基于CDIO理念的“數(shù)字電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究

季秀霞

摘要：本文基于CDIO理念和“數(shù)字電子技術(shù)”課程的特點(diǎn)，將“合作學(xué)習(xí)+項(xiàng)目驅(qū)動”的教學(xué)模式引入“數(shù)字電子技術(shù)”的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，有效保證了教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)了學(xué)生個性發(fā)展和實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)實(shí)踐證明，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不但能夠提高學(xué)生的實(shí)踐能力與綜合應(yīng)用能力，同時還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神與溝通能力。

關(guān)鍵詞：CDIO；合作學(xué)習(xí)；項(xiàng)目驅(qū)動；實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）27-0279-02

一、CDIO理念簡介

CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）、運(yùn)作（Operate），它是美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)在2004年提出的工程教育模式。

CDIO理念的核心是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”，即充分利用大學(xué)學(xué)科齊全、學(xué)習(xí)資料豐富的條件，以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體，從產(chǎn)品的需求分析、功能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、開發(fā)周期等方面培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)知識、個人能力、職業(yè)能力和方法能力，是一種與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步的教育模式。作為當(dāng)前高等工程教育的一種新型模式，CDIO以其先進(jìn)的工程教育理念、優(yōu)良的實(shí)踐可操作性、全面系統(tǒng)的課程體系、普遍適應(yīng)的人才培養(yǎng)模式，贏得了世界上眾多高等工程院校的關(guān)注和青睞。

二、“數(shù)字電子技術(shù)”課程特點(diǎn)

“數(shù)字電子技術(shù)”課程在教學(xué)過程中，除了要求學(xué)生熟悉相關(guān)的基礎(chǔ)內(nèi)容，還要提升相應(yīng)邏輯思考能力以及專業(yè)素養(yǎng)。傳統(tǒng)的以“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生無法獲得實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)，無法從整體上把握系統(tǒng)開發(fā)的思路。可見，“數(shù)字電子技術(shù)”課程傳統(tǒng)的重理論輕實(shí)踐、強(qiáng)調(diào)個人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與CDIO理念有很大差距。為了提高學(xué)生理論分析與動手實(shí)踐的能力，本文從CDIO理念出發(fā)，將“合作學(xué)習(xí)+項(xiàng)目驅(qū)動”的教學(xué)模式引入到“數(shù)字電子技術(shù)”的課程教學(xué)中，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。

三、基于CDIO理念的“數(shù)字電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

1.“合作學(xué)習(xí)+項(xiàng)目驅(qū)動”教學(xué)模式。“合作學(xué)習(xí)”以小組為單位，以集體授課、學(xué)生個人學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，通過組織學(xué)生進(jìn)行合作性的學(xué)習(xí)交往活動來完成個人和小組的學(xué)習(xí)任務(wù)，并以小組成績?yōu)樵u價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一種學(xué)習(xí)活動。同組的學(xué)生為了完成共同的任務(wù)，會明確責(zé)任分工，互助學(xué)習(xí)，這些有利于學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識與培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。

“項(xiàng)目驅(qū)動”教學(xué)模式是指將學(xué)習(xí)內(nèi)容和實(shí)際工程項(xiàng)目相結(jié)合，將知識點(diǎn)融入項(xiàng)目中，學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中，通過對問題的探究和逐步解決，完成相關(guān)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，“項(xiàng)目驅(qū)動”式教學(xué)更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動手能力和綜合應(yīng)用知識的能力。通過項(xiàng)目的完成樹立學(xué)生的自信心，達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的教學(xué)目標(biāo)。

“數(shù)字電子技術(shù)”實(shí)踐性很強(qiáng)，所以教學(xué)過程中對實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該有足夠的重視。既要選擇一定量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，同時也應(yīng)該有適量的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)。以工程導(dǎo)引為思想，以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體，在講解每一單元模塊的知識點(diǎn)前，給學(xué)生布置一個工程設(shè)計(jì)任務(wù)，在教學(xué)過程中始終圍繞如何實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行相關(guān)知識點(diǎn)的講解；在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上選擇一些貼近生活、富有趣味性的小系統(tǒng)。當(dāng)合作學(xué)習(xí)小組中的成員遇到困難時，可以通過溝通協(xié)作、互相討論，在小組成員的互相鼓勵幫助下最終完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的溝通、合作能力，提升教學(xué)效果。

