CDIO教学法在模电课程中的应用与探讨

摘要：文章探讨基于CDIO教学理念进行学生模电课程的教学改革，介绍了该课程教学改革的基本思想，在教学方法、考试方法等方面进行的一系列改革措施。该教改项目不同于传统的教学模式，在教学中教师和学生不是以往的台上讲课台下听课，希望学生主动思考设计和完成教学内容，将以往的被动接受教育转为学生自主设计和实施。以CDIO为理念的教学方法可提高大学生的创新能力、实践能力与综合素质。

关键词：CDIO模式；教学改革；实践教学

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）09-0154-02

引言

我国高等工科的教育实践中存在不少问题，如重理论轻实践、强调个人忽视团队等等，这些就是需要我们教育一线工作者去探索和研究的方向。

因此，在本次模电课的教学改革中，笔者学习国际先进的CDIO教育理念[1-4]，结合我国和我校的工科培养目标，以模电课程教学为平台培养学生的工科能力。此能力不仅包括个人的专业知识，而且包括学生人际能力和对产品、过程和系统的构建能力等。

一、CDIO教学

CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果。美国麻省理工大学等四所大学经过多年探索研究，2004年创立了CDIO工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）。2017年4月为止，共有104所高校自愿加入CDIO工程教育联盟。

和传统教学相比，CDIO以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的方式学习工程专业知识。CDIO的典型教学过程是学生根据选择的产品任务，以小组为单位，开始协商构思产品所需的一切材料，即所谓的构思Conceive。根据构思好的路线，组内学生分头查找资料获取知识，然后相互交流所获得的知识，共同设计Design产品。学生用自主学习获得的知识来促进产品设计问题的解决，这是具体的实施Implement。问题解决后，学生们还需要自我反思和评价，组内讨论和汇报，这可以是产品后期的总结更新运作Operate。整個教学单元中，教师的身份是路径引导而不是知识灌输，以启发鼓励学生独立思考为主，辅以组内学生相互讨论。

二、模电实践课程

模电实践课程通过实训，使学生在基本概念、基本操作技能上都得到巩固和提高，并且培养学生对具体电路的综合分析能力和创新能力。

该课程基本要求：

1.学会一种计算机仿真技术。使学生在正确理解课堂讲述内容的基础上，通过实训，掌握基础电路、模拟电路的仿真技术。

2.掌握一种实践技能。使学生完成相关实训所要求的各种实验，能在此基础上进行设计和分析，能对电路的性能、参数的改进提出具体措施和建议。

3.动手能力的训练。通过实训，使学生掌握电子基础实验中常用信号源、测试仪器的使用和调节方法，培养学生对电子设备的认知能力，提高学生的动手能力。

三、模电实践课程的CDIO教改方案

1.教学模式改革。从课堂讲授为主辅之以案例分析、验证性实验和课堂讨论的教学模式转变为“基于产品研发（CDIO）”教学为主，以多媒体技术支持的课堂讲授为辅的教学模式。

教学模式的改革服务于课程核心目标从“使学生了解并掌握模电基本概念”转变为“使学生能够观察电路、理解电路和研究电路”的根本目标。例如对“功率因数提高”，笔者设计以下几个主要问题：（1）什么是功率因数？（2）功率因数提高的意义？（3）什么是感性电路和容性电路？（4）针对不同电路，如何提高功率因数？（5）如何鉴定电路的功率因数已经被提高？

每次课程教学时间分为理论教学和实践教学并行的两部分，理论教学时间以教师讲授与小组讨论的方式解决“基于问题的学习”中遇到的问题和梳理学习内容的结构；实践教学时间学生带着问题进入，搭建电路和测试电路概念，验证理论、提炼理论[5-11]。

2.教学方法改革。CDIO实施过程中，每次课前将项目目标发给学生，和学生一起讨论任务的可操作性。给学生提供可选择的目标产品任务，由学生根据专业爱好和能力侧重来组建项目团队。

在CDIO模电教学课中，首先由老师和学生共同进行电路实践课程的理论分析。根据每组选择的产品目标所可能涉及的新的专业知识和必需的工程材料，组内同学轮流发表自己的看法。最好由学生选出此次项目的团队负责人，然后由该组长做总结发言，并布置分配任务。这是集体合作的构思和设计。针对每个人的任务，学生需要自我独立去构思设计。

最后根据小组提出的实验方案进行电路实践验证。若比较难，学生暂时无法解决时，教师需要引导学生获取新的知识点，比如查找科技文献和材料作用替代等。

每个教学单元结束前，各组长做总结归纳，任课教师点评各组和组内学生。这需要教师全程参与每组每个学生的CDIO中，工作量会急剧增加，却提高了教师一体化教学能力，有助于教师针对每个学生给出实事求是和客观的评定。

3.教学评价改革。依据CDIO教学理念，课程的CDIO教改方案建立的考核成绩具体计算如下：

课程考核成绩=平时理论考核成绩（15%）+平时实验考核成绩（15%）+平时学生互评成绩（15%）+平时教师考核成绩（15%）+期未考试成绩（40%）

四、基于CDIO教学法的模电课程教学结果

目前取得的成果有：

1.教师自行设计的教学流程和考核体系。

2.指导对实验感兴趣又学有余力的学生进入更深层次的实验，给学生提高动手能力和创新能力创造条件。

3.通过让学生自己构思设计电路并进行仿真、实体调试运行，转被动接受为主动学习，课堂低头族转为相互讨论组。

4.课程作业为能提供一定功能的实际产品。逻辑门使用数量从教改前的几十门提高到现在的几百门，还有上千门。

五、结束语

通过教学改革，笔者注意到，以CDIO为指导理念的教学体系优点明显，可以让学生很直观地了解自己所学的技术知识和专业能力在多大程度上满足产品的专业设计目标，培养了学生的团队协作意识。一体化的教改设计，可以明确学生个人能力、人际能力和对产品、过程和系统的构建能力，这些都是高等工科教育的培养目标，解决了工科学生的動手能力不足等问题。

参考文献：

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