基于CDIO模式的計算機組裝與維護教學研究

蔡恒 高艷芬 生龍

摘要：《計算機組裝與維護》是一門理論與實踐并重的課程，特別注重學生實踐能力的培養，而傳統的教學模式已經不能滿足課程教學需求。本文首先闡述CDIO工程教育模式的概念及理念，再對傳統教學模式存在的問題進行分析，結合CDIO模式進行課程教學改革，有效地激發學生學習的熱情，取得了很好的教學效果。

關鍵詞：計算機;實踐;CDIO;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）46-0167-02

一、引言

CDIO模式是由美國麻省理工學院等高校所組成的跨國研究組織所創立的工程教育理念，CDIO是由產品生命周期上的四個環節：構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）作為的載體開展教學和實踐活動。[1]在教學過程中要求學生結合實際工程項目內容進行學習，把工程訓練過程融入到課程教學中，圍繞項目實施進行教學和實踐設計，把多門理論課程通過項目聯系起來，將課程理論與實踐操作相結合，培養學生綜合學習能力。CDIO模式的教育理念和體系，是當前工程教育領域的發展趨勢，在工程類院校具有很好的推廣示范作用?！队嬎銠C組裝與維護》是一門實踐性很強的課程，要求學生在學習過程中實際進行動手操作，本文重點研究將CDIO工程教育模式引入到《計算機組裝與維護》課程中，進行教學改革，提升教學質量。

二、課程現狀與存在的問題

《計算機組裝與維護》是計算機類專業必修的專業基礎課程，教學方法基本采用課上講授理論知識，再進實驗室進行實驗操作完成驗證過程的傳統教學方法?！队嬎銠C組裝與維護》是一門理論與實踐并重的課程，需要學生掌握組裝與維護的知識并能熟練完成相應的操作，以及對計算機常見故障的診斷和處理能力的培養，這靠傳統的教學方法已經無法滿足。傳統教學方法下的《計算機組裝與維護》課程主要存在以下問題：

1.計算機技術更新速度快，課程教材內容相對滯后，無法跟上計算機技術的高速發展。缺乏當前主流硬件產品的相關內容，計算機領域的新技術、新產品等內容涉及較少或基本沒有。

2.理論與實踐環節結合不夠緊密，課上理論課下實驗的教學方法，使理論與實踐產生脫節，影響學生學習效果。

3.教學方式單一，沒有根據教學過程中不同的技術內容進行教學設計，無法充分引導學生學習。

4.以講授為主的教學方法，學生始終處于被動學習狀態，教學效果不夠理想。

5.考核方式以試卷為主，對實踐操作環節重視程度不夠，無法體現學生對課程內容的真正掌握程度。[2]

近幾年來雖然進行了相關的教育教學改革，采用了一些新的教學模式和教學方法，但教學效果提升有限，沒有從根本上改變課程教學效果不理想的情況。因此，引入CDIO工程教育模式對《計算機組裝與維護》課程的教學改革有重要的現實意義。

三、CDIO模式在課程教學改革中的應用

將CDIO模式引入到《計算機組裝與維護》課程教學中，主要目的是為了加深學生對專業理論知識的理解和培養學生的實踐動手能力。針對傳統教學方式中存在的問題，具體改革措施如下：

1.計算機技術發展很快，很多新技術、新產品在教材中涉及較少，這就需要任課教師整理收集相關資料，將這些內容制作成多媒體課件，作為教材講授知識的補充，加強學生對計算機專業技術及相關應用方面的了解。購置一些計算機技術方面的新產品作為教具在課上展示，如：KINECT體感控制器、3D顯示設備等，既可以開拓學生的視野，又可以提升學生對計算機專業技術的學習興趣。要求任課教師掌握計算機發展趨勢，隨時把新技術、新產品更新到教學內容中，保證教學內容的新穎性和實用性。

