CDIO模式下模擬電子技術課程教學研究

王志秦 張雅靜

摘要：模擬電子技術課程進行了CDIO模式的改革，建立了以工程項目為背景的教學體系，課程內容與現代電子工程技術相融合，采用實例化教學方法，結合現代化教學手段，采用多元化考核方式，增強了學生的工程應用能力和創新能力，教學質量和教學效果得到了顯著提高。

關鍵詞：CDIO；模擬電子技術；工程項目

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）24-0223-02

一、CDIO工程教育

CDIO是項目工程教育國際合作組織在2004年創立的一種工程教育模式，這種教育模式是國際上工程教育改革的最新研究成果，CDIO表示構思、設計、實施、運行。該教育模式是以實際項目開發到實際產品投產運行的周期為核心，建立一體化相互支撐、有機結合的教育體系，讓學者主動的并且以實踐的方式學習有關工程項目的技術理論和經驗，目的為培養學生能夠綜合運用理論知識，運用實踐技能解決問題，具有創新能力、可持續發展能力以及團隊協作能力。[1]該教育模式強調工程項目教育，以技術知識與學科理論為基礎，培養學生能夠具有研發新產品、研究新流程和新系統的能力。

二、模擬電子技術課程的教學現狀

模擬電子技術課程是唐山學院的自動化、電氣工程、電子信息、通信工程、測控技術等工科專業的必修專業基礎課程，是學生以后所要學習的專業課程的基礎，在培養學生掌握基礎知識并具有創新能力等方面起著很重要的作用。模擬電子技術課程主要講述電子器件的性質、工作原理和應用電路，講述對于模擬信號的處理和模擬電子系統的分析、設計。學生通過對模擬電子技術課程的學習可以獲得模擬電路方面的基本理論知識和實踐操作技能，為以后數字電子技術課程系統的學習打下良好的基礎。

該課程是繼電路原理課程之后的第一門專業性較強的技術基礎課程，工程性和實踐性很強，所涉及的理論知識很抽象，學生初次接觸很難融匯貫通。例如對于反饋放大電路的分析，學生不知其應用背景，很難理解電路的構成方式。出現實際工程項目與理論算法相分離的情況，大多數學生只是掌握了基本理論和基本計算，但對于應用性和設計性的問題不會解決。

在實踐過程中，學生大多只是掌握了基本的驗證性實驗，沒有掌握較為復雜的綜合性、設計性實驗，所學的理論知識不能融合到工程實踐中去，學生缺乏創造性和解決實際問題的能力。另外，傳統的授課模式和作業模式偏重理論計算和理論分析，而工程實際問題是允許進行一定范圍內的估算，或者定性分析，造成學生對于系統參數計算、分析與實際工程相脫節，而且不能激發學生的學習興趣。因此，模擬電子技術課程教學亟待深化改革，探索實踐。

三、CDIO模式的模擬電子技術課程教學研究

1.CDIO模式課程體系。首先，制定工程教育模式的課程大綱。①大綱中將模擬電子技術理論教學內容融合到工程開發實例中，加強對分立元件電路以及集成電路應用能力的要求；②將由傳感器構成的信號采集電路、信號調理電路、由集成運放構成的測量、隔離、濾波電路等測量電路引入到課程中；③針對不同專業特點，制定相應的教學計劃，比如對通信工程專業加強對電路頻率特性的分析要求，電子信息工程專業加強對信號處理電路的分析要求，測量控制技術專業加強對信號測量電路的分析要求；④增加了對小型電子系統的檢測與調試的內容；5.增加了用仿真軟件對電路進行防真分析與設計能力的要求。

其次，采用工程教育模式的授課方式，通過分層次、多樣化的授課方式逐步引導學生，增強學生自主學習的能力；成立課外電子興趣小組，與教師的科研項目、企業需求相結合，培養學生對技術知識的創造和推理能力，培養學生的團隊協作能力；鼓勵與指導學生參加電子競賽，注重課內講授與課外輔導的有機結合；教師成立科研學科競賽小組，與學生構成科研梯隊，加強學習能力與創新思維培養的有機結合，使學生逐步具備電子工程項目分析和設計開發的能力。

