基于CDIO理念改革電子類專業(yè)課程設(shè)計(jì)探索*

◆譚 躍 鄧曙光 李穩(wěn)國

基于CDIO理念改革電子類專業(yè)課程設(shè)計(jì)探索*

◆譚 躍 鄧曙光 李穩(wěn)國

課程設(shè)計(jì)是高校電子類專業(yè)中一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)在時(shí)間安排、指導(dǎo)教師、設(shè)計(jì)題目、學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神培養(yǎng)以及考核方式等方面都存在一些問題。目前，國內(nèi)外許多高校非常推崇CDIO工程教育模式，并且提出許多基于CDIO的教學(xué)改革方法或措施。為了提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，針對電子類專業(yè)傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)存在的問題，提出基于CDIO理念的改革措施。

CDIO理念；電子類專業(yè)；課程設(shè)計(jì)

為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和就業(yè)競爭力，很多高校采取一些措施來進(jìn)行教學(xué)改革。對于電子類專業(yè)的教學(xué)改革之一就是通過加大教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，而課程設(shè)計(jì)作為其中重要的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它要求注重學(xué)生綜合運(yùn)用知識能力的培養(yǎng)。然而，傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)由于存在許多問題，嚴(yán)重制約了學(xué)生能力的培養(yǎng)，因此，對其改革勢在必行。

1 傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)存在的弊端

時(shí)間安排不合理 傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)一般安排在該課程結(jié)束之后的兩個(gè)星期內(nèi)，要求學(xué)生完成某個(gè)課題的設(shè)計(jì)任務(wù)。由于課程結(jié)束之后的時(shí)間已接近于期末考試時(shí)間，學(xué)生一方面要準(zhǔn)備考試，另一方面要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，為了保證期末考試取得好的成績，很多學(xué)生對待課程設(shè)計(jì)的態(tài)度不是積極主動，而是為了獲得成績來進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。因此，通過這種被動式的學(xué)習(xí)方式來達(dá)到學(xué)生能力的培養(yǎng)幾乎是不可能的。

此外，有的學(xué)校為了不讓期末考試影響到學(xué)生的課程設(shè)計(jì)，甚至將課程設(shè)計(jì)安排在期末考試完之后再進(jìn)行。這種方式看似更加合理，但由于考完之后，許多參與課程設(shè)計(jì)的學(xué)生看到其他學(xué)生都離校了，難免回 家心切，導(dǎo)致無法安心完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

指導(dǎo)教師單一 有些高校電子類專業(yè)開設(shè)的課程設(shè)計(jì)中，有數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)和單片機(jī)原理及應(yīng)用等課程設(shè)計(jì)，這些課程設(shè)計(jì)分別由該課程的任課教師承擔(dān)。對于數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)，雖然與其他課程之間的聯(lián)系較少，但是如果從培養(yǎng)高質(zhì)量人才的角度出發(fā)，課程設(shè)計(jì)不能只有一個(gè)仿真結(jié)果，而應(yīng)做出實(shí)物。因此，這樣一個(gè)課程設(shè)計(jì)就涉及多門課程，僅由該門課程的任課教師承擔(dān)，難以做到對學(xué)生的全面指導(dǎo)。

對于單片機(jī)原理及應(yīng)用這樣一門綜合性課程設(shè)計(jì)來說，是一個(gè)很好的鍛煉學(xué)生硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)合作等能力的平臺。如果單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)既要仿真，又要將元器件焊接在電路板上，除本課程知識之外，還可能涉及電路理論、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、傳感器原理、自動控制原理、Keil C、Proteus等課程的知識。因此，僅由單一的該課程任課教師來承擔(dān)課程設(shè)計(jì)，顯然不能對學(xué)生進(jìn)行很好的指導(dǎo)。

設(shè)計(jì)題目簡單 考慮到學(xué)生要在兩個(gè)星期內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)，為了使學(xué)生能順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)，指導(dǎo)教師只能提供一些簡單的、容易完成的設(shè)計(jì)題目。這種簡單的課程設(shè)計(jì)題目雖然要求學(xué)生做成實(shí)物，但是由于時(shí)間關(guān)系，大多數(shù)學(xué)生只能進(jìn)行仿真，即使做出實(shí)物，也可能調(diào)試不出正確的結(jié)果。此外，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，允許學(xué)生根據(jù)個(gè)人的興趣愛好自選設(shè)計(jì)題目，但是在短時(shí)間內(nèi)即使基礎(chǔ)很好的學(xué)生也難以完成相對難的課題。因此，學(xué)生順利完成課程設(shè)計(jì)的條件并不是讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡單課題就能實(shí)現(xiàn)的，更重要的是一個(gè)簡單的課程設(shè)計(jì)不能很好地促進(jìn)學(xué)生能力的培養(yǎng)。

