CDIO導(dǎo)向下項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法研究

趙慶 鄒靜

摘 要：以工程性較強(qiáng)的《EDA技術(shù)》為例，引入項(xiàng)目式驅(qū)動教學(xué)方法，將CDIO工程教學(xué)理念運(yùn)用其中，結(jié)合具體的實(shí)施項(xiàng)目，將其分為構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作四個(gè)階段來完成，既能培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、實(shí)際動手能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)工作能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，讓學(xué)生運(yùn)用工程實(shí)踐的思路分析問題、解決問題，達(dá)到與企業(yè)的無縫鏈接。

關(guān)鍵詞：CDIO;項(xiàng)目驅(qū)動;EDA技術(shù)

中圖分類號：TP319 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

項(xiàng)目教學(xué)是目前一些發(fā)達(dá)國家普遍采用的一種實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)方法，是以學(xué)生為主體在具體項(xiàng)目的過程中實(shí)施相關(guān)教學(xué)內(nèi)容達(dá)到教學(xué)目的的一種教學(xué)模式。項(xiàng)目教學(xué)法可以讓學(xué)生“在學(xué)中做，在做中學(xué)”，提高實(shí)踐動手能力。

國內(nèi)目前對EDA技術(shù)課程教學(xué)大多采用傳統(tǒng)的順序教學(xué)法，即“教”，“學(xué)”，“做”。很多高校在各類應(yīng)用性課程教學(xué)中開展團(tuán)隊(duì)合作形式的項(xiàng)目教學(xué)法，其優(yōu)點(diǎn)是能夠培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力，但很多教師不注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，把項(xiàng)目制定得較大、較難，團(tuán)隊(duì)人數(shù)過多，使得項(xiàng)目組中一些能力較低的成員參與不了，自覺性較差的成員不愿意參與。強(qiáng)者愈強(qiáng)，弱者愈弱，“搭順風(fēng)車”成為不可避免的現(xiàn)象。

CDIO 教學(xué)模式可以克服“順序”教學(xué)模式中“教”與“做”、“學(xué)”與“做”相對脫節(jié)的缺陷，防止理論知識與實(shí)踐知識割裂，保證學(xué)生更好地掌握EDA技術(shù)的工程基礎(chǔ)知識，而且能夠更好地鍛煉學(xué)生的個(gè)人能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，全面提高學(xué)生的職業(yè)能力，達(dá)到與企業(yè)的無縫鏈接。

1 CDIO工程教學(xué)理念

CDIO 工程教育模式是指構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），是歐美 20 多年來工程教育改革理念的繼承和發(fā)展。CDIO 是產(chǎn)品導(dǎo)向的教育指導(dǎo)原則，它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的整個(gè)生命周期為載體，注重課程之間的有機(jī)聯(lián)系，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)工程知識。

CDIO工程教育模式從以教師、教材和課堂為中心的“舊三中心論”過渡為以學(xué)生、學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果為中心的“新三中心論”，是一種開放式的教學(xué)模式。教師將課程知識點(diǎn)全方位地滲透到工程項(xiàng)目中，引導(dǎo)學(xué)生通過工程實(shí)踐潛移默化地掌握新知識。

2 《EDA技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

EDA技術(shù)即電子設(shè)計(jì)自動化是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心，以計(jì)算機(jī)為工具，利用自頂向下設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。課程內(nèi)容上，不僅要掌握可編程邏輯器件的硬件結(jié)構(gòu)、特性及使用;掌握其軟件開發(fā)平臺Quartus II的使用、硬件編程語言的程序編寫;同時(shí)掌握SOC技術(shù)及LPM宏功能模塊應(yīng)用。作為民辦高校的學(xué)生，基礎(chǔ)較差，教學(xué)中將重點(diǎn)放在軟件的操作使用及硬件編程語言的學(xué)習(xí)。

