基于CDIO理念的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)探討

摘要：“電子技術(shù)基礎(chǔ)”是一門應(yīng)用性較強的課程，將CDIO理念運用于該課程教學(xué)中，以項目產(chǎn)品為載體，學(xué)生為主導(dǎo)的創(chuàng)新教學(xué)模式，對課程的理論教學(xué)、實驗教學(xué)和課程考核等進行課程教學(xué)改革探討。實踐證明，這種教學(xué)模式對學(xué)生的理論知識、個人能力和創(chuàng)新能力等各方面都有很大提高。

關(guān)鍵詞：CDIO；電子技術(shù)；教學(xué)探討

作者簡介：田敬北（1975-），男，壯族，廣西上林人，廣西科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心，講師；劉勝永（1976-），男，土家族，重慶人，廣西科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，副教授。（廣西 柳州 545006）

基金項目：本文系廣西區(qū)教育廳新世紀教改工程項目（項目編號：2012JGA180）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0126-02

“電子技術(shù)基礎(chǔ)”是工科電氣電子類專業(yè)一門重要的課程，是進一步學(xué)習(xí)“微機原理”、“單片機”等課程的基礎(chǔ)，[1]主要分為模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩大部分內(nèi)容。課程教學(xué)活動主要有理論教學(xué)和實驗教學(xué)。課程的培養(yǎng)目標是讓學(xué)生掌握基本電子電路的工作原理、主要特性以及各電路之間的互連匹配等基礎(chǔ)知識，學(xué)會通過閱讀器件產(chǎn)品手冊，能夠設(shè)計出滿足技術(shù)要求、性能可靠、成本低廉的應(yīng)用電子電路，最終培養(yǎng)出能夠設(shè)計某種功能完善的電子系統(tǒng)工程型、應(yīng)用型人才。

隨著現(xiàn)代科技和人類社會的快速發(fā)展，電子技術(shù)應(yīng)用已成為人類發(fā)展中必不可少的部分。傳統(tǒng)的教學(xué)方法已無法滿足現(xiàn)代社會人才培養(yǎng)的需求，更無法提高課程教學(xué)質(zhì)量，甚至嚴重束縛了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。要培養(yǎng)出與現(xiàn)代化社會建設(shè)要求相適應(yīng)的，且具備一定專業(yè)級別的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，必須對目前的教學(xué)現(xiàn)狀實施改革。本文介紹了筆者基于CDIO理念的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)探討。

一、CDIO理念的教學(xué)模式

CDIO工程教育理念是近年來國際工程教育改革的最新成果，已逐步得到國內(nèi)外高等院校認可和推廣，CDIO分別代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），[2]它以項目產(chǎn)品的開發(fā)到運行的全過程為載體，不僅培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的理論知識，還培養(yǎng)學(xué)生的個人能力、團隊協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力。實踐證明，[3-5]與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，CDIO理念教學(xué)模式更有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、積極性，有助于提高教學(xué)質(zhì)量。

從內(nèi)涵來看，CDIO理念可以將項目產(chǎn)品生產(chǎn)的開發(fā)到運行的全過程映射至課程教學(xué)活動的全過程，如圖1所示。項目產(chǎn)品的生產(chǎn)過程一般是：先對項目產(chǎn)品提出要求，分析項目產(chǎn)品的要求并提出實施設(shè)計方案，再將項目產(chǎn)品設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，最后對項目產(chǎn)品進行不斷調(diào)試并將產(chǎn)品量產(chǎn)等。CDIO理念下的課程教學(xué)過程是：教師提出任務(wù)要求，學(xué)生分析教師任務(wù)要求并設(shè)計實施方案，將設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并對產(chǎn)品不斷調(diào)試、修改和完善，最終形成產(chǎn)品，形成一體化教學(xué)體系。[2]引入CDIO理念課程教學(xué)模式，試圖探討如何培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)理論知識對電子電路進行分析、設(shè)計，打造系統(tǒng)工程實踐能力的教學(xué)過程。

二、基于CDIO理念的教學(xué)模式探討

依據(jù)CDIO理念的內(nèi)涵，在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的教學(xué)活動中，建立基于CDIO理念的教學(xué)模式，主要從以下三個方面進行探討：

1.基于CDIO理念的課程理論教學(xué)探討

依據(jù)CDIO的教學(xué)理念，教學(xué)過程中，改變傳統(tǒng)（以課堂為中心、以教師為中心、以教材為中心）的教學(xué)方法和教學(xué)手段，采用“以項目為引導(dǎo)，學(xué)生為主導(dǎo)”的創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)模式，并對課程的教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計。“以項目為引導(dǎo)”就是實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與實際電子產(chǎn)品內(nèi)容知識相結(jié)合的教學(xué)方法，教師結(jié)合課程章節(jié)的內(nèi)容要求，引入實際電子工程的電子產(chǎn)品項目并加以教學(xué)。如在模擬電子技術(shù)課程中“基本共射極放大電路”的內(nèi)容教學(xué)時，可引入話筒放大器電子產(chǎn)品進行教學(xué)，在數(shù)字電子技術(shù)課程中“時序邏輯電路”的內(nèi)容教學(xué)時，引入數(shù)字鐘等電子產(chǎn)品教學(xué)。在教學(xué)內(nèi)容方面，重點分析外部電路元件及其外部特性，淡化元件的內(nèi)部原理，注重分析基本電子電路的工作原理其及主要特性，強化定性分析，淡化定量推導(dǎo)，并充分利用多媒體技術(shù)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。對于課程內(nèi)容抽象，且難以用文字和圖表概念說明的原理，可利用PowerPoint、Flash等多媒體軟件或結(jié)合Multisim等輔助軟件，給學(xué)生進行生動講解和演示。例如：分析基本放大電路的非線性失真，通過利用PowerPoint、Flash等多媒體技術(shù)運用形象直觀的動畫演示，并結(jié)合Multisim運行電路，改變電路參數(shù)，用模擬電子示波器觀察各輸入輸出的電流電壓波形，直接觀察波形失真情況，讓學(xué)生更容易理解和掌握。“以學(xué)生為主導(dǎo)”是教學(xué)過程中充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性，注重學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生參與到教學(xué)中來，通過給出任務(wù)和提問問題，引發(fā)學(xué)生進行思考和辯論。例如在講授穩(wěn)壓二極管應(yīng)用時，引導(dǎo)學(xué)生利用穩(wěn)壓二極管的反向特性進行分析和討論，并利用穩(wěn)壓二極管實現(xiàn)某功能的電路。

