楊　婷，　劉沛津，　彭莉峻

(西安建筑科技大學 電工電子技術實驗教學中心，西安 710055)

0　引　言

隨著電子技術迅速發(fā)展并廣泛應用于各行各業(yè)，為培養(yǎng)高素質的電子技術應用型人才，電子技術實踐教學已成為高等工科教育中必要的實踐環(huán)節(jié)之一[1]。工科學生必須跟上電子技術發(fā)展的步伐，增強工科專業(yè)學生的電子技術工程創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)[2]。

CDIO教育模式是當前國際工程教育最新發(fā)展方式，旨在培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力，強調扎實的基礎和完成項目的綜合能力[3-5]。而工程教育認證標準對實踐環(huán)節(jié)要求是，學生具有系統(tǒng)的工程實踐學習能力，這兩點不謀而合。近年來，依據(jù)教育部《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見(教高[2005]1號)》中有關本科實驗教學工作中的“大力加強實踐教學，切實提高大學生的實踐能力”“積極推動研究生教學，提高大學生的創(chuàng)新能力”等意見和精神，作者所在學校始終把提高教學質量作為教育教學的核心工程，明確提出：要以培養(yǎng)學生動手能力、綜合素質和工程應用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識為教學工作的目標。電子技術實驗作為保證和提高人才培養(yǎng)質量的重要實踐環(huán)節(jié)之一，教學模式需要不斷的革新，在工程教育認證標準和CDIO模式下，在學校激勵政策的引導下探索一條適應時代發(fā)展、符合國際化工程師要求的電子工程師。

1　傳統(tǒng)教學模式

工程教育認證的核心理念是以學生為中心的人才培養(yǎng)、產(chǎn)出導向的教學設計和持續(xù)改進的質量保障機制[6-7]。CDIO核心是讓學生主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習。學生通過項目構思設計以及實施運作，能夠主動學習、獨立思考、積極合作[8-12]。而電子技術作為很重要的服務性學科，支撐各學科建設及發(fā)展，電子技術實驗教學模式直接影響多個學科的工程教育專業(yè)認證。目前，高校傳統(tǒng)電子技術實踐教學模式主要包括：隨理論課程進行的實驗教學模式、實驗獨立設課教學模式。

1.1　傳統(tǒng)隨理論課程的實驗教學模式

對于所有工科非電類學生，傳統(tǒng)隨電子技術課程進行的實驗，教學內(nèi)容一致，教材統(tǒng)一，實驗教學大綱一致，沒有突出專業(yè)特色。受基礎性學科限制，實驗內(nèi)容多以驗證性、綜合性為主，設計性和創(chuàng)新性很少；實踐教學以教師為主體，通過講授、演示灌輸知識給學生。學生被動的接受知識，缺乏主觀能動性，實驗考核多以實驗報告為主，實踐教學成果不突出，達不到預期的實踐教學效果。

1.2　不同專業(yè)獨立設課的實驗教學模式

改革了傳統(tǒng)隨課程進行的實驗教學模式，針對不同專業(yè)特色開設不同實驗內(nèi)容，解決了電子技術適應不同專業(yè)，服務于各學科的重要性。對于電類專業(yè)，將模擬電子技術、數(shù)字電子技術、PLC可編程控制器技術、EDA等多門課程內(nèi)容相互融合，獨立開設綜合性實驗課程；對于工科非電類專業(yè)，突出電子技術對各專業(yè)學科的技術支撐，結合各專業(yè)特色開設獨立實驗課程。相比傳統(tǒng)教學，實驗內(nèi)容多層次多樣化，實驗考核以實驗報告+技能測試為主，但實驗教學仍以教師為主，學生難以與工程實際結合，脫離社會及企業(yè)對工程師的要求。學生解決工程實際問題的能力得不到提高，缺乏對工程項目整體性、過程性的認識，難以對學生進行綜合訓練和全面檢驗，更談不上工程素質和工程實踐能力的培養(yǎng)。

2　基于CDIO電子技術實踐教學

電子技術實驗是高等教育中培養(yǎng)實驗技能、綜合創(chuàng)新能力、專業(yè)應用能力，全面推進工程教育的最基本實驗教學環(huán)節(jié)之一。為了達到上述目標，必須以先進的教育理念為指導思想，以工程教育專業(yè)認證實踐標準為準則，不斷探索與革新電子技術實驗教學模式。圖1為基于CDIO理念的電子技術教學模式。該實驗教學模式結合先進的CDIO和美國卡內(nèi)基·梅隆大學的能力成熟度模型CMM[8]，體現(xiàn)了不同年紀、不同對象、不同等級、不同專業(yè)、不同能力培養(yǎng)的多層次、多元化教學模式，在此模式中，CDIO貫穿于整個實驗教學。其中，基礎技能級面向大一新生，主要培養(yǎng)基本操作技能；實踐訓練級面向大二學生，主要鍛煉綜合技能；專業(yè)實訓級面向大三學生，主要培養(yǎng)電子技術應用于各專業(yè)的技能；工程應用級面向大四學生，主要培養(yǎng)學生綜合創(chuàng)新能力、協(xié)調能力、工程意識。為了實現(xiàn)這種多層次、多元化的教學模式，必須制定科學完善的實驗教學體系，包括實驗教學內(nèi)容設置、教學手段及方法、教學環(huán)境及實驗教學效果評價機制等。

