基于CDIO教育理念的模擬電子技術課程的改革

黃浩

1 引言

為了應對經濟全球化形勢下的產業發展對創新工程人才的大量需求，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等4所大學從2000年起組成跨國研究組織，經過4年的探索研究創立了CDIO工程教育理念，成立了CDIO國際合作組織，并制定了CDIO能力大綱。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO工程教育理念就是要以此全過程為載體培養學生的工程能力，此能力不僅包括個人的學術知識，而且包括學生的終生學習能力、團隊交流能力和大系統掌控能力。CDIO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。

我國中等職業技術教育面臨的迫切任務是盡快培養與社會企業相接軌的技術型人才，然而我國中等職業技術教育在實踐中還存在著不少的問題，如重理論輕實踐，強調個人能力的培養而忽視團隊協作精神，重視知識學習而輕視開拓創新的培養等問題。

2 課程現狀

模擬電子技術是中等職業教育電子信息類專業的必修課，是一門實踐性很強的課程，是數字電子技術、高頻電子線路、單片機技術等課程的學習基礎，模擬電子電路可以說是整個電子技術的基礎課程，在小信號放大、功率放大、反饋放大器、穩壓電源、混頻電路、調制解調電路等領域具有無法替代的作用。中職中專的人才培養是服務于一線的技能型人才，要求學生要掌握基本的理論，尤為重要的是要具備較強的動手能力，能夠完成實際的電子產品的安裝與調試等工作。但是，傳統的模擬電子技術教學方法是老師在課堂上按照教科書的章節順序進行授課，教科書中列舉的實例大都是簡單而且不滿足實際應用，學生即使學完了教學計劃所規定的全部內容，仍然無法系統地、徹底掌握模擬電子技術在一個電路系統中所起的作用。這種現狀與培養技能型人才的理念相違背。

3 CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，是一種先進的工程教育理念和實施體系，也是目前我國高校工程教育領域的研究熱點。CDIO的四個字母分別代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate）。從產品的研發到產品的運行構成一個完整的周期，在整個過程中，學生積極主動參與每一個具體的環節，從而使學生體會到了產品設計的艱辛與樂趣，培養了學生具備一個工程師的職業道德和團隊協作精神。CDIO教育理念符合中職教育對于技能型人才培養的理念，進行CDIO工程教育模式的教學改革，將會幫助我國職業教育更好地借鑒國際先進的工程教育研究成果，推進國內中職教育從課堂教學走向工程教學，從理論教學到實踐教學，有助于改善我國中等職業教育的現狀，同時促進了我國中等職業教育良性發展。

4.構思、設計、實施和運作

1.技術知識和推理能力 2.個人和專業能力 3.人際交往能力

4 基于CDIO工程教育模式的模擬電子技術教學改革探索

在教學改革中，CDIO的教學理念不僅體現在學科課程體系安排和整體教學實施上，還滲透了具體專業課程的教學實踐中。本文以"三端集成直流穩壓電源電路的安裝與調試"項目為例，介紹結合CDIO教育理念的工程項目教學法在模擬電子技術課程中的一些教學實踐和經驗。

4.1 著重品德教育

但丁曾說過："道德能填補智慧的空缺，但智慧不能填補道德的空缺。"在參加市培時，重慶大學的教師給我們講過，貴州工業職業技術學院的袁紅蘭校長曾對企業需要的職工應具備的素養做過調查，企業負責人認為職工最重要的素養，應該是職業道德與工作態度。所以，我們在整個項目教學的實施過程中，始終把德育放在首位，著重培養學生守紀、節約和責任意識，以及良好的行為習慣。

