劉偉麗，宋衛(wèi)海

（山東農(nóng)業(yè)工程學院，山東 濟南 250100）

隨著中國經(jīng)濟的飛速增長，中國的教育事業(yè)也在蓬勃發(fā)展，教育范圍在不斷擴大，教育程度也在不斷的深化，我國教育已從精英式向大眾化教育轉(zhuǎn)變。尤其自“十三五”以來，高等教育質(zhì)量的提升已經(jīng)成為核心任務，教學改革是其主要內(nèi)容，而教學改革的核心是課程，重點是方法。就我國應用型本科教育來看，規(guī)模雖大但質(zhì)量不高，集中體現(xiàn)在學生的綜合知識運用能力不足，工程實踐能力不強，技術創(chuàng)新能力不高等方面，難以適應現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)對工程技術人才的要求。

近年來國際工程教育改革的最新成果CDIO工程教育模式與應用型本科教育不謀而合。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程[1-3]。截至2013年，已有幾十所世界著名大學加入了CDIO組織，其機械系和航空航天系全面采用CDIO工程教育理念和教學大綱，取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學生深受社會與企業(yè)歡迎。本文以《電子技術》作為研究對象，將CDIO這一教學模式引入課程教學過程中，希望通過這種一體化的培養(yǎng)方式，能夠讓學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面得到全面提升，從而滿足應用型人才培養(yǎng)的要求。

1.《電子技術》課程的現(xiàn)狀

《電子技術》是電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，該課程是由《模擬電子技術》和《數(shù)字電子技術》兩部分內(nèi)容組成，具有邏輯性強、知識點較多、內(nèi)容容量大等特點。《電子技術》和其前續(xù)課程《電路基礎》雖同為專業(yè)基礎課，但該課程更突出“技術”二字，強調(diào)應用性，傳統(tǒng)的“理論+實踐”的培養(yǎng)模式雖然突出了基礎但是忽略了其應用性，容易造成理論與實踐的脫節(jié)，目前很多應用型本科高校依然沿用的這種教學模式有以下三個方面的缺點：

（1）授課內(nèi)容與工程實踐相脫節(jié)。目前多數(shù)應用型本科高校教學所選用教材多偏重理論性，授課內(nèi)容模電部分多偏重理論分析和計算，數(shù)電部分多偏重邏輯化簡和芯片介紹，學生對于各章節(jié)的學習有些零散，缺少連貫性，學習的內(nèi)容缺少各個領域的前沿知識，與實際工作中所用知識還有一定差距，無法真正培養(yǎng)學生解決工程實際問題的素質(zhì)和能力。

（2）教學模式、考核方式過于單一。由于《電子技術》課程知識點較多且邏輯性強，很多教師依然采用依照教材編寫順序?qū)χR點進行羅列式講解，教學過程還是教師講、學生記、習題鞏固、實驗驗證，這種傳統(tǒng)的教學模式雖然保證了理論部分全面細致的講解，但是很容易使學生失去興趣，容易產(chǎn)生厭煩心理，學生也很難將知識點與真實的應用場景結(jié)合起來。目前，該課程的考核形式依然是以試卷考試為主，形式過于單一。期末考試學生只要對照課程大綱完成考前突擊，就能夠獲得相對理想的成績，嚴重缺乏對學生的動手能力、分析解決問題、設計能力的考核，導致知識與能力失衡，考核結(jié)果缺少一定的公正性。

（3）缺少團隊精神、創(chuàng)新意識等職業(yè)精神的培養(yǎng)。在傳統(tǒng)教育模式下，實驗或?qū)嵱柦虒W部分大多都是驗證性、單一性的實驗，實驗題目相對固定，學生大多是根據(jù)老師的講解進行機械驗證，缺乏主動思考和運用所學知識對題目進行設計的過程，缺少項目化訓練和實踐能力的培養(yǎng)，以致在實際工作崗位中所需要的口頭表達能力、團隊協(xié)作能力、組織協(xié)調(diào)能力等職業(yè)精神在課程的學習中沒有能夠得到很好的培養(yǎng)和鍛煉，因此不光很難調(diào)動學生學習的積極性和主動性，也缺乏對學生創(chuàng)新精神、團隊意識等職業(yè)精神的培養(yǎng)。

2.CDIO模式下《電子技術》課程改革

《電子技術》課程改革的核心任務是轉(zhuǎn)變以往“以理論講授為主，以實驗為輔”的教學模式，提高學生學習的積極主動性，培養(yǎng)學生扎實理論基礎，具有較高職業(yè)能力素養(yǎng)。傳統(tǒng)應用型本科高校電子技術的教學內(nèi)容、教學目標如下表1所示。

