电子技术CDIO工程教育理念研究

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摘要：CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。《电子技术基础》课程实践性强，将cdio工程教育理念引入到电子技术教学中来，可以让学生以主动、实践的方式学习该课程。河北工业大学电气工程学院电子学课程组通过合理组织理论教学、合理安排《电子工艺实习》进度、改进实验和《电子工艺实习》的验收考核环节等诸多教学方法的改变，突出工程教育理念，取得了较好的效果。

关键词：电子技术；CDIO；教学方法；教育理念

构思Conceive、设计Design、实现Implement和运作Operate（简称CDIO）这种工程教育模式是近年来工程教育改革的新成果。该模式让学生主动地以实践的方式学习产品的研发、产品的设计、产品的运行整个过程，以综合的培养方式使学生在多方面具有工程师的素养。对于《电子技术基础》课程，国内很多高校将CDIO理念融入到该课程教学模式中。黑龙江工程学院借鉴CDIO工程教育理念对专业教育进行一体化设计，将《数字电子技术》与《EDA技术》两门课程有机地融合为一门课程《数字电子与EDA技术》，将《电工电子工艺实习》和《PROTEL实习》有机地融合为《电工电子工艺实习》[1]。广西科技大学基于CDIO理念对课堂教学、实验教学和课程考核方面进行了有益的实践[2]。成都信息工程学院改革《电子技术综合设计》课程，培养学生综合运用专业知识的能力[3]。东北林业大学基于CDIO对数字电子技术课程进行了教学改革探索[4]。南京工程学院将CDIO融入数字电子技术教学模式改革中，使理论教学、实验课程与课程设计相辅相成进行[5]。浙江工业大学基于CDIO教育工程模式下进行了“模拟电子技术”授课体系改革，该体系分成课堂授课、课外辅导小组授课、建立课外兴趣小组授课这3个层次，具有诸多优点[6]。河北工程大学在CDIO教育理念的指引下，对电子应用系统项目实施模式进行探索和研究，对项目训练教学中的项目体系结构、项目训练方式、项目训练成绩评定、项目指导过程及项目空间环境建设等方面的实施模式进行构建和实践[7]。经过实践证明，《电子技术基础》课程引入CDIO工程教育理念的教学模式后，教学质量得到了提高，学生的工程意识、项目实践能力、团队合作能力、自学创新能力和表达能力均得到了提高[8-10]。

1《电子技术基础》课程引入CDIO工程教育理念的优点

《电子技术基础》课程实践性强，有很多通过学习、实践易于实现的电子产品，如秒表、节日彩灯、简易信号发生器、功率放大器、直流电源、智能声音放大电路等。将CDIO工程教育理念引入到《电子技术基础》的课程教学中，可以让学生自行进行电子产品的思考、设计及实现，从电子产品的研发到产品运行为主线，培养学生的工程意识，提高学生对《电子技术基础》课程基础知识的掌握。引入CDIO工程教育理念后，《电子技术基础》的课程教学具有以下优点：1）能加强学生对电子技术基础理论知识的理解和记忆，提高学生学习的主动性和兴趣，提高该课程的教学质量；2）该教学方法的实施能建立起学生在现行教育中缺失的工程意识，激发学生产生主动学习的兴趣，从而转变学习态度；3）该方法还能培养学生的团队协作意识，锻炼学生的合作交流能力；4）能锻炼学生的语言表达能力。

2引入CDIO的《电子技术基础》教学方法

把CDIO工程教育理念引入到《电子技术基础》教学中，任课教师必须具备很强的实践经验和较强的工程知识与能力，这样才能在《电子技术基础》的课堂教学中提供恰当的工程实例。另外，学生在实践过程出现这样或那样的问题时，具备工程实践经验的老师能及时给学生提供经验性的指导。一般来说，青年教师缺乏工程实践经验，河北工业大学电气工程学院电子学课程组采取了“传、帮、带”的措施，青年教师上讲台前必须跟经验丰富的教师听课并助课，课程团队同时还为年轻教师指定工程经验丰富的教师作为指导教师，进行为期一年的指导。定期召开教学研讨会，对教学方法、工程实例进行讨论和共享。另外课程团队积极鼓励工程经验少的教师到企业单位参观，并积极鼓励教师参加工程项目，提高教师的工程实践能力。2014年春季学期，课程组教师去同辉电子有限公司参观；2014年秋季学期，课程组教师去天津职业技能公共实测中心参观；2015年春季学期，两位教师去天津职业技能公共实测中心进行实际操作培训。通过参观和培训，教师的工程实践能力得到了提高。