教學(xué)過程中，以CDIO工程教學(xué)理念為導(dǎo)向，引入項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方法，選用潘松主編的《EDA技術(shù)實(shí)用教程—Verilog HDL版（第六版）》，采用倒敘的方式，以數(shù)字電子技術(shù)中典型的電路為例，先給出電路模塊的Verilog HDL描述，再反推程序中所出現(xiàn)的語法知識。授課時(shí)，按照CDIO工程教育模式，教師從全局的角度把握教學(xué)內(nèi)容在課程中的作用和地位，加強(qiáng)對學(xué)生的引導(dǎo)，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。實(shí)驗(yàn)課上，授課教師給出具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，要求學(xué)生按照CDIO思想完成四階段的內(nèi)容，即構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作。同時(shí)每一階段撰寫相應(yīng)的設(shè)計(jì)報(bào)告，提升學(xué)生的表達(dá)能力，更清晰的理解設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

3 項(xiàng)目化教學(xué)方法的實(shí)施步驟

《EDA技術(shù)》課程中實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，以CDIO為導(dǎo)向，按照CDIO思想分四個(gè)階段來完成，具體如下：

（1）構(gòu)思：作為項(xiàng)目分解的第一步，要求學(xué)生對所提出的項(xiàng)目的想過理論知識比較理解。授課過程中，教師會根據(jù)項(xiàng)目所涉及的理論知識進(jìn)行講解，了解Verilog HDL語言的相關(guān)語法，并設(shè)置小項(xiàng)目讓學(xué)生仿照設(shè)計(jì)，完成仿真。學(xué)生則需根據(jù)項(xiàng)目要求分組進(jìn)行討論、探究，并查閱相關(guān)資料，分析系統(tǒng)構(gòu)成及子模塊劃分，充分理解項(xiàng)目功能結(jié)構(gòu)，形成完整的項(xiàng)目構(gòu)思。這樣不斷提升了學(xué)生主動思考問題的積極性，也加強(qiáng)了學(xué)生之間團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力。學(xué)生成為項(xiàng)目的主體，負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)計(jì)過程，團(tuán)隊(duì)成員工作如何分配、項(xiàng)目在什么時(shí)間內(nèi)完成、如何編寫相關(guān)設(shè)計(jì)報(bào)告，扮演著主持人的角色，而教師僅提供答疑和指導(dǎo)。CDIO導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)，提升了學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。

（2）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)是CDIO工程教學(xué)理念中的第二步，也是尤為關(guān)鍵的一步，項(xiàng)目是否能夠?qū)崿F(xiàn)就在于設(shè)計(jì)是否合理。傳統(tǒng)教學(xué)中，往往是教師給出設(shè)計(jì)思路，讓學(xué)生按此思路執(zhí)行，這樣就限制了學(xué)生思維的拓展性。而CDIO項(xiàng)目教學(xué)則以學(xué)生為主體，充分考慮學(xué)生的主動能觀性。根據(jù)學(xué)生所分的小組，小組中教師可以根據(jù)小組成員的性格、特點(diǎn)等，采取教師推薦和學(xué)生小組評選的方式，設(shè)立小組長。小組成員共同討論確定設(shè)計(jì)方案，并撰寫項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)劃書。教師可對學(xué)生編寫的設(shè)計(jì)計(jì)劃書進(jìn)行點(diǎn)評，提出相關(guān)意見供學(xué)生參考。同時(shí)，設(shè)計(jì)方案確定后，要求學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)方案匯報(bào)，和其他小組進(jìn)行交流，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方案，也提升了學(xué)生演講能力。

