基于CDIO理念的《電路實驗》教學(xué)改革與實踐

夏非

摘 要： 文章介紹了CDIO國際工程教育新理念，重點探討和研究了基于CDIO理念的實驗教學(xué)改革與實踐，提出了以項目設(shè)計為導(dǎo)向的教學(xué)改革方法及具體改革措施。

關(guān)鍵詞： 項目教育 CDIO理念 教學(xué)改革 實驗教學(xué) 《電路實驗》

CDIO是在多年的教學(xué)過程中形成的教育教學(xué)改革的新成果。自2000年以來，CDIO（構(gòu)想、設(shè)計、實施、操作）以產(chǎn)品實現(xiàn)為周期，以產(chǎn)品的開發(fā)為主導(dǎo)，以學(xué)生自主設(shè)計為目的的教學(xué)模式，以培養(yǎng)工程應(yīng)用能力、知識構(gòu)建能力、團(tuán)隊相互合作能力、系統(tǒng)設(shè)計能力為基本原則，在這個四個方面體現(xiàn)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性。

1.基于CDIO思想的教學(xué)方法改革與實踐

1.1傳統(tǒng)的電路實驗課程教學(xué)常見的問題

傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法的研究表明，實驗教學(xué)是對理論知識的整合，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、創(chuàng)新和實踐的能力。創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺是實驗課程教學(xué)的重要組成部分。目前，電路實驗教學(xué)內(nèi)容及方法在高等教育體系普遍存在的現(xiàn)象是：

1.1.1實驗內(nèi)容主要以驗證課本的理論為主。目前，主要是為了驗證電路理論實驗項目，將書本知識傳授給學(xué)生，學(xué)生只對實驗結(jié)果的實驗現(xiàn)象進(jìn)行觀察和記錄，無法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的實驗教育模式。

1.1.2課程的考試方法按照傳統(tǒng)方法考核，教學(xué)方法沒有創(chuàng)新。本文在實驗教學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，闡述了實驗教學(xué)的原則和注意事項，提出了實驗報告的多樣化、自由化。

1.1.3實驗教學(xué)環(huán)節(jié)相對理論部分是比較薄弱的。實驗教學(xué)常常作為理論課的輔助部分，實驗學(xué)時安排比理論少很多。在實驗過程中，學(xué)生只是按照實驗指導(dǎo)書接線，記錄實驗結(jié)果，實驗過程過于簡單，獨立思考的機(jī)會少。學(xué)生對實驗課程積極性不高，只是為了應(yīng)付完成任務(wù)，缺乏主動參與精神。

1.1.4團(tuán)隊意識培養(yǎng)不夠。一個簡單的驗證實驗方案，沒有強(qiáng)調(diào)實驗設(shè)備的整合與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，沒有團(tuán)隊意識與現(xiàn)代企業(yè)對人力資源的需求不能適應(yīng)。所以，通識教育CDIO理念應(yīng)用在實驗教學(xué)過程中，建立強(qiáng)調(diào)項目設(shè)計，對工程應(yīng)用人才的培養(yǎng)具有重要意義。

1.2教育改革理念

在課程計劃和發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，主要對電路課程內(nèi)容：電路的分析方法、電路的基本定理、含有運算放大器的電阻電路、一階電路和二階電路的時域分析、正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析、含有耦合電感的電路、電路的頻率響應(yīng)、線性電路的復(fù)頻域分析等進(jìn)行闡述。學(xué)生不僅要掌握深厚的理論知識，而且要具有實際動手能力才能確立設(shè)計理念和形成設(shè)計能力。CDIO教學(xué)思路主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.2.1建設(shè)項目設(shè)計面向CDIO教育模式，針對全面建設(shè)、設(shè)計、優(yōu)化、實驗中的應(yīng)用，創(chuàng)新性地開展實驗項目。在設(shè)計的實驗中強(qiáng)調(diào)部分對應(yīng)難度較大常用的電路的增加一次分析，尤其是頻率響應(yīng)，讓學(xué)生在設(shè)計項目的基礎(chǔ)上進(jìn)行早期研究。在一個典型的實驗中，綜合設(shè)計項目的深層設(shè)計，對電路設(shè)計的原則，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力非常重要。