2.1根据工程实际，确定课程教学内容

1）在教学过程中，积极进行教学内容的改革，去除《电子技术基础》课程里陈旧的教学内容，比如集成电路的内部结构，突出集成芯片的外部特性与应用。2）理论教学内容模块化。《数字电子技术基础》突出计数器模块，学生可以进行秒表设计；突出寄存器模块，学生可以进行节日彩灯设计；《模拟电子技术基础》突出直流电源模块，学生可以进行直流稳压稳流电源和充电器设计；突出波形发生和振荡电路模块，学生可以进行简易信号发生器设计；突出运算放大电路模块，学生可以进行各种运算电路和滤波电路的设计等。具体模块化内容与实践性项目如表1所示。3）理论教学与实验教学中均加入电子线路的仿真。《电子技术基础》课堂教学中加入仿真，帮助学生理解难懂的电路原理，比如正弦波振荡电路的启动振荡过程。在《电子技术基础》实验教学中也引入仿真。学生在实验室搭接硬件电路前，利用仿真帮助学生掌握实验仪器的基本使用方法及电路参数的测试方法，如放大电路的交直流参数的不同测试方法。仿真完成后，学生再进行硬件电路的实验环节。加入仿真的方法后，学生对理论知识的理解更加透彻，通过理论与实验结合的方法有效地激发了学生对《电子技术基础》课程的学习兴趣。图1和图2分别为数字时钟仿真和RC正弦波振荡电路仿真。

2.2将《电子工艺实习》贯穿到整个《电子技术基础》理论课程教学中

目前，大部分高校的电子技术教学体系中，《电子技术基础》与《电子技术基础实验》是分别开设的，《电子技术课程设计》（或者《电子工艺实习》）是一门单独的实践类课程，这种课程设置的本意是让学生重视实践课程，但是这种课程设置却达不到预期的目标。理论与实践分开，课程进度不做协调，并且一般课程结束数周后才进行为期一周的课程设计（或《电子工艺实习》），不利于学生连贯性、持续性的学习。课程组将《电子工艺实习》和《模拟电子技术基础》安排在同一学期，《电子工艺实习》安排在《模拟电子技术基础》课程后，内容为稳压稳流电源设计与制作，该内容涉及到《模拟电子技术基础》的直流电源这一章节的内容。在理论课程未讲述到时，就下达设计任务，学生可以自行预习这一章节，提高学生学习的兴趣。在理论课程讲述完负反馈放大电路后，给学生安排稳压稳流电源的仿真与印刷电路板设计任务，学生两人一组进行电源电路仿真和印刷电路板（PCB）的设计。在讲述完直流电源内容后，学生即可进入实验室进行实际的电路焊接与调试工作。焊接与调试时，每位同学做出一个电源成品。学生自行进行调试工作。最后学生进行实习报告的书写、分组讲解稳压电源的功能，提升整个实习的理论高度。经过《电子工艺实习》，学生普遍反映收获很大，极大地提高了学生的动手能力和学习电子技术基础课程的兴趣。

2.3改进实验和《电子工艺实习》的验收考核环节

CDIO其中的一个理念是团队合作能力，课程组采用口试答辩和现场调试相结合的方法进行。口试答辩和调试过程强调每个组员的作用，每位成员承担的任务不同，讲解及调试的重点也不同。调试通过后还要进行设计报告的提交工作，通过设计报告的制作提高学生的科技写作能力。

3结束语

将CDIO工程教育理念引入到《电子技术基础》的教学模式中，在课堂教学、实验教学、《电子工艺实习》中均引入与电子产品相关的各个项目，改变了原有的教学方法。从实践结果看，取得的教学效果良好。不仅激发了学生学习《电子技术基础》的兴趣，还提高了学生的工程意识、项目实践能力、团队合作能力、自学创新能力和表达能力。然而，将传统的教学方法转变到这种教学方法时，课程组也遇到了不少问题，比如：任课教师（尤其是青年教师）的工程实践经验欠缺；为了提供更多的工程实例，任课教师的工作量增加；学校与企业联系偏少；随着高校的不断扩招，学生人数在短时间内急剧增加，实践场地不易调配；等等。在后续的课程改革和实践中要积极逐步解决这些问题。

参考文献：

[1]张春艳，杨光.基于CDIO理念电工电子课程体系的研究[J].科技创新导报，2010（1）：169.

[2]田敬北，刘胜永，徐剑琴.基于CDIO理念的“电子技术基础”课程教学探讨[J].中国电力教育，2013（28）：126-127.

[3]陆继庆，徐庆.基于CDIO模式的“电子技术综合设计”课程改革[J].电气电子教学学报，2011，33（5）：22-23.

[4]张妤，白雪冰，戴天虹.基于CDIO的“数字电子技术”教学改革探讨[J].中国电力教育，2013（26）：53-55.

[5]杨雪，王玫.CDIO在数字电子技术教学模式改革中的应用[J].南京工程学院学报（社会科学版），2010，10（1）：65-68.

[6]胡雄心，姚远，高红俐.CDIO模式下模电授课模式的探讨[J].电气电子教学学报，2008，30（4）：106-108.

[7]马永强，吴开兴，贾少锐.基于CDIO的电子应用系统项目实施模式研究[J].河北工程大学学报（社会科学版），2013，30（1）：84-86.

[8]牛小玲，王军.基于CDIO理念的“电子技术”系列课程改革与实践[J].中国电力教育，2014（5）：74-75.

[9]于军.基于CDIO模式下模拟电子技术课程教学改革与实践[J].教育与职业，2014（8）：139-131.

[10]徐吉锋.基于CDIO理念的EDA课程教学模式改革与实践[J].中国电力教育，2010（34）：125-126.

作者：翁玲 陈盛华 邢庆国 单位：河北工业大学电气工程学院