基于CDIO教學模式的“高頻電子線路”課程研究

譚菲菲，張 杰，馬文英

（成都信息工程大學，四川 成都 610225）

基于CDIO教學模式的“高頻電子線路”課程研究

譚菲菲，張 杰，馬文英

（成都信息工程大學，四川 成都 610225）

“高頻電子線路”是一門理論和實踐性都很強的課程。學生普遍反映學習興趣不高、學習難度大等問題。文章以CDIO教學模式為指導，針對“高頻電子線路”的教學現狀從幾個方面進行教學改革，詳細闡述了實施方法和所取得的成效。

CDIO；高頻電子線路；實施方法

習近平總書記在十九大報告中指出，“創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐。加強國家創新體系建設，必須深化科技體制改革，建立以企業為主體、市場為導向、產學研深度融合的技術創新體系。”高等工程教育則為這一技術創新體系提供理論基礎和人才儲備。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革中的最新成果[1]。它最早由麻省理工學院提出[2]，在加拿大、新加坡等多國大學中得到了實施和推廣。2005年引入中國，在清華大學、汕頭大學、成都信息工程大學等高校實施，并做了大量的研究和工作，取得了顯著的成績[3-4]。

CDIO教學模式提供了一種方法論，并沒有一個適用于各專業和課程的執行標準。所以將CDIO教育模式應用到“高頻電子線路”課程教學中指導課程改革，需要結合課程的教學特點。

“高頻電子線路”是通信工程專業和電子類專業學生的一門重要專業基礎課程。這門課程涵蓋的基礎知識點理論性較強，電路類別較多且組成方式靈活，因而實踐性也較強[5-6]。所以學生普遍反映本門課程學習難度大，缺乏興趣，最終的教學效果也不盡人意。

在CDIO教學模式的指導下，我們將傳統的“理論學習—實驗操作”的教學模式，改革為“實訓演練—理論學習—實驗操作—設計報告”的新型教學模式。這樣的教學改革，有意識地增加了實踐、設計和反思等環節，可以進行3個方面的改善：（1）調劑枯燥的理論學習狀態，提高興趣和主動性；（2）以理論服務實踐，實踐促進理論，達到融會貫通；（3）提高動手能力以及分析解決問題的能力。

1 CDIO工程教育概念

CDIO工程教育模式即將構思（Conceiving）、設計（Design）、實施（Implement）和操作（Operating）4個環節對應到學生的培養計劃中，逐年開設相應的專業課程，循序漸進地培養學生的4項能力。CDIO培養計劃可以如表1所示。

表1 CDIO培養計劃表

CDIO工程教育模式是一種全新的教育理念，將“做中學”與“基于項目的教育和學習”有機結合到課程中。已有的教學改革成果表明，各門課程出勤率、平均成績以及課程設計、畢業設計質量均有明顯提高。

2 提倡理論與實踐深度結合

以面向成都信息工程大學通信工程專業學生開設的“高頻電子線路”課程為例，它是核心必修課程。這門課程包括的主要內容有：高頻功率放大電路、正弦波振蕩電路、線性頻譜搬移電路、角度調制與解調電路和反饋控制電路等內容。授課安排為每周4個學時理論課程，理論課程結束后加8學時的實驗課程，共計56個學時。這是典型的“理論學習—實驗操作”教學模式，也是許多工科專業課程常用的教學模式。理論與實踐分離使得教學活動簡單易實現，學生也可以專注于正在進行中的課程。這對于學習自覺性較高的學生來說，是一種比較有效率的教學模式。但是對于“高頻電子線路”課程來說，學生普遍反映理論學習難度大，課堂教學內容枯燥，難以提高學習興趣。所以我們將實驗教學內容提早引入到課堂教學中，使被動學習變為主動學習，把理論知識即時轉化為具體的電路設計，讓學生體驗到可設計、可操作、可實現的學習成果。

