基于CD IO模式《高頻電子線路》課程教學改革探索

陳彥彬

（揭陽職業技術學院 實訓與信息中心，廣東 揭陽 522051）

基于CD IO模式《高頻電子線路》課程教學改革探索

陳彥彬

（揭陽職業技術學院 實訓與信息中心，廣東 揭陽 522051）

以CDIO工程教育模式為指導，構建以學生為主體，融“教學做”為一體的《高頻電子線路》課程教學體系。從理論教學改革、實訓教學改革、課程考核以及課程教學體系實施效果等方面闡述了CDIO在高職教學改革中的具體應用。以CDIO為主線，從學生工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力等四個層面進行教學設計，增強學生崗位適用能力、行業發展能力、職業生涯發展能力等三方面能力，促進課程教學質量和教學水平的提升。實踐證明，該課程教學體系在高職教學中具有很大的可行性和重要的指導意義。

CDIO工程教育模式；高頻電子線路；課程教學改革

一、引言

從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得Knutand AliceWallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經過四年的探索研究，創立了CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate：分別代表構思、設計、實現和運作）工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO的理念不僅繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評的12條標準。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，該模式以工程項目為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習[1]。

二、CDIO工程教育模式下課程教學體系的構建

《高頻電子線路》是《模擬電子技術》的后續課程，同時也是電子信息工程專業的一門必修專業課。通過課程的學習，讓學生掌握無線通信系統的基本構成和基本原理，掌握無線通信設備各單元電路的組成原理和設計理論，使學生具備從事無線通信系統發送和接收設備的應用開發能力和工程調試能力。但由于其理論性相對較強[2]，對實驗實訓技能要求較高，一方面學生對該課程學習興趣不高，認為該課程枯燥無味、難懂；另一方面即使學生理論學會了也不知道該課程有何作用，如何應用。

基于CDIO工程教育模式改革《高頻電子線路》課程的教學組織，努力構建融“教學做”為一體的課程教學體系，能夠很好地調動學生的學習興趣，提高學生的工程實踐和工程應用能力。CDIO工程教育模式下課程教學體系如圖1所示。

圖1

在構思、設計環節主要培養學生系統思維和設計能力；實現環節主要培養學生的綜合能力；運作環節主要培養學生適應未來工作崗位的工作能力[3]。從圖1我們可以看出，該課程教學體系將CDIO工程教育理念貫穿于《高頻電子線路》課程的整個教學過程，CDIO中構思與設計環節的訓練主要集中在理論教學中，而實訓教學則側重于CDIO中實現環節的訓練，課程設計則是側重訓練CDIO中的運作環節，這樣從理論教學、實訓教學、課程設計等多個方面有所側重的貫徹CDIO工程教育理念。

三、理論教學改革

（一）CDIO模式下的理論教學

基于CDIO的工程教育模式強調以產品研發到產品運行的整個生命周期為載體來學習工程，主要培養學生工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力等四個層面的能力。CDIO模式下《高頻電子線路》課程理論教學體系應該以工程應用為背景，涉及數學、系統開發硬件知識、開發軟件使用，要求學生能夠對高等數學、電路原理、模擬電路等工程基礎知識、常用開發軟件、微處理器等課程進行綜合運用。CDIO模式下理論教學體系如圖2所示。

圖2

（二）教學方法的改革

1.重視緒論內容的教學。鑒于該門課程內容理論性較強，學生學習興趣不高等原因，通過重視緒論內容的教學，讓學生對無線通信系統的發展史、高頻電子線路的研究對象、無線通信系統的組成原理、無線發送設備、無線接收設備等基本組成框圖理解的基礎上，還提供了無線通信系統的實際工程案例，包括無線傳感器網絡、Zigbee、RFID等無線通信系統前沿技術，使學生明白其應用價值，增強學生對該門課程的學習興趣和學習欲望。

圖3

2.重視工程系統設計方法的培養。該門課程是理論性和實踐性極強的專業課。將發送設備、接收設備的原理框圖貫穿于課程整個教學過程中，充分體現工程系統設計理念。調幅式無線電廣播發射機方框圖如圖3所示，發射機由信號源、低頻放大器、高頻振蕩器、高頻放大器（倍頻器）、振幅調制器、高頻功率放大器及天線等構成。在各章節理論教學中，要讓學生理解好這個系統框圖與各章節內容的對應關系，明確所學的各單元內容在通信系統中的地位和扮演的角色。同時，還要重視信號流程在構建工程系統設計方法中的作用，要讓學生明確構成系統各個單元電路的輸入輸出信號波形，以及信號在整個系統各個單元電路中的變換關系，從而構建起各個單元內容的聯系。

