基于CDIO工程教育理念的電路實(shí)踐模式的探討

劉春俠　蘇渤力　王莉

【摘 要】由于電路課程來源于工程應(yīng)用，且有著具體的工程應(yīng)用背景，脫離了工程背景，電路理論將難以走向?qū)嵺`。因此，電子電路理論的教學(xué)必須堅(jiān)持一種從實(shí)踐中來，經(jīng)過數(shù)學(xué)抽象和求解，又到實(shí)踐中去的科學(xué)思路。基于CDIO理念的實(shí)踐教學(xué)模式是以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生參與工程項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行的全過程，將學(xué)生的知識(shí)構(gòu)架、興趣愛好、能力特長和工程需求、社會(huì)需求等有機(jī)結(jié)合，以達(dá)到提高學(xué)生的工程實(shí)踐創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】CDIO理念；電路實(shí)踐模式

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）21-0035-01

《電路》課程是一門研究電路分析、設(shè)計(jì)和綜合的理論，是國內(nèi)外電氣信息類各專業(yè)本科生教學(xué)大綱中必不可少的核心主干課程，它所涉及的概念、方法和理論，大量地應(yīng)用在電子技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)、自動(dòng)控制原理等后續(xù)專業(yè)課程和大學(xué)生電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新活動(dòng)中，是向?qū)W生傳授工程觀點(diǎn)和科學(xué)觀點(diǎn)的“開門課”。

CDIO工程教育理念是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO模式實(shí)質(zhì)上是用工程方法培養(yǎng)工科學(xué)生，即讓學(xué)生在教育過程中接觸真正的工程實(shí)踐，直接體驗(yàn)以產(chǎn)品實(shí)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(jì)為目的的教學(xué)模式，以培養(yǎng)工程應(yīng)用能力、知識(shí)構(gòu)建能力、團(tuán)隊(duì)相互合作能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為基本原則，在這個(gè)四個(gè)方面體現(xiàn)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性[1]。

基于CDIO理念的電路實(shí)踐教學(xué)是以產(chǎn)品實(shí)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(jì)為目的，鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力的新模式。要實(shí)現(xiàn)基于CDIO理念的電路實(shí)踐教學(xué)新模式，就要打破原來的實(shí)踐教學(xué)框架，探索出一套新的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)方法及實(shí)踐考核方式的模式。

一、基于CDIO理念電路實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的研究

1.基于protues軟件和電路元器件創(chuàng)新性地開展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是被動(dòng)地在已搭建好的電路上實(shí)驗(yàn)。整個(gè)過程缺乏主觀能動(dòng)性，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，沒有在學(xué)生腦中留下深刻的印象，沒有達(dá)到實(shí)驗(yàn)原本的目的。而在新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由學(xué)生自由組合的團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求構(gòu)思實(shí)驗(yàn)方案，自主選擇電路元件，設(shè)計(jì)搭建實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并調(diào)試運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書不像過去一樣面面俱到，而讓學(xué)生充分參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而達(dá)到鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的。

2.借助NI myDAQ 開展學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

NI myDAQ將工程實(shí)踐教育拓展到課堂和實(shí)驗(yàn)室之外，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)實(shí)踐并體驗(yàn)真實(shí)的電路和硬件，使每個(gè)學(xué)生都能隨時(shí)隨地實(shí)踐工程創(chuàng)新。該動(dòng)手實(shí)踐平臺(tái)，不僅能幫助學(xué)生掌握理論知識(shí)，更好地將理論聯(lián)系實(shí)際，而且有利于學(xué)生電路設(shè)計(jì)、工程概念興趣的培養(yǎng)。該實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)室硬件平臺(tái)的結(jié)合，有助于實(shí)踐電路工程思想和創(chuàng)新動(dòng)手能力的全面提升。

3.把賽題引入實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)，對培養(yǎng)學(xué)生的各種能力都有幫助，尤其是團(tuán)隊(duì)之間的相互配合能力、主動(dòng)思考能力、電路的分析調(diào)試能力和語言表達(dá)能力。

