路實踐模式的探討

劉春俠　蘇渤力　王莉

【摘 要】由于電路課程來源于工程應(yīng)用，且有著具體的工程應(yīng)用背景，脫離了工程背景，電路理論將難以走向?qū)嵺`。因此，電子電路理論的教學(xué)必須堅持一種從實踐中來，經(jīng)過數(shù)學(xué)抽象和求解，又到實踐中去的科學(xué)思路。基于CDIO理念的實踐教學(xué)模式是以項目設(shè)計為導(dǎo)向，以任務(wù)為驅(qū)動，讓學(xué)生參與工程項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)與運行的全過程，將學(xué)生的知識構(gòu)架、興趣愛好、能力特長和工程需求、社會需求等有機結(jié)合，以達到提高學(xué)生的工程實踐創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】CDIO理念；電路實踐模式

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）21-0035-01

《電路》課程是一門研究電路分析、設(shè)計和綜合的理論，是國內(nèi)外電氣信息類各專業(yè)本科生教學(xué)大綱中必不可少的核心主干課程，它所涉及的概念、方法和理論，大量地應(yīng)用在電子技術(shù)、電機與拖動、自動控制原理等后續(xù)專業(yè)課程和大學(xué)生電子設(shè)計創(chuàng)新活動中，是向?qū)W生傳授工程觀點和科學(xué)觀點的“開門課”。

CDIO工程教育理念是以產(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、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO模式實質(zhì)上是用工程方法培養(yǎng)工科學(xué)生，即讓學(xué)生在教育過程中接觸真正的工程實踐，直接體驗以產(chǎn)品實現(xiàn)為周期，以產(chǎn)品的開發(fā)為主導(dǎo)，以學(xué)生自主設(shè)計為目的的教學(xué)模式，以培養(yǎng)工程應(yīng)用能力、知識構(gòu)建能力、團隊相互合作能力、系統(tǒng)設(shè)計能力為基本原則，在這個四個方面體現(xiàn)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性[1]。

基于CDIO理念的電路實踐教學(xué)是以產(chǎn)品實現(xiàn)為周期，以產(chǎn)品的開發(fā)為主導(dǎo)，以學(xué)生自主設(shè)計為目的，鍛煉學(xué)生工程實踐能力的新模式。要實現(xiàn)基于CDIO理念的電路實踐教學(xué)新模式，就要打破原來的實踐教學(xué)框架，探索出一套新的實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)方法及實踐考核方式的模式。

一、基于CDIO理念電路實踐教學(xué)內(nèi)容的研究

1.基于protues軟件和電路元器件創(chuàng)新性地開展實驗項目。

傳統(tǒng)的實驗，學(xué)生只是被動地在已搭建好的電路上實驗。整個過程缺乏主觀能動性，實驗結(jié)束后，沒有在學(xué)生腦中留下深刻的印象，沒有達到實驗原本的目的。而在新的實驗項目，由學(xué)生自由組合的團隊獨立完成，根據(jù)實驗要求構(gòu)思實驗方案，自主選擇電路元件，設(shè)計搭建實驗電路，實現(xiàn)系統(tǒng)并調(diào)試運行。實驗指導(dǎo)書不像過去一樣面面俱到，而讓學(xué)生充分參與實驗項目設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，從而達到鍛煉學(xué)生工程實踐能力的目的。

2.借助NI myDAQ 開展學(xué)生創(chuàng)新實驗項目。

NI myDAQ將工程實踐教育拓展到課堂和實驗室之外，讓學(xué)生有更多的機會實踐并體驗真實的電路和硬件，使每個學(xué)生都能隨時隨地實踐工程創(chuàng)新。該動手實踐平臺，不僅能幫助學(xué)生掌握理論知識，更好地將理論聯(lián)系實際，而且有利于學(xué)生電路設(shè)計、工程概念興趣的培養(yǎng)。該實踐創(chuàng)新平臺與實驗室硬件平臺的結(jié)合，有助于實踐電路工程思想和創(chuàng)新動手能力的全面提升。

3.把賽題引入實驗，加強創(chuàng)新學(xué)習(xí)的培養(yǎng)。

每年省內(nèi)都有電子電路方面的競賽，競賽題目都不同程度地體現(xiàn)了創(chuàng)新思想，可以借助賽題培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，把賽題引入實驗，對培養(yǎng)學(xué)生的各種能力都有幫助，尤其是團隊之間的相互配合能力、主動思考能力、電路的分析調(diào)試能力和語言表達能力。