缺乏團(tuán)隊(duì)精神 有些學(xué)校要求課程設(shè)計(jì)一人一題，這種方式不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，而且可以避免學(xué)生之間相互抄襲的問題，然而這并不利于學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)。實(shí)際上，學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)階段，要求通過同學(xué)之間的合作來共同解決某個(gè)問題的教學(xué)環(huán)節(jié)幾乎沒有，像平時(shí)的課堂作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品組裝、畢業(yè)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)見習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)幾乎都要求學(xué)生獨(dú)立完成，因此，學(xué)生獨(dú)立解決問題能力的培養(yǎng)得到很好的鍛煉。然而，在今后的實(shí)際工作中，學(xué)生常常要依賴于團(tuán)隊(duì)的力量才能解決問題。如果學(xué)生在大學(xué)期間的團(tuán)隊(duì)能力能得到相應(yīng)的培養(yǎng)，那么學(xué)生將更能勝任今后的工作。所以，為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，可以通過課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。

考核方式的唯一性 目前，一些高校考核課程設(shè)計(jì)的方式仍然只根據(jù)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)報(bào)告書來進(jìn)行評定，這種只重結(jié)果忽略過程的考核方式很難體現(xiàn)公平性，因?yàn)閮H憑結(jié)果很難判斷學(xué)生是抄襲的還是自己設(shè)計(jì)的。如果能夠增加一些考核環(huán)節(jié)，特別是像答辯這樣的考核方式，不僅能夠判斷學(xué)生是否抄襲，而且能鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力和臨場應(yīng)變能力。可以說，如果學(xué)生在大學(xué)期間不主動去參與一些社團(tuán)活動，僅通過日常教學(xué)，通過上臺進(jìn)行語言表達(dá)能力鍛煉的機(jī)會是非常有限的。因此，課程設(shè)計(jì)中有必要引入答辯這種考核方式。

2 CDIO工程教育模式

目前，CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育模式得到國內(nèi)外許多高校的認(rèn)可。這一模式旨在通過加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐訓(xùn)練來培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，它體現(xiàn)了現(xiàn)代工程師對工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)到運(yùn)行的全過程所必須具備的基本能力［1-2］。由于CDIO工程教育模式解決了當(dāng)今高校應(yīng)如何培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)所需的工程人才問題，因此，國內(nèi)許多學(xué)者也開始開展有關(guān)CDIO工程教育模式的研究，特別是將CDIO理念引入各學(xué)科專業(yè)的各教學(xué)環(huán)節(jié)的改革已成為當(dāng)前教學(xué)改革研究的一個(gè)熱點(diǎn)［3-5］。

鑒于電子類專業(yè)傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)對人才培養(yǎng)存在諸多問題，基于CDIO理念來進(jìn)行改革，成為解決這些問題的有益探索。

3 基于CDIO理念改革電子類專業(yè)課程設(shè)計(jì)的措施

修改教學(xué)大綱與計(jì)劃，合理安排課程設(shè)計(jì)時(shí)間 CDIO工程教育模式的標(biāo)準(zhǔn)之一就是根據(jù)需求分析來制定教學(xué)大綱［2］。為了讓學(xué)生有充足的時(shí)間完成一個(gè)高質(zhì)量的課程設(shè)計(jì)，將教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃的課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排在該課程結(jié)束后的下一個(gè)學(xué)期的第一周到第十六周：第一到第三周確定課程設(shè)計(jì)題目以及下達(dá)任務(wù)書；第四到第九周完成硬件設(shè)計(jì)及制版；第十到第十四周完成軟件設(shè)計(jì)及軟硬件調(diào)試；第十五到第十六周撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。對于數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)，由于不需要軟件設(shè)計(jì)，因此第四到第十四周用于完成硬件設(shè)計(jì)、制版及硬件調(diào)試。

提高指導(dǎo)教師的能力，不同任課教師共同指導(dǎo) CDIO工程教育模式其中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是加強(qiáng)教師的CDIO能力，這種能力包括教師個(gè)人自身能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、建造產(chǎn)品和系統(tǒng)的能力［2］。目前，國內(nèi)很多高校注重教師的科研成果，而許多高水平的科研成果都需要深入理論研究，這就導(dǎo)致高校教師重理論而輕實(shí)踐，以致CDIO能力不強(qiáng)。為使教師能很好地指導(dǎo)學(xué)生，需要加強(qiáng)教師的CDIO能力。同時(shí)，由于一個(gè)課程設(shè)計(jì)涉及多門課程的知識，采用多門課程的任課教師共同指導(dǎo)，要比單一的一門課程任課教師指導(dǎo)效果更好。

實(shí)現(xiàn)選題途徑多樣化，確保設(shè)計(jì)題目難易并存 為了從一開始就激發(fā)學(xué)生的興趣，首先要使課程設(shè)計(jì)題目豐富多彩。因此，課程設(shè)計(jì)的題目可以是各種來源，包括教師自擬題目和學(xué)生自選題目。學(xué)生自選題目可以來源于學(xué)生自擬題目、大學(xué)生科研項(xiàng)目、大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目、教師科研項(xiàng)目和電子設(shè)計(jì)大賽題目。對于教師自擬的題目，需要全體指導(dǎo)教師共同來擬定，并且說明題目的難易程度，以便于學(xué)生進(jìn)行選擇。對于學(xué)生自選題目，由相應(yīng)的指導(dǎo)教師和學(xué)生共同商定來確定題目的可行性。