4.2 以教學計劃為先導，以設計項目為主導，夯實教學做一體化的基礎

教學計劃是教師教學的指路明燈，是打造高效課堂的必要條件。因此，制定一個好的教學計劃是整個教學的關鍵環節。首先，在制定計劃和確定項目任務時要充分考慮學生的知識水平和基礎能力，針對中職學生的邏輯思維能力偏弱，學習習慣不是很好，教師既要結合教學大綱的要求，將盡可能多的知識傳授給學生，同時也要根據學生的知識基礎和實際能力，對教學內容進行適當刪減和調整。其次，教師還應充分考慮學校的教學設備是否能夠滿足教學需要；通過實踐教學，讓學生參與實際工程，培養學生的實踐能力。例如，在設計"三端集成直流穩壓電源電路的安裝與調試"項目的任務要求時，既要充分考慮到學生的實際情況，又要提高學生的學習興趣和操作技能；首先明確項目的總任務；元件的焊接安裝要合理，工藝要求要好；電路的檢測、調試；電路能夠正常工作，靈敏度高，工作穩定性好。然后在下派各個小任務，讓學生逐個完成各個小任務，實現分散難度，提高學生技能的目的；如原理圖的仿真、元器件的識別檢測、如何對器件引腳、導線進行整形、如何進行元件的布局和焊接、焊接的要求等任務。

4.3 強化學生的主體地位和教師的主導地位

模擬電子技術的理論來源于實踐，又反過來指導實踐。CDIO教學法是通過進行一個完整的"項目"工作而進行實踐教學活動的培訓方法；項目教學法是通過實施一個完整的項目來達到教學目標的方法，其目的是在教學中把理論與實踐有機結合，培養學生的創造能力和解決實際問題的綜合能力。在進行實訓課時，結合項目法教學法的優點，教師的主要任務有：確定項目內容、任務要求、工作計劃，設想在教學過程可能發生的情況以及學生對項目的承受能力，教師把學生引入到項目工作中后退居到次要的位置，時刻準備幫助學生解決困難問題。在這里仍然以"三端集成直流穩壓電源電路的安裝與調試項目"為例；根據項目教學發的這個特點，在實施項目教學時，把該次項目的任務要求向學生明確后，就先講知識點和各個注意事項，如元器件插裝工藝的方法、線路安裝連接方法、使用電烙鐵過程中各個注意事項等；然后讓學生以小組（小組組長分配任務）的形式，按照項目中的各個小任務進行操作，讓學生在做的過程中去發現問題，提出問題，教師及時指導學生解決問題。

在這種做法中，教師要關注到每一個學生，及時幫助學生解決遇到的問題。每一個項目結束后，要求學生做實訓小結，針對小結中學生提出的典型問題，對全班進行講解，個別問題個別指導。平時實訓中要求每個學生都要親手做一遍，避免出現濫竽充數現象。對于差等生，不盲目追求進度，而是要求學生弄懂會做；對于優等生要提出更高要求，在他們做好應做項目后，另布置任務，例如，如何在電源電路輸出端添加指示燈、如何提高電路的輸出穩定性或者幫助指導老師指導其他學生做實訓等。不再是把教師掌握的現成知識技能傳遞給學生，或者說不是簡單的讓學生按照教師安排和講授去得到一個結果，而是在教師的指導下，讓學生去尋找得到這個結果的途徑，最終得到這個結果。

在具體實驗項目的安排方式上，靈活采取proteus 仿真軟件與實驗設備相結合的方式進行，部分驗證性實驗可通過實驗開發平臺進行實驗，而對于較復雜的實驗，可采用proteus 仿真軟件進行仿真實驗。在完成整個項目時，學生被分為若干組，同一小組的每個學生由組長根據每個人的興趣特長分配不同的任務，而后采取集中討論、設計最佳方案來完成項目設計。在項目實施過程中，學生在做中發現問題，可提示學生通過去圖書館或上網查閱資料，最后難以解決的問題由教師指導，充分發揮學生的自主學習能力，盡量促使學生能自主解決問題，完成項目任務。例如，在實施"三端集成直流穩壓電源電路的安裝與調試"項目時，要求每個同學先按照老師所給原理圖在proteus軟件上進行仿真，完成一份實訓報告（仿真測得的結果），而仿真的原理圖是要上交該指導教師的；在完成仿真和實訓報告后，學生在進行分組，完成各個項目任務，在完成電路安裝、調試后，同時完成一份實訓報告，同仿真的實訓報告表相比較，得出結論。這種教學方式和分組形式充分發揮和調動了學生的主觀能動性，培養了學生的獨立發現問題、解決問題的能力，并很好的培養了學生的團隊協作能力，使學生體會到團隊合作的力量，形成很好的團隊合作意識，為畢業以后的工作打下堅實的基礎。