3.重視學生分析問題能力的培養。CDIO工程教育模式更加注重對學生分析問題、解決問題能力的培養，貫穿于CDIO整個過程。在課程教學中，借助先進的電路仿真軟件Multisim 10.0對所學各個基本單元電路進行模擬仿真，了解和測量電路性能指標，另一方面通過仿真軟件可以很簡單地改變電路的參數，通過查看電路性能的改變，從而熟悉掌握電路的動態性能，提高系統的開發設計能力和工程調試能力。

利用電子仿真軟件還可以設置電路故障點，讓學生利用已學知識分析故障現象，判斷故障位置，并且修復故障，方便高效。通過電子仿真軟件的使用，進一步提高學生分析問題、解決問題的能力，提高工程實踐能力。

四、CDIO工程教育模式下實訓教學改革

實訓項目和課程設計是加深和強化學生對課程內容的理解與應用的重要載體，也是CDIO的主要實現形式，是融知識教育和能力培養為一體的教育過程。

實訓項目的教學設計和教學過程應該著重培養學生三方面的能力：崗位適用能力、行業發展能力、職業生涯發展能力[4]。CDIO模式下實訓項目教學實施體系如表1所示。

1.項目立項。項目立項主要集中訓練CDIO工程教育模式的構思環節。學生要根據項目需求、項目任務，收集項目相關資料，獲得項目設計所需的知識儲備。指導教師對學生進行指導和答疑，確定項目最合理的實施方案。這個項目過程能夠提高學生學習興趣和學習主動性，提高學生工程設計和創新能力。

表1 實訓項目教學實施體系

2.項目實施。項目實施階段是CDIO綜合訓練環節，是設計、實現、運作等CDIO過程綜合作用。該項目階段主要是根據構思環節形成的項目實施方案，完成項目電路原理圖、元器件清單、項目電路板PCB圖設計、項目元器件安裝圖（作業指導書）等工程文檔的過程。

為了學生適應和體驗社會與企業工作崗位，在項目實施過程中努力創設真實職業環境。例如，在收音機實訓項目中，焊接階段采取企業流水線作業的教學方式，讓學生分工訓練，按照作業指導書的要求進行實訓，同時進行輪崗，讓學生在有限的時間進行多個崗位的體驗，增強學生就業適應能力。

3.項目驗收[5]。每個項目的參與學生選出一名代表，利用PPT做項目匯報，并對作品進行功能演示。教師組成答辯評委會對學生各組項目完成情況作綜合評價，主要考查學生的理論知識應用能力、工程實踐能力、應變能力和團隊協作能力。

五、課程考核

基于CDIO工程教育模式教學體系的課程考核包括學生的個人學習能力和人際能力，產品、過程和系統構建能力以及學科知識。課程期末成績采用綜合評分法，學生課程成績構成如表2所示。

表2 CDIO課程考核成績結構表

六、CDIO課程教學改革實施效果

對實施CDIO課程教學體系的學生進行問卷調查顯示，95%的學生認為團隊協作精神在項目實施中很重要，92%的學生認為在項目過程中更能提高學習的主動性，98%的學生認為工程能力得到了很大提高。

通過實施CDIO工程教育模式，利用現代教育技術，按照產品研發到產品運行整個生命周期組織教學，構建起以學生為主體，融“教學做”為一體的工科教學體系，同時形成了一套課程教學文檔，極大地提高了課程教學質量和教學水平。

七、結束語

CDIO工程教育模式在《高頻電子線路》課程中的實踐與應用，有效地解決了課堂教學與工程實踐之間脫節的問題。通過CDIO的實施，有力地提高了學生學習的主動性和積極性，有力地提高了學生分析問題和解決問題的能力，有力地提高了學生溝通能力、團隊協作能力、語言表達能力，極大地增強學生的工程應用能力和工程素養。實踐證明，基于CDIO工程教育模式課程教學體系在高職教學中具有很大的可行性和重要的指導意義。

[1]蕢秀惠.“CDIO”模式下單片機課程改革探索[J].寧波職業技術學院學報，2010，14（6）：35—36.

[2]李德雄，靳會超，羅玉柱.CDIO授課模式在高職《微機原理》中的應用[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2012，11（2）：125.

[3]李芳麗.CDIO理念下高職機電一體化專業實驗教學改革探索[J].實驗科學與技術，2012，10（3）：72.

[4]易銘.CDIO模式下“PLC應用技術”課程改革[J].職教通訊，2012，（15）：28.

[5]劉思遠，姜萬錄，陳剛，等.基于CDIO項目式教學的課程改革與實踐[J].教學研究，2012，35（3）：46.

G642.0

A

1674-9324（2014）26-0028-03

陳彥彬（1987-），男，廣東揭陽人，助教。本科學士，主要從事電子信息系統開發、人工智能等嵌入式技術教學與科研。