4.基于微課實現(xiàn)教學(xué)實踐的翻轉(zhuǎn)課堂。

教師通過移動學(xué)習(xí)平臺推送微課資源，微課資源嵌入教學(xué)項目每個學(xué)習(xí)模塊。與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改變了教學(xué)流程和教學(xué)手段。翻轉(zhuǎn)教學(xué)流程是“課前信息傳遞、課中消化吸收、課后驗收評價”[2]。從創(chuàng)新的角度來講，翻轉(zhuǎn)實踐教學(xué)的流程是教師將實驗項目中所涉及的知識點錄成微課，學(xué)生通過“微課”學(xué)習(xí)新知、師生平臺交流互動了解難點，教師在課堂上展示課前學(xué)習(xí)的情況，講解難點和疑點后，學(xué)生協(xié)作完成實驗項目，最后驗收實踐成果，學(xué)生需要將所完成的實驗項目做成微課進行講解，供其他組同學(xué)評價互動，教師綜合評價。

師綜合評價。

二、基于CDIO理念的電路實踐教學(xué)方法的研究

1.科學(xué)引導(dǎo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)講授。

基于CDIO理念的電路實踐教學(xué)是以產(chǎn)品實現(xiàn)為周期，以產(chǎn)品的開發(fā)為主導(dǎo)，以學(xué)生自主設(shè)計為目的的教學(xué)模式，實驗指導(dǎo)書不像過去一樣面面俱到，而讓學(xué)生充分參與實驗項目設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，教學(xué)方式將由原來的“老師講什么學(xué)生聽什么，老師做什么學(xué)生看什么，老師說什么學(xué)生練什么”的被動教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生根據(jù)實驗要求構(gòu)思實驗方案，設(shè)計系統(tǒng)，搭建電路實現(xiàn)系統(tǒng)并成功調(diào)試運行，老師引導(dǎo)”的主動教學(xué)，將學(xué)習(xí)中心位置交還給學(xué)生，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)習(xí)興趣。

2.有計劃地組織指導(dǎo)學(xué)生參加各種創(chuàng)新競賽活動。

通過參加科技實踐活動，提高學(xué)生創(chuàng)新能力、表達能力，為從業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。

3.結(jié)合教師科研工作開展團隊工程項目的設(shè)計與研發(fā)。

結(jié)合教師科研工作開展團隊工程項目的設(shè)計與研發(fā)，讓學(xué)生參與實際工程設(shè)計，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生內(nèi)在潛能和創(chuàng)造力，提高學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作和項目組織與管理能力。

三、基于CDIO理念的電路實踐教學(xué)考核方式的研究

目前該課程的考核形式比較單一，重理論考試輕實踐考試。這種考核方式導(dǎo)致學(xué)生為了通過考試而學(xué)習(xí)，學(xué)生缺乏實踐動手能力和創(chuàng)新能力。因此，電路課程的考核內(nèi)容應(yīng)該包括實踐考核，同時，考核內(nèi)容要能力化。為了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和綜合能力，激發(fā)創(chuàng)造性，考慮學(xué)有余力學(xué)生的個性發(fā)展，采取多元化考核方式來綜合評價學(xué)生對知識的掌握與運用。實踐考核內(nèi)容應(yīng)包含項目設(shè)計、項目實現(xiàn)、團隊協(xié)作、實驗報告，此外，參加電子設(shè)計競賽、創(chuàng)新項目及發(fā)表學(xué)術(shù)論文等還有附加分值（總成績不超過100分）。

基于CDIO理念深化電路實踐課程教學(xué)改革，探索以學(xué)生為主體，知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的新型實踐教學(xué)模式，使學(xué)生掌握電路理論的基本知識和基本的分析、計算、實驗方法，并受到必要的工程創(chuàng)新實踐和職業(yè)技能訓(xùn)練，有效培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)分析能力、知識綜合運用能力和團隊協(xié)作項目組織等能力，為學(xué)生在電信領(lǐng)域從業(yè)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]夏非.基于CIDO理念的電路實驗教學(xué)改革與實踐[J].教改研究，2015（95）：7.

[2]張強等.電路原理基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實施[J].實驗技術(shù)與管理，2016，33（1）：187-189.

基金項目：防災(zāi)科技學(xué)院教學(xué)研究與教學(xué)改革項目JY2016B112015年度中國地震局局級教學(xué)團隊建設(shè)項目JT201503 防災(zāi)科技學(xué)院重點建設(shè)課程《電路》。