圖1　基于CDIO理念的電子技術教學模式

2.1　教學內(nèi)容

依據(jù)工程教育認證標準及CDIO模式，電子技術實驗項目設置體現(xiàn)工程實踐能力培養(yǎng)，內(nèi)容設置分為三類，分別是創(chuàng)新性、競賽性、學科前沿及自主選題型。創(chuàng)新性項目主要依托電子課程設計選題，其目的是讓課程設計具體化、實施化，達到課程設計環(huán)節(jié)的教學目標；競賽性主要以大學生電子設計大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為導向，給學生提供一個切實的平臺；學科前沿及自主選題型主要依托結合專業(yè)特色的科研項目、CDIO主題思想的項目等，主要目的是提供給教師一個學科平臺，為各學科學生建立一個聯(lián)系的平臺。電子技術創(chuàng)新性項目設置如圖2所示。

2.2　教學手段及方法

教學手段采取項目式教學，按照產(chǎn)品和項目開發(fā)的整個周期進行實施，包括產(chǎn)品項目的構思方案、設計原理、計算機仿真測試、產(chǎn)品選材、制作、調試、運行、測試等環(huán)節(jié)。在整個項目式教學過程中，遵從 “構思—設計—實現(xiàn)—運行”的CDIO工程教育理念，強調學生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力，系統(tǒng)協(xié)調能力和職業(yè)道德等。電子技術項目式教學過程中，教師組成教學團隊選取合理的工程性項目、制定科學、公正的考核評價體系，學生在教學過程中為主體，項目選定后組隊進行實驗。下面以“數(shù)字電子秒表”為例，說明具體的實施過程：

圖2電子技術實驗項目設置

(1) 項目構思階段。查找資料、選定方案、優(yōu)化內(nèi)容。數(shù)字電子秒表項目選定后，學生分別查找組成電子秒表的基礎資料，包括RS觸發(fā)器、555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、74LS90計數(shù)器、譯碼顯示電路，然后組隊進行討論交流、選定設計方案。在此過程中，學生自主學習，培養(yǎng)了學生應用基礎知識的能力。

(2) 項目設計階段。原理設計、仿真測試、參數(shù)整定。教師對方案進行論證，通過后學生設計電子秒表原理圖，利用Multisim、電子電路實訓軟件進行仿真測試。教師對設計原理進行核查，確保設計正確合理，在此設計過程中，學生自主設計，培養(yǎng)了學生綜合創(chuàng)新意識。

(3) 項目實施階段。PCB板圖設計、PCB制作、焊接、調試、測量等。學生分工合作，統(tǒng)計元器件，列出清單，制作PCB板、元器件布局、焊接、調試、測量。實施階段鍛煉學生綜合創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力。

(4) 項目運行階段。作品匯報、項目結題。在數(shù)字電子秒表最后階段，學生需要對此產(chǎn)品進行匯報結題，由教師及學生雙方對項目作出評價。

在整個項目實踐過程中，學生為主體，主動學習、自主實踐，通過在設定的教學項目中，獨立或者團隊完成項目處理的全過程，包括：各類知識的搜集整理、項目團隊的協(xié)調溝通、項目方案的設計、項目實施過程及最終評價等。項目教學法把傳統(tǒng)教學模式中以“教師、教材、課堂”為中心轉變?yōu)橐浴皩W生、學習、學習效果”為中心，強調“做中學”，與CDIO所倡導的教育理念不謀而合[13-14]，與工程教育認證的以學生為中心的人才培養(yǎng)核心理念一致[6-7]。

2.3　開放性實驗教學環(huán)境

建立電子技術虛擬仿真實驗室，采用現(xiàn)代工程軟件使得學生有更多學習環(huán)境進行項目、產(chǎn)品過程和系統(tǒng)構建、設計仿真，培養(yǎng)學生自主學習能力。建立綜合實訓室、CDIO主題實驗室，作為學生自主創(chuàng)新的工程實踐平臺，培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力、工程實踐能力。建立開放性的電子技術實驗平臺，自制突出綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的儀器設備，培養(yǎng)學生應用能力、團隊協(xié)作能力。圖3所示為電工電子實驗中心自制電子技術儀器，圖4所示為電子電路綜合仿真實訓軟件界面。

圖3　自制電子技術儀器

圖4　電子電路綜合仿真實訓軟件界面

2.4　實驗教學效果評價機制

改革傳統(tǒng)教學模式中以實驗報告、實習報告、考試的評價機制，制定一個充分體現(xiàn)項目式教學效果的考核機制。依照工程教育認證標準、CDIO評價標準從學生實習態(tài)度、能力(知識和技能)、團隊協(xié)作、創(chuàng)新能力等多個方面進行評價[15]。

評價機制貫穿整個項目實施過程中，分為態(tài)度評價、能力評價、團隊及創(chuàng)新綜合能力評價等。態(tài)度評價考核學生的學習態(tài)度、對實驗的重視度、實踐過程中的處理問題的態(tài)度及能力；能力評價考核學生的基礎知識、操作技能、判斷實驗故障及處理等；團隊及創(chuàng)新綜合能力評價主要考核學生創(chuàng)新意識、團隊合作能力、組織能力等。在評價過程中，注重考核學生工程素質，評價多元化，項目實施的四個環(huán)節(jié)有各自的權重，且態(tài)度評價、能力評價、團隊及創(chuàng)新綜合能力評價也占有各自的比重，科學的考核學生工程創(chuàng)新能力。

3　結　語

電子技術實驗環(huán)節(jié)作為銜接學生學習與企業(yè)生產(chǎn)的重要橋梁之一，其教學模式至關重要，CDIO模式下電子技術的項目式教學模式，改革了傳統(tǒng)教學的不足，以項目為主體，以培養(yǎng)學生工程創(chuàng)新能力為主線，很好地發(fā)揮了學生在項目實施過程中4個階段的主觀能動性，培養(yǎng)了學生的工程知識、工程技能、創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作能力。很好地保證了多個專業(yè)進行工程教育認證，有利于實現(xiàn)國際化工程師的培養(yǎng)。

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