表1 《電子技術》教學大綱

在CDIO模式下，電子技術課程的學習目標分為兩種，一種是技術目標，也就是教學過程中學生技能水平的提高，另外一種是CDIO能力培養(yǎng)目標，主要是培養(yǎng)學生的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)、團隊協(xié)作與交流能力等。

2.2 CDIO教學模式的指導思想

《電子技術》課程在CDIO教學模式下基本指導思想是:依據(jù)應用性本科人才培養(yǎng)目標的要求，強調(diào)以基本概念、基本理論、基本方法、基本技術為原則，以技術應用能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)為主線，以對實踐環(huán)節(jié)的改革為突破口，以第二課堂為輔助手段，切實加強對學生工程素質(zhì)和應用能力的培養(yǎng)。培養(yǎng)學生具備本課程技術領城相應的知識、能力和素質(zhì)，培養(yǎng)科學基礎理論扎實、技術綜合應用能力強、整體素質(zhì)高的高級工程技術人才。

在CDIO教學計劃的制訂中，確立“培養(yǎng)學生團隊精神，開發(fā)學生適應社會的個人潛能，強化基礎與應用技術，構(gòu)造合理的知識結(jié)構(gòu)，注重實踐能力與工程素質(zhì)、按行業(yè)特色人才需求培養(yǎng)”的教學指導思想。通過基礎理論教學、實踐教學和質(zhì)量管理三大培養(yǎng)體系，全面提高學生工程素質(zhì)和專業(yè)技術應用能力，以提高學生畢業(yè)后在專業(yè)技術領域的適應性。

2.3 CDIO模式下教學內(nèi)容的整合

針對目前《電子技術》課程教學存在的不足，以CDIO工程教育理念和CDIO教育大綱內(nèi)容為指導思想，參照CDIO教學模式“系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指導(包括培養(yǎng)計劃、教學方法、師資、學生考核、學習環(huán)境)以及實施過程和結(jié)果檢驗的12條標準”，構(gòu)建虛擬的工程職業(yè)環(huán)境，對教學模式進行“教學做一體化”和“項目式教學”的改革嘗試[6]。在CDIO的教學模式下，《電子技術》課程的教學內(nèi)容被分解成六個模塊，每個模塊對應著與知識點相關聯(lián)的產(chǎn)品設計。每個模塊的學習過程包括以下兩項：一是相關模塊知識點的細化，包括基本知識的講解、學習和基本技能訓練，其中基本技能主要是指：基本測試方法的學習、基本的儀器儀表的使用、仿真軟件的學習、以及驗證性實驗等內(nèi)容；二是在基礎知識學習和基本技能培養(yǎng)的基礎上進行項目設計，學生在了解基本元器件和芯片的性能和使用方法的前提下上，利用所學知識進行相關項目的設計，通過搭建簡單的硬件電路、仿真、實驗驗證等內(nèi)容，培養(yǎng)學生的個人能力、團隊協(xié)作能力和系統(tǒng)的調(diào)試能力等?！峨娮蛹夹g》課程如下面魚骨圖所示。

圖1

2.4 CDIO教學示例

基于CDIO的教學模式是按照以下4個環(huán)節(jié)進行，下面以項目一簡易手機充電器為例進行說明。

環(huán)節(jié)一：設計要求

設計一個簡易手機充電器，要求：

（1）輸出直流電壓為5V；

（2）輸出紋波電壓（峰峰值電壓）小于2mV。

通過給出的設計任務和具體任務指標，使學生明確自身設計需要達到的具體要求。

環(huán)節(jié)二：必備知識

向?qū)W生講解制作簡易手機充電器必備的理論知識。從拆裝一個廢舊的手機充電器引入半導體知識，講解PN結(jié)、二極管、二極管的應用、濾波電路、穩(wěn)壓電路等知識模塊，并進行基礎實驗如二極管極性判斷和質(zhì)量判斷、信號發(fā)生器和示波器的使用等，提高學生的實際操作技能。

環(huán)節(jié)三：任務實施

（1）構(gòu)思——方案論證

讓學生自由組合，每3-4人一個小組，經(jīng)過小組內(nèi)部討論和學習，提交本小組所采用的具體方案并進行課堂論證。

（2）設計——電路原理圖的設計

分析整體電路原理，依據(jù)設計要求和元器件的主要參數(shù)，對設計方案中所用元器件進行選型，參照設計要求，確定最終選用的器件型號，列出元器件清單，并用Multisim對設計原理圖進行仿真。