2.打破傳統教學過程中理論教學與實踐教學分離的模式。比如在講解CPU主頻的課程內容中，頻率對計算機性能的影響，只是擺出幾組對比數據給學生看，學生很難理解不同年代、不同頻率的CPU在性能上的差異具體有多少。像這樣的課程內容就安排適合在實驗室進行講授，實現邊學邊做的教學模式，使講解、演示、實踐操作成為一個整體，教師在講解并進行操作的過程中，學生可完成同步操作，在激發了學生的學習興趣的同時，教學效果也得到了顯著的提高。

3.合理設計教學項目，針對不同的知識點，要進行相應的方案設計。在每個教學單元內用項目引導學生，通過完成項目來學習相關理論知識，將原有被動的聽課學習變為以實踐操作為主的主動學習，對相關技術知識的學習更加深入、系統。

4.考核也應理論與實踐并重，除了以試卷的形式考查學生對理論知識的掌握程度外，對課程中每個實踐項目操作過程及完成情況對學生進行評價，加強實踐環節考核的比重，最終成績與每次項目完成情況相關聯，使學生認識到不能靠期末突擊復習，而是要認真上好每一次課，認真完成每一個項目。學生在課程學習完成時能真正掌握相關技術知識，避免出現只會空談理論不會動手操作的高分低能型“人才”。[3]

下面介紹一個課程實訓項目實例：CPU超頻測試和計算機性能對比測試

這個課程實訓項目的目的是通過對CPU進行超頻測試讓學生學習CPU主頻對計算機性能的影響以及主頻、倍頻、外頻之間的關系，學習BIOS基本設置方法，認識計算機構成，測試、比較不同年代的計算機性能，并分析造成性能差異的主要原因。測試軟件分別使用Super PI、Everest和HDTunePro，其中Super PI用來測試CPU完成π的100萬位計算所花費的時間，時間越短表示CPU性能越好;Everest可以用來測試CPU和內存的性能，得分越高性能越好;HDTunePro用來測試硬盤讀取速度，數值越高越好。

課程實訓項目操作步驟是先進行BIOS設置，記錄在分別超頻0%、10%、20%、30%、40%情況下，計算機性能的變化情況，并分析原因;然后2008、2011和2014年3個時間節點的主流計算機硬件，進行性能測試，比較并分析整體性能提升的主要原因，以及主要部件發展的快慢和制約整體性能提升的瓶頸。分析測試所得數據并解答以下問題：

1.超頻對哪些器件性能提升較大，對哪些器件性能提升較小或是沒有提升，為什么？

2.影響超頻穩定性的主要因素有哪些？

3.近幾年計算機哪些器件性能提升較大，哪些器件性能提升較小，為什么？

4.影響計算機性能的主要因素是什么，計算機系統的瓶頸在哪里？

通過完成該實訓項目，在項目中對這些數據的測試及分析，學生可以認識到CPU主頻對計算機性能的影響，超頻在帶來性能提升的同時也會使系統穩定性下降，會引起死機、藍屏（超頻約30%）甚至無法開機（超頻約40%）的情況;并可了解近些年計算機硬件的發展情況及發展趨勢。在實踐操作中完成這些知識點的學習，學生對計算機性能的認識更為直觀，對知識的學習更深入，掌握更牢固。

四、結語

根據《計算機組裝與維護》課程理論與實踐并重的特點，結合CDIO工程教育模式通過對課程內容、教學方法、教學資源等方面的改革與實踐，取得了較好的教學效果。實踐表明，運用CDIO模式合理進行教學項目設計可以更好地激發學生學習的熱情，提高自主學習的能力，提高他們將理論運用到實踐中的能力，特點是對學生綜合素質有較大的提升。運用CDIO模式的課程教學改革還將繼續進行下去，并可在相關專業課程中進行應用推廣。

參考文獻：

[1]李竹林，張根耀，王文發，許淳.基于CDIO的計算機專業課程教學改革與效果分析[J].計算機教育，2014，（16）：64-66.

[2]李珍香.基于CDIO模式的計算機硬件課程群實驗教學[J].計算機教育，2015，（1）：61-64.

[3]何穎.基于CDIO模式的計算機硬件系列課程的改革與實踐[J].科技信息，2013，（26）：287-288.