1.2.2豐富實驗教學(xué)方式，利用計算機(jī)輔助設(shè)計、項目驅(qū)動實驗，將競賽引入教學(xué)方式，充分利用PROTEL、MULTISIM，AUTOCAD等軟件進(jìn)行電路設(shè)計和仿真，實驗項目由學(xué)生自由組合的團(tuán)隊獨立完成，該項目完成后，各組之間進(jìn)行充分討論，討論各自的設(shè)計方案，對設(shè)計報告的撰寫按照要求完成，組織分工等。對培養(yǎng)學(xué)生的各種能力都有幫助，尤其是團(tuán)隊之間的相互配合能力、主動思考能力、電路的分析調(diào)試能力和語言表達(dá)能力。

1.2.3加強(qiáng)創(chuàng)新學(xué)習(xí)的培養(yǎng)。每年省內(nèi)都有電子電路方面的競賽，競賽題目都不同程度地體現(xiàn)了創(chuàng)新思想，可以借助賽題培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，把賽題引入實驗，達(dá)到良好效果。

1.3教學(xué)改革的措施

我院建設(shè)完成了開放實驗室和創(chuàng)新實驗室，實驗室里配備了電子電路所需的實驗儀器設(shè)備和常用的電子元器件，供學(xué)生使用，而且采取以老帶新的制度，全天由往屆在電子電路設(shè)計競賽方面取得較好成績的學(xué)生值班，負(fù)責(zé)解答疑問，同時安排老師值班，以解決學(xué)生在學(xué)習(xí)工程中出現(xiàn)的問題。安排歷年賽題的解答任務(wù)，要求學(xué)生熟悉歷年賽題的設(shè)計思路、設(shè)計方法，真正做到項目驅(qū)動教學(xué)，豐富實驗課題，激發(fā)學(xué)生興趣，提高實驗課堂教學(xué)效率。

2.該實驗教學(xué)改革的效果

基于CDIO的教學(xué)理念，調(diào)整了實驗內(nèi)容，實驗室也進(jìn)行了配套建設(shè)，改進(jìn)了教學(xué)方法，豐富了實驗教學(xué)形式。實驗課程內(nèi)容、實驗過程、老師的教學(xué)方法都做了相應(yīng)的改革，實驗的最后考核方式都進(jìn)行了相應(yīng)的改革，尤其是開放實驗室和創(chuàng)新實驗室建設(shè)。學(xué)生的實驗積極性有了很大的提高，學(xué)生參加省內(nèi)和國內(nèi)的電子電路競賽也取得了較好的成績。由此可見，在注重理論知識的同時，更要注重學(xué)生團(tuán)隊合作能力、工程能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這是現(xiàn)代企業(yè)對人才的必然要求。

電路課程是高等院校工科一門重要的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，對實驗的要求較高，如果只知道理論而不懂實驗，那么只能停留在表面的認(rèn)知階段，要改變目前高校重理論而輕實驗的現(xiàn)象，不是一朝一夕能做到的，不僅僅需要教育理念的變化，更需要大量實驗室經(jīng)費的投入，改善實驗條件，同時也要對實驗指導(dǎo)老師進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，提高老師的實踐能力。文章闡述了當(dāng)前高等學(xué)校工科電路實驗存在的共性問題，探討了CDIO理念的電路實驗教學(xué)改革方式，從課時安排、實驗要求、實驗方法、實驗具體要求做什么及做實驗培養(yǎng)什么樣的能力等方面進(jìn)行了改革。從改革結(jié)果看，在電路實驗教學(xué)中采用無論是競賽賽題還是日常常見電路為驅(qū)動的CDIO教學(xué)模式，都能形成CDIO要求的能力，取得了預(yù)期的效果，如果同類課程教學(xué)采用相應(yīng)的教學(xué)模式，相信就會取得令人滿意的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式[J].理工高教研究，2009（4）：121-124.

[2]康全禮，陸小華，熊光晶.CDIO大綱與工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高等教育研究學(xué)報，2008（4）：17-20.

[3]楊柳，胡志剛，李璽茹.面向CDIO的“操作系統(tǒng)”教學(xué)改革探討與實踐[J].教改縱橫，2009（14）：26-28.

[4]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究，2009（5）.

[5]張慧平，戴波，劉娜，等.基于CDIO教育理念的自動化專業(yè)教學(xué)改革與實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009（S2）：321-324.

[6]吳桂鋒，等.基于CDIO理念的電路課程教學(xué)改革與實踐[J].中國科技創(chuàng)新導(dǎo)刊，2013（4）：21-24.

江西省教改項目，項目編號：JXJG-14-02。