所以，我們在教材的每個章節都增加了具體的技術實踐內容。以“諧振與小信號選頻放大電路”章節為例，技術實踐環節要求根據本章節的內容，簡單設計和分析計算一個單級單LC并聯諧振回路的諧振放大器電路，可使用計算機輔助分析仿真軟件實現。需要設計出具體的電路，給出元器件參數，對電路進行總體分析和說明，以及觀察波形圖。章節實驗的目的是運用和鞏固本章節的知識，所以電路的設計要求比較簡單，主要鍛煉學生分析問題，解決問題和運用理論知識的能力。課堂上教師進行設計舉例，啟發學生的思路，尤其是對課堂內容掌握程度較低的同學可以起到強化的作用。課后學生自行設計實現，從而鍛煉學生分析問題、解決困難的能力。改革前后的實驗內容設置對比如表2所示。

表2 實驗內容對比

通過改革前后的實驗內容對比，可以看到在原有的實驗項目基礎上，新增了5類基礎電路的設計分析實驗。每項新增實驗為0.5個學時，主要在理論課堂教學中，由教師進行演示說明，學生課后完成實驗。我們分別在兩堂知識點難度相當的課堂上布置隨堂作業，其中一堂增加實驗教學內容，隨堂作業的正確率為90%，另一個課堂的隨堂作業正確率僅有70%。這說明在有演示實驗的課堂教學中，學生學習的積極性明顯高于僅講授理論知識的時候。

3 培養學生問題分析能力

教材和課堂中的技術實踐部分會提供實例供學生參考，因為其主要教學目的是提高學生的動手能力。為了培養學生的問題分析能力和檢驗技術實踐的學習效果，我們在課程中期布置開放性專業課題，讓學生根據興趣自主選擇完成。考查方式是提交書面報告，分為以下5個內容：報告主題、解決的問題、主要內容（分小點闡述）、結論及心得體會。例如，學生選擇“高頻功率放大器的設計”這一課題，需要完成以下幾個步驟才能形成最終的報告：（1）首先要廣泛地查閱科技文獻、書籍等資料，更多地了解高頻功率放大器的特點、分類和主要技術指標。（2）自己動手設計和調試電路。（3）對設計電路的輸出結果進行分析和總結。（4）總結、分享完成課題的心得。

4 實踐報告結果分析

我們布置的是開放性課題，這樣可以適應學習能力在各個層次的學生。提交的學習報告中，部分心得體會可以很好地反映學生學習態度的變化和收獲。共收到79份學習報告，學生自我認知情況如表3所示。

表3 完成開放性課題后學生的自我認知情況

根據結果可以看到，接近70%的學生認為自主學習能力、對課程的理解和興趣得到了提高，這說明學生主動學習的積極性和自我反省、總結的意識得到了提高。80%的學生收獲了課堂內不能學到的新知識，這是學生自主學習的必然結果。55%的學生認為提高了自己的動手能力，而不這樣認為的學生，是因為選擇的偏向理論知識的課題。我們更希望學生擁有理論聯系實踐的能力，所以需要加強CDIO理論建設，注重對學生實踐能力的引導和培養。

[1] 銀光球，張福江.基于CDIO機械本科課程教學改革探索與實踐[J].教育教學論壇，2017（29）：152-154.

[2] 楊軍，稅文兵.基于CDIO教育模式的物流成本管理課程改革探討[J].物流工程與管理，2017（10）：142-143.

[3] 顧佩華，沈民奮，李升平，等.從CDIO到EIP-CDIO—汕頭大學工程教育人才培養模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.

[4] 顧佩華，胡文龍，陸小華，等.從CDIO在中國到中國的CDIO：發展路徑、產生的影響極其原因研究[J].高等工程教育研究，2017（1）：24-43.

[5] 孫雷明.高頻教學中的仿真工具應用探討[J].教育教學論壇，2014（28）：184.

[6] 劉雪亭.抓住“相似”點學高頻[J].科教文匯，2009（2）：124.

Study on “High Frequency Circuit” course based on CDIO teaching mode

Tan Feifei, Zhang Jie, Ma Wenying
（Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China）

The “High Frequency Circuit” is a course with strong theory and practice. Students generally re fl ect the learning interest is not high, dif fi cult learning and other issues. This paper launches teaching innovation from several aspects aiming at the current education condition under the guidance of the CDIO teaching mode. The implementation methods and the results achieved are described in detail.

CDIO; high frequency circuit; implementation methods

譚菲菲（1989— ），女，四川成都人，講師，博士；研究方向：無線能量傳輸。