4.4 做好實訓評價

做好項目實訓評價，便于教師及時掌握學生對知識和技能的掌握情況；根據學生對知識和技能的掌握情況調整下一階段的教學。同時也杜絕了部分學生在實訓課中認為隨便做做就可過關，混日子的現象，每一個項目結束后，要做一次測評，以小組的形式進行，培養學生合作的品質；當然在平時的實訓中有不懂裝懂或是是而非的學生，尤其是女生，還有學生就是第一次見到這種測評方式，還不太適應，有點緊張，所以，在接下來的教學中，又作了調整，把學生重新按層次分組，實行強強聯合，弱弱聯合，強弱聯合。這樣便于教師輔導，尤其是加強對成績差的同學輔導。例如，在驗收"三端集成直流穩壓電源"作品時，首先向學生明確驗收作品的原則和評分標準，采取以非任教本班級的電子專業教師和學校中層干部為主體組成評委隊伍，任教專業教師為輔導的方式進行；這樣既可以保證考核成績的公平性和真實性，又可以增強學生的成就感、榮譽感、歸屬感，鼓勵先進，帶動后進；最終提高其學習興趣。

4.5 改進學生期末考核方式

傳統的學生成績考核通常是由任課教師以試卷考試的形式對學生進行考核，學生的考核成績由平時成績和卷面成績按照若干比例構成。這種單一的考核方式難以考察出學生的綜合能力，因此，為改善這種不合適的考核方式，認為對學生的考核不應該只是對其技能操作的考核，還應該有職業素質、基本素質、行為表現、創新思維、口頭表達等多方面的綜合考核，可采取多種考核形式。

（1）卷面成績：40%，這個是考察的學生對整個模擬電子技術及應用課程的整體知識掌握程度，雖然CDIO強調的是動手能力，但是模擬電路理論知識是學生將來提高其技能的基礎。

（2）平時成績：20%，考察的是學生對模擬電子技術驗證性實驗的理解，這個考察還包括學生做實驗的態度是否認真，是否有眼高手低的現象，是否按時提交實驗報告等。

（3）動手能力考察：40%，考察的是學生在項目具體參與過程中的實際動手能力，是CDIO模式下的比較重要的環節，也是從理論知識到實踐轉化的重要環節。

因此，期末測評時，采取的期末成績的考核方法為；期末總成績=平時成績20%+實訓成績40%+期末考試成績40%。

5 結束語

把CDIO教育理念引入到模擬電子技術課程教學中，采取以項目為驅動的教學方法，使模擬電子技術的教學不僅僅生動、有趣，而且還能夠很好地使學生把學到的知識及時地應用于實踐中，使學生體會到模擬電子技術的廣泛用途，并對電子專業產生濃厚的興趣。由于在整個工程項目的學習過程中，都是以小組的形式進行，全體組員共同參與項目的各項活動，彼此互相配合，深入討論，很好地鍛煉了學生的團隊協作精神，提高了學生的實踐動手能力，培養了學生的分析問題和解決問題的能力；同時它需要有一個團結協作的集體，不虛華、不浮燥、求大同存小異，共同努力來完成。不試就不知道行不行，不改就不會前進。

參考文獻：

[1]李善壽. CDIO工程教學模式在實踐教學中的實施方法研究[J]. 重慶科技學院學報（社會科學版）， 2010， （20）： 164-166

[2]張慧平，戴波，劉娜，等. 基于CDIO教育理念的自動化課程的改革與實踐[J]. 電氣電子教學學報， 2009， 31： 138-141

[3]鐘金明， 李苑玲. 基于CDIO理念的工程教育實踐教學改革初探[J]. 實驗科學與技術， 2009， 7（6）： 67-69

[4]張運濤. 基于CDIO工程教育模式的AutoCAD課程教學改革初探[J]. 安徽科技學院學報， 2010， 24（3）：60-62