制訂合理的實(shí)施方案，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神 為了發(fā)揮學(xué)生各自的長處，根據(jù)題目的難易程度，每一個(gè)題目由3～4名學(xué)生組成，每個(gè)學(xué)生根據(jù)自身的特點(diǎn)分別負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，這些任務(wù)具體包括查找資料、確定設(shè)計(jì)方案、硬件設(shè)計(jì)、制版、軟件設(shè)計(jì)、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。由于不同的學(xué)生負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，只有每位學(xué)生完成了自己的任務(wù)才能完成整個(gè)課程設(shè)計(jì)，這種既分工又合作的方式不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作能力。為確保學(xué)生得到良好的指導(dǎo)，如果某個(gè)課程設(shè)計(jì)涉及某門課程的知識，那么就分配一個(gè)擔(dān)任該門課程的任課教師作為其中的一位指導(dǎo)教師。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，雖然學(xué)生可以向指導(dǎo)教師請教一些專業(yè)問題，但是每個(gè)環(huán)節(jié)都必須由學(xué)生自己去完成，因此，學(xué)生必須經(jīng)歷從設(shè)計(jì)到制作的實(shí)踐過程。這種設(shè)計(jì)制作實(shí)踐也是CDIO工程教育模式中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)［2］。

利用多形式考核方式，實(shí)現(xiàn)公平公正考核學(xué)生 CDIO工程教育模式將C DIO能力評價(jià)作為其中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它是對學(xué)生個(gè)體在CDIO教學(xué)方法中獲得成效的具體衡量［2］。為了公平公正評價(jià)學(xué)生，課程設(shè)計(jì)成績由四部分組成：平時(shí)成績、實(shí)物制作成績、課程設(shè)計(jì)報(bào)告書成績和答辯成績。

1）平時(shí)成績是反映學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中工作態(tài)度、個(gè)人能力和完成情況等方面的一個(gè)評價(jià)，由指導(dǎo)教師分別對所指導(dǎo)的學(xué)生進(jìn)行打分，然后計(jì)算每位學(xué)生所得的平均分，以平均分作為學(xué)生的平時(shí)成績。這部分成績占整個(gè)課程設(shè)計(jì)成績的30%。

2）實(shí)物制作成績打分由所有指導(dǎo)教師中硬件制作方面的教師負(fù)責(zé)，主要從實(shí)物制作的外觀和功能兩個(gè)方面評價(jià)學(xué)生。這部分成績也是取所有教師評價(jià)結(jié)果的平均分，占整個(gè)成績的20%。

3）課程設(shè)計(jì)報(bào)告書成績由一位教師負(fù)責(zé)所有報(bào)告書的成績評定，主要對學(xué)生的寫作水平和格式是否規(guī)范等方面進(jìn)行評價(jià)。這部分成績占整個(gè)成績的20%。

4）答辯成績由所有指導(dǎo)教師分成多個(gè)答辯小組，每個(gè)答辯小組給每位學(xué)生進(jìn)行打分，每位學(xué)生所得分?jǐn)?shù)為其答辯成績。這部分成績占整個(gè)成績的30%。為保證答辯成績評定的公平，學(xué)生不能安排在其指導(dǎo)教師所在的答辯小組。

4 結(jié)語

為使高校培養(yǎng)的人才符合當(dāng)今社會發(fā)展需求，需要改革傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)節(jié)以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。課程設(shè)計(jì)作為高校電子類專業(yè)中一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，目前一些高校還存在時(shí)間安排不合理、指導(dǎo)教師單一、設(shè)計(jì)題目簡單、學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神培養(yǎng)不足以及考核方式不公平合理等問題。本文針對上述問題，提出基于CDIO理念的電子類專業(yè)課程設(shè)計(jì)改革措施，取得了很好的實(shí)踐效果。■

［1］顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國（上）［J］.高等工程教育研究，2012（3）∶24-40.

［2］查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產(chǎn)學(xué)合作和國際化［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2008（5）∶16-19.

［3］郭皎，鄢沛，應(yīng)宏，等.基于CDIO的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（2）∶155-157.

［4］魯娟，何永玲，吳彤峰.基于CDIO的《港口電氣設(shè)備及控制》課程設(shè)計(jì)的改革與實(shí)踐［J］.高教論壇，2014（4）∶78-80.

［5］曹海平，管圖華.基于CDIO理念的電工電子實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（1）∶140-142.

G642

B

1671-489X（2016）10-0092-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.10.092

*項(xiàng)目來源：湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（湘教通〔2014〕247號437）。

作者：譚躍，湖南城市學(xué)院副教授，博士，研究方向?yàn)檫M(jìn)化計(jì)算；鄧曙光，湖南城市學(xué)院教授，博士；李穩(wěn)國，湖南城市學(xué)院副教授，博士研究生（413000）。