（3）實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)方案確定后，小組成員要根據(jù)項(xiàng)目總體功能，將其進(jìn)行分解，并分配給小組成員進(jìn)行設(shè)計(jì)完成。這樣學(xué)生在實(shí)現(xiàn)過程中，既能完成自己的獨(dú)立部分，又要與小組成員進(jìn)行交流，隨時(shí)交換意見，讓自己的設(shè)計(jì)部分和整體不脫節(jié)。團(tuán)隊(duì)和諧，整體設(shè)計(jì)也能在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成，既提升了自己的動手能力，又學(xué)習(xí)如何進(jìn)行協(xié)調(diào)。教師在整個(gè)過程中，對小組進(jìn)行監(jiān)控，提供相應(yīng)的技術(shù)支持，保證學(xué)生能順利完成項(xiàng)目。

（4）運(yùn)作：項(xiàng)目結(jié)束后，學(xué)生要制作PPT，對項(xiàng)目進(jìn)行整體的匯報(bào)。匯報(bào)PPT中應(yīng)涵蓋項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路、關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)計(jì)結(jié)果、設(shè)計(jì)分析、誤差分析、存在的問題等。學(xué)生匯報(bào)時(shí)，教師可邀請企業(yè)及其相關(guān)專業(yè)老師進(jìn)行點(diǎn)評，評選優(yōu)秀項(xiàng)目小組，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行更深入的研究。通過運(yùn)作階段的執(zhí)行，使學(xué)生懂得了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，也提升了自己的交流協(xié)作能了，同時(shí)，匯報(bào)的方式讓學(xué)生也體會到了當(dāng)老師的感覺和重要性，自己的設(shè)計(jì)成果受到了尊重，自信感和榮譽(yù)感讓學(xué)生對學(xué)習(xí)生活更加積極的去探索和追求。

4 項(xiàng)目實(shí)施效果

在《EDA技術(shù)》教學(xué)過程中實(shí)施CDIO導(dǎo)向的項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)方法，學(xué)生在以下幾個(gè)方面獲得了明顯的效果：

（1）硬件編程的能力得到提升。理論教學(xué)中采用“倒敘式”授課方式，讓學(xué)生從具體項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)中找語法，找實(shí)現(xiàn)方法，上手更快，理解更透徹。

（2）學(xué)習(xí)的熱情增加。采用項(xiàng)目式教學(xué)以后，學(xué)生分小組進(jìn)行比拼，學(xué)習(xí)的熱情明顯增加。為了將CDIO四過程順利完成，需查閱大量的參考文獻(xiàn)，并和小組成員進(jìn)行討論，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案對比，向指導(dǎo)老師提出疑惑，主動權(quán)完全掌握在自己手上，主人翁精神顯露無疑。

（3）實(shí)驗(yàn)效果改善。除教學(xué)中的項(xiàng)目外，配套的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生上手更快，能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編程、調(diào)試，能讀懂軟件中提示錯(cuò)誤的英文專業(yè)術(shù)語，綜合能力得到大大提升。

5 結(jié)語

采用CDIO導(dǎo)向的項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，學(xué)生用工程角度的思路分析問題，與企業(yè)對接，讓學(xué)習(xí)能力相對欠缺、特別是實(shí)踐動手能力相對較弱的中下游學(xué)生通過一定的努力完成項(xiàng)目中的學(xué)習(xí)任務(wù)，建立自信，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動性;讓學(xué)習(xí)能力相對較強(qiáng)的同學(xué)能夠在單位時(shí)間內(nèi)完成更多地項(xiàng)目，掌握更多的知識，開拓視野，對整個(gè)課程的知識體系有更系統(tǒng)的整體把握。采用CAIO導(dǎo)向的項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，有利于課程教學(xué)的普及性，讓教師作為主體的課堂轉(zhuǎn)化為學(xué)生為主體的課堂，有利于培養(yǎng)學(xué)生個(gè)體思考問題、解決問題的能力及職業(yè)素養(yǎng)。

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基金項(xiàng)目：2017年湖北省高校省級教學(xué)改革研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號（2017488）

作者簡介：趙慶（1983-），女，漢族，湖北武漢人，碩士，副教授，武昌工學(xué)院教師，研究方向：通信工程。