4.基于微課實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)踐的翻轉(zhuǎn)課堂。

教師通過移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)推送微課資源，微課資源嵌入教學(xué)項(xiàng)目每個(gè)學(xué)習(xí)模塊。與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改變了教學(xué)流程和教學(xué)手段。翻轉(zhuǎn)教學(xué)流程是“課前信息傳遞、課中消化吸收、課后驗(yàn)收評價(jià)”[2]。從創(chuàng)新的角度來講，翻轉(zhuǎn)實(shí)踐教學(xué)的流程是教師將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中所涉及的知識(shí)點(diǎn)錄成微課，學(xué)生通過“微課”學(xué)習(xí)新知、師生平臺(tái)交流互動(dòng)了解難點(diǎn)，教師在課堂上展示課前學(xué)習(xí)的情況，講解難點(diǎn)和疑點(diǎn)后，學(xué)生協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，最后驗(yàn)收實(shí)踐成果，學(xué)生需要將所完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目做成微課進(jìn)行講解，供其他組同學(xué)評價(jià)互動(dòng)，教師綜合評價(jià)。

師綜合評價(jià)。

二、基于CDIO理念的電路實(shí)踐教學(xué)方法的研究

1.科學(xué)引導(dǎo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)講授。

基于CDIO理念的電路實(shí)踐教學(xué)是以產(chǎn)品實(shí)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(jì)為目的的教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書不像過去一樣面面俱到，而讓學(xué)生充分參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，教學(xué)方式將由原來的“老師講什么學(xué)生聽什么，老師做什么學(xué)生看什么，老師說什么學(xué)生練什么”的被動(dòng)教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求構(gòu)思實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，搭建電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并成功調(diào)試運(yùn)行，老師引導(dǎo)”的主動(dòng)教學(xué)，將學(xué)習(xí)中心位置交還給學(xué)生，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)興趣。

2.有計(jì)劃地組織指導(dǎo)學(xué)生參加各種創(chuàng)新競賽活動(dòng)。

通過參加科技實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力、表達(dá)能力，為從業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。

3.結(jié)合教師科研工作開展團(tuán)隊(duì)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與研發(fā)。

結(jié)合教師科研工作開展團(tuán)隊(duì)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與研發(fā)，讓學(xué)生參與實(shí)際工程設(shè)計(jì)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生內(nèi)在潛能和創(chuàng)造力，提高學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目組織與管理能力。

三、基于CDIO理念的電路實(shí)踐教學(xué)考核方式的研究

目前該課程的考核形式比較單一，重理論考試輕實(shí)踐考試。這種考核方式導(dǎo)致學(xué)生為了通過考試而學(xué)習(xí)，學(xué)生缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。因此，電路課程的考核內(nèi)容應(yīng)該包括實(shí)踐考核，同時(shí)，考核內(nèi)容要能力化。為了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和綜合能力，激發(fā)創(chuàng)造性，考慮學(xué)有余力學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，采取多元化考核方式來綜合評價(jià)學(xué)生對知識(shí)的掌握與運(yùn)用。實(shí)踐考核內(nèi)容應(yīng)包含項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，此外，參加電子設(shè)計(jì)競賽、創(chuàng)新項(xiàng)目及發(fā)表學(xué)術(shù)論文等還有附加分值（總成績不超過100分）。

基于CDIO理念深化電路實(shí)踐課程教學(xué)改革，探索以學(xué)生為主體，知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的新型實(shí)踐教學(xué)模式，使學(xué)生掌握電路理論的基本知識(shí)和基本的分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法，并受到必要的工程創(chuàng)新實(shí)踐和職業(yè)技能訓(xùn)練，有效培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)分析能力、知識(shí)綜合運(yùn)用能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作項(xiàng)目組織等能力，為學(xué)生在電信領(lǐng)域從業(yè)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]夏非.基于CIDO理念的電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教改研究，2015（95）：7.

[2]張強(qiáng)等.電路原理基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016，33（1）：187-189.

基金項(xiàng)目：防災(zāi)科技學(xué)院教學(xué)研究與教學(xué)改革項(xiàng)目JY2016B112015年度中國地震局局級教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目JT201503 防災(zāi)科技學(xué)院重點(diǎn)建設(shè)課程《電路》。