2.CDIO模式教學內容。傳統的模擬電子技術教學內容包括半導體電子器件的基礎知識，分立元件構成的放大電路的分析，集成運放的應用電路的分析等。隨著現代電子技術的發展，對學生的能力要求不再是注重理論分析，新的電子器件、電子芯片的產生使得電子系統性能越來越優化，要求學生在掌握基礎理論的同時更要有工程實踐能力和工程設計能力。而傳統的教學內容已經滯后于新型器件和新型技術的發展。所以，課程組對模擬電子技術課程教學內容進行了改革，確定了以CDIO工程項目為主體的教學內容。在教學中以工程項目的形式引入知識點，通過工程實例分析引出包含的各個知識點，讓學生先有對知識的感性認識，了解理論知識的工程背景，可以激發學習動力，使抽象的理論知識與具體的實例相結合。在傳統的教學內容的基礎上增加新器件、新集成電路的知識拓展，以適應現代電子技術的發展。實踐證明，以CDIO工程項目為主體的教學內容更具先進性，能夠使學生對模擬電子技術的知識理解得更深刻，達到了學以致用的效果。

3.CDIO模式教學方法。CDIO模式的模擬電子技術教學方法在三個方面進行了改革：一是教學方式，二是實踐環節，三是考核方式。

教學方式以工程項目為核心，采用引入實例的教學法，每個知識點都以工程實例的方式引出，在每個知識點內容結束后，運用基本理論和方法去解決工程實例中存在的問題，強化學生的工程意識和能力[2]。例如，在講述放大電路知識點時，先以教室的音響控制設備為工程實例，讓學生對放大電路的應用背景、信號的處理過程有感性的認識，從而引出放大電路的具體理論分析。

實踐環節包括課內實驗與綜合實踐項目。課內實驗為驗證性實驗，主要培養學生掌握基本器件、電路的使用及調試，數據計算和分析能力；綜合實踐項目為綜合性、設計性實驗，包括設計方案的制定、方案的仿真和實現，培養學生的系統思維能力、工程設計能力和綜合實踐能力。

課程考核方式不僅注重理論知識的筆試考核，更注重實踐能力的實際操作考核。實行實驗操作、實驗數據分析考核一票否決制，實踐能力考核考查學生對工程實踐的分析、設計和解決問題的能力，如果實踐能力考核不合格，則取消其理論考試的資格。調動了學生的學習主動性，為理論知識的掌握和理解做好了鋪墊。理論考核中，加大綜合性、設計性題目的比例，開發學生的創造力。

4.CDIO模式的教學手段。課程講述的過程中使用了板書、多媒體和仿真技術相結合的方式。該課程的理論性很強、電路圖示多而復雜、工程實踐性很強、知識點很抽象[3]。利用多媒體技術手段進行課程教學，針對不同的教學內容采取不同的教學手段，使課堂教學內容直觀、形象、具體，學生容易接受課程內容，得到較好的評價，提高了講課的效率。

美國NI公司的Multisim的仿真軟件可以進行模擬電路以及數字電路的仿真，功能非常強大，是能夠代替電子實驗室中多種傳統儀器的虛擬電子實驗室。利用仿真軟件建立虛擬的實驗環境，不依賴于實際器件、實驗裝備，使學生很方便地了解各種電子器件的工作性能，建立各種應用電路的模型，為設計實際電子系統做好準備。

利用網絡技術，課堂教學與課外網絡輔導相結合。我校與超星集團合作，建立了核心課程的教學網絡平臺。課程組教師制作了基于超星網絡平臺的模擬電子技術課程教學共享資源，內容有課程的教學大綱、習題庫、電子教案、微課視頻、習題測試等豐富的教學資源。通過網絡教學平臺學生可以靈活的利用教學資源對課程進行深入的學習，通過網絡平臺學生可以利用課余時間和老師互動交流，得到較好的學習效果。

四、總結

實踐表明，CDIO模式的模擬電子技術課程在課程體系、教學內容、教學方法、教學手段各個方面都以工程項目為核心，以CDIO工程項目教育理念為指導核心，改進了課程的教學內容和教學方法，利用了新型的教學方式，培養了學生的實踐操作與分析能力、創造能力，取得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]厲威成.CDIO模式的教育理念及其實踐研究[D].成都：四川師范大學，2012.

[2]岳姝.基于CDIO工程教育理念的電子信息類專業基礎課程群改革[J].唐山學院學報，2016，29（6）：90-93.

[3]于軍.基于CDIO模式下模擬電子技術課程教學改革與實踐[J].教育與職業，2014，（8）：129-131.