（3）實現(xiàn)——組裝與調(diào)試

根據(jù)仿真結(jié)果，讓各個小組在面包板上進行焊接、連線和調(diào)試，并根據(jù)調(diào)試結(jié)果進行PCB電路板的設計[5]。

（4）運行——作品展示

首先測試輸出的直流電壓和紋波電壓是否滿足設計要求。項目完成后，每個小組通過分析實驗數(shù)據(jù)或?qū)嶒灢ㄐ?，總結(jié)在本次實驗項目中遇到的問題和經(jīng)驗，形成項目報告，并進行小組作品展示。

環(huán)節(jié)四：考核評價

項目完成后，每個團隊整理一份項目報告進行匯報，教師依據(jù)項目開展的具體情況對每組成員進行提問，所提問題一般無標準答案，意在讓學生對項目進行反思和自我總結(jié)?？己私Y(jié)果按照比例計入本門課程的最終成績。

2.5 課程考核

基于CDIO的教學模式與傳統(tǒng)教學方法有很大差異，傳統(tǒng)的試卷式的考核方法將很難全面反映學生的學習情況，因此，基于CDIO教學模式《電子技術》的課程成績由三部分組成，平時成績（20%），理論成績（30%），項目成績（50%）。平時成績主要是由考勤成績、作業(yè)成績和課堂表現(xiàn)成績構(gòu)成；理論成績主要由隨堂測試成績和期末考試成績組成；項目成績由小組每次作品評議成績和匯報成績構(gòu)成。

3.教學改革的實施效果

CDIO模式倡導“做中學”為核心的教學模式，強調(diào)以實踐項目貫穿到整個教學過程中，采用項目驅(qū)動式教學方法，突出以學生為中心，為學生構(gòu)建積極和諧的學習情境，以討論式學習和研究型學習為主要方法，通過實驗項目引領學生自主構(gòu)建完整的知識體系。

隨著新的教學改革方案的實施，基于CDIO模式的教學取得了不錯的教學效果，很大程度上提升了學生的綜合知識運用能力、基本工程實踐能力和創(chuàng)新意識，激發(fā)了學生從事科學研究與探索的興趣和潛能，在一定程度上發(fā)揚了理論聯(lián)系實際、求真務實的學風和團隊協(xié)作的人文精神。通過項目化、任務驅(qū)動式的教學，學生可以進行貼近實際工程實踐的學習和訓練，能夠真正理解并掌握《電子技術》的課程內(nèi)容和理論知識，這種教學模式得到學生的支持和歡迎，其取得的良好效果具體表現(xiàn)為以下三個方面：

（1）有效培養(yǎng)了學生團隊協(xié)作能力和溝通能力。分組教學有效提升了學生的團隊意識，小組成員分工協(xié)作，相互配合，共同完成同一目標，培養(yǎng)了學生的團隊精神；答辯式的項目匯報，提高了學生的口頭表達能力和人際交往能力。

（2）有效培養(yǎng)學生解決問題的能力，提高學生的職業(yè)責任感。項目化的教學，使學生在一定程度上自行思考和解決實際實驗中的問題，提高其分析問題、查閱資料和解決問題的能力，由于是分工協(xié)作，使得學生責任感清晰，能夠更加積極主動的完成自身所承擔的任務。

（3）有效引導學生自主學習，提高了學生的創(chuàng)新能力和水平。項目的完成和作品展示，使學生擁有滿足感，提高學習的信心，從而有效提升了自主學習的能力，學生開始有意識聯(lián)系老師，參加校、市、省乃至全國的競賽項目，大大提升了學生的創(chuàng)新能力。

4.結(jié)束語

《電子技術》課程改革采用CDIO的教學模式，以模塊化教學為依托，提高學生學習的積極性。通過Multisim仿真軟件，虛實結(jié)合，有助于學生加深理解，CDIO倡導“做中學”和“基于項目教育和學習”的新型教學模式，在這種教學模式的驅(qū)動下，能夠有效培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，拓展以問題為導引的自主型實踐，優(yōu)化學習過程，引導學生參加競賽?！峨娮蛹夹g》課程進行的教學改革能夠很好的培養(yǎng)學生的自主學習能力、查閱資料解決問題的能力、創(chuàng)新意識、動手能力、表達能力和團隊協(xié)作意識，能夠讓學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力等層面得到全面提升，滿足應用型人才培養(yǎng)的要求。