2.“合作學(xué)習(xí)+項(xiàng)目驅(qū)動”的教學(xué)模式在“數(shù)字電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐。在“數(shù)字電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，引入“合作學(xué)習(xí)+項(xiàng)目驅(qū)動”的教學(xué)模式，結(jié)合硬件實(shí)驗(yàn)平臺和Multisim虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺，通過對各章各個知識點(diǎn)的仿真練習(xí)演示，使學(xué)生在鞏固學(xué)習(xí)知識點(diǎn)的同時學(xué)會運(yùn)用各種邏輯關(guān)系、選擇不同邏輯功能的芯片實(shí)現(xiàn)特定功能的小型數(shù)字系統(tǒng)。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，根據(jù)理論指導(dǎo)設(shè)置合理的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)要求，讓學(xué)生根據(jù)課堂所學(xué)知識做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，并在實(shí)驗(yàn)課上驗(yàn)證。教師在課堂上與學(xué)生一起分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的分析過程和方法，加深理解理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的過程。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)：項(xiàng)目設(shè)計(jì)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)掘和選取合適的項(xiàng)目課題，設(shè)計(jì)的項(xiàng)目不但和所學(xué)理論知識點(diǎn)相結(jié)合，還應(yīng)該盡可能和學(xué)生所學(xué)的專業(yè)和生活實(shí)際結(jié)合起來，如智能交通專業(yè)的學(xué)生可以用交通燈控制器，電子信息專業(yè)學(xué)生可以用電子游戲機(jī)，電子工程專業(yè)學(xué)生可以用簡易電子表、智力競賽搶答器這類生活中看得見的事物作為設(shè)計(jì)的題目，這樣可以讓學(xué)生直觀地理解芯片在實(shí)際生活中的應(yīng)用，增加學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程的興趣，充分調(diào)動學(xué)生的發(fā)散思維。開展項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，在各個不同層次的項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)中，可以將一個完整項(xiàng)目分散成若干個相對獨(dú)立的子項(xiàng)目，通過子項(xiàng)目的訓(xùn)練掌握單一技能，最后將子項(xiàng)目綜合起來，完成整體項(xiàng)目的內(nèi)容，讓學(xué)生既有整體的認(rèn)識，又有專一的訓(xùn)練，從而獲得較完整的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。具體的“數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。

以智力競賽搶答器設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例：老師首先在屏幕上播放知識競賽搶答現(xiàn)場的錄像，然后請學(xué)生們思考這種多路搶答電路是如何實(shí)現(xiàn)的，包含哪些功能，設(shè)計(jì)時可能需要哪幾個部分，每部分電路可以采用哪些芯片來完成……同組學(xué)生集思廣益，可以通過查閱資料、分析討論、分工合作一起完成整個電路的設(shè)計(jì)。對學(xué)生存在的共性問題，可以統(tǒng)一示范、集體解決，而對于個性問題，老師可以單獨(dú)輔導(dǎo)。每組同學(xué)集思廣益，設(shè)計(jì)的邏輯電路不一，采用的芯片不一，但是功能齊全，全部完成了設(shè)計(jì)。圖1是學(xué)生利用Multisim9.0仿真軟件設(shè)計(jì)的作品。

與此相應(yīng)，“數(shù)字電子技術(shù)”課程的考核也進(jìn)行改革，采取多元化的評價(jià)體系。既關(guān)注學(xué)生的基本技能及基礎(chǔ)知識掌握情況，也關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新能力；既關(guān)注項(xiàng)目最終的完成情況，也關(guān)注項(xiàng)目實(shí)施中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及個人的職業(yè)素養(yǎng)；既有教師的評價(jià)，也有學(xué)生間的互評等。本課程期末考試僅占總成績的50%，課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績、作業(yè)、課堂討論等占總成績的50%，改變了“期末一考定終身”的方式，強(qiáng)化了學(xué)生參與教學(xué)全過程的意識。

通過對“數(shù)字電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，增加創(chuàng)新型工程實(shí)踐項(xiàng)目，使學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中了解知識點(diǎn)如何應(yīng)用，學(xué)生思考問題和解決問題的能力得到逐步提高。學(xué)生從信息收集、制定計(jì)劃、選擇方案到實(shí)施方案的過程中全程參與，使學(xué)生從深度和廣度上擴(kuò)充知識，激發(fā)了自身的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性，有助于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

四、結(jié)論

本文從CDIO教學(xué)理念出發(fā)，對“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)模式進(jìn)行改革，引入“合作學(xué)習(xí)+項(xiàng)目驅(qū)動”的教學(xué)模式，以學(xué)生為教育主體，以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的能力，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、明確學(xué)習(xí)方向、轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度、提高專業(yè)基礎(chǔ)水平和團(tuán)隊(duì)合作意識以及提高教學(xué)效果等方面發(fā)揮出了明顯的積極作用。

參考文獻(xiàn)：

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