2.基于CDIO理念的課程實驗教學(xué)探討

理論教學(xué)是讓學(xué)生了解和掌握電子技術(shù)基本知識，實驗教學(xué)是對理論知識的理解和應(yīng)用。充分發(fā)揮實驗教學(xué)不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新思維能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力。現(xiàn)階段理論教學(xué)學(xué)時較長，實驗教學(xué)學(xué)時較短，而且實驗教學(xué)內(nèi)容是以驗證性實驗為主，與實際生產(chǎn)中相應(yīng)的電子產(chǎn)品相差較遠，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為了體現(xiàn)實驗教學(xué)的重要性，需要增加實驗教學(xué)課時的比重，理論學(xué)時與實驗學(xué)時比例為3∶2。

同時，在實驗教學(xué)內(nèi)容上也做調(diào)整，就是在完成課程的基礎(chǔ)實驗前提下，增加真實產(chǎn)品、典型電路以及其它創(chuàng)新性項目等擴展實驗內(nèi)容部分。例如：OTL功率放大器電路實驗教學(xué)，除了讓學(xué)生熟悉OTL功率放大器的工作原理以及電路的調(diào)試及主要性能指標參數(shù)的測試方法外，還要增加LM368集成OTL電路應(yīng)用的設(shè)計實驗內(nèi)容。學(xué)生通過完成基礎(chǔ)實驗后，可較系統(tǒng)地掌握基礎(chǔ)知識和實驗操作規(guī)范，有能力進一步對具有創(chuàng)新性的擴展內(nèi)容進行設(shè)計性實驗。擴展實驗內(nèi)容采用分組實驗，要求學(xué)生自主分析、設(shè)計、焊接以及電路調(diào)試，這樣不僅大大提高學(xué)生的主動性、積極性和動手能力，還可以鍛煉學(xué)生的電路調(diào)試能力、團隊能力和工程系統(tǒng)能力。

3.基于CDIO理念的課程考核探討

課程考核在課程教學(xué)活動中往往具有導(dǎo)向和監(jiān)控作用，能夠有效地推動教師基于CDIO的理念教學(xué)方式的順利開展。課程考核要注重多層次、多目標考核，著重考核學(xué)生的基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊能力、實際工程能力和創(chuàng)新意識等。該課程的考核體系包括三部分：

（1）平時考核占30%，主要以平時表現(xiàn)和課堂紀律表現(xiàn)為主。平時表現(xiàn)主要是課外作業(yè)和課外項目完成情況。課外作業(yè)是以理論學(xué)習(xí)內(nèi)容為主，課外項目（如：利用二極管實現(xiàn)某功能的電路）是以分組實現(xiàn)產(chǎn)品的分析和設(shè)計方案的完成情況。課堂紀律主要是出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂問題回答討論等方面。平時考核主要對學(xué)生的基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊能力進行考核。

（2）實驗考核占30%，主要是對實驗內(nèi)容的完成情況進行考核。實驗內(nèi)容主要分為基礎(chǔ)實驗內(nèi)容和擴展實驗內(nèi)容兩部分。基礎(chǔ)實驗內(nèi)容是以個人完成為主，要求獨立完成。擴展實驗內(nèi)容是以團隊協(xié)作完成為主，要求組內(nèi)成員相互討論方案，設(shè)計電路，并提供電路原理說明，在通過仿真軟件完成基礎(chǔ)上，對電路進行焊接和調(diào)試，并提出可改進的方案。實驗考核不僅對個人能力、團隊能力進行考核，還對他們的工程系統(tǒng)能力和創(chuàng)新意識進行考核。

（3）理論考核占40%，主要是對學(xué)生基本理論知識掌握情況進行考核。理論考試主要采用筆試方式，以填空、判斷、選擇、電路分析以及設(shè)計題的形式考核。

三、結(jié)束語

近幾年，廣西科技大學(xué)經(jīng)過基于CDIO理念的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探討，不僅極大地提高了電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，還轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，更好培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作意識，改善職業(yè)素養(yǎng)。但因?qū)DIO理念教學(xué)仍處于初探階段，因此在教學(xué)中會遇到一些困難，比如教學(xué)理論教材和電子工程實際項目的選擇，以及課程考核的目標和權(quán)重選取等方面，今后將對這方面進一步進行探討。

參考文獻：

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（責任編輯：王意琴）