基于能力培养的电子信息类实践课程教学

陈 安， 彭 端， 于兆勤， 陈灵敏， 杜宇上， 黄珊珊

(广东工业大学 实验教学部，广东 广州 510006)



基于能力培养的电子信息类实践课程教学

陈 安， 彭 端， 于兆勤， 陈灵敏， 杜宇上， 黄珊珊

(广东工业大学 实验教学部，广东 广州 510006)

实践类课程占理工科类院校培养计划的较大分量,又极具特定学校的专业特色,所以其教学质量直接影响到学生的知识技能、知识创新及社会能力的培养，影响整个大学的培养质量。为更有效的保证工程实践类课程的教学质量，创建学生的创新学习环境，以 E-CDIO-KS教育理念为指导，采用“多维立体”协同式教学模式进行教学，有效的提高了学生的工程实践能力。在此基础上，尝试在教师引导下让学生自主研学，培养学生的自主创新能力。同时，在新教学方法的实施的过程中，教师的综合水平进一步提高，使教师具备项目所涉及的专业理论和专业技能。

工程实践； E-CDIO-KS； 电子信息； 实践教学

0 引 言

创新人才培养是实现“中国梦”的历史要求。党的十八大报告明确把“创新人才培养水平明显提高”作为全面建成小康社会的重要目标。十八届三中全会《决定》明确提出要“创新高校人才培养机制，促进高校办出特色争创一流。”《 国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010—2020年)》 中明确提出，下一阶段高等教育的任务确定为从规模发展转入质量提升，并提出要“形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面”。

广东工业大学作为一所广东省“211工程”省属重点大学，2011年经教育部批准为卓越工程师教育培养计划高校，2014年被广东省纳入第一批“创新强校”建设工程。广东工业大学是一所以工科为主的高校，电子信息类的专业为我校的主要专业。我校每年为广东省电子信息产业的发展输送了大量的电子信息类专业的人才，推动了广东省电子信息产业的发展。电子信息类专业的学生既需要扎实的理论基础，同时需要较强的实践动手能力。从人才培养目标来看，实践教学是人才培养的重要组成部分，在培养学生工程实践能力和工程创新能力方面，具有理论教学不可替代的作用[1-3]。创新实践教学，采用先进的教育理念和教学方法，构建一个科学合理的实践教学模式是高校培养创新人才的必然要求。

1 采用“多维立体”协同式教学模式，培养学生实践能力

传统的实践课程教学采用学生在教室中学习理论，在实验实训室中动手操作这种单一而孤立的教学模式，虽然实验实训操作环节可以培养部分实践能力，但这种方法无法真正将实践能力的提高融入教学各个环节[4-5]。

“多维立体”协同式实践教学模式打破传统模式，建立起由教室到实验实训室、由课内到课外、由基础到进阶、由进阶到创新、由学校到企业、由学习到实践、由虚拟到真实的全方位多维立体化实践能力培养模式，扩展学生的学习空间，使学生学习与实际工作氛围更加贴近，实现无缝对接。“多维立体”协同式实践教学将行业与企业的产品设计标准融入电子信息类实践课程体系，培养学生安全意识、产品质量意识、协作意识、规范意识、成本意识和环保意识，对专业技术的运用能力与实践能力，如图1所示。

图1 “多维立体”协同式实践教学模式

在具体的教学过程中，学校主讲教师由于实践知识的局限性，并不负责课程讲授的全部，主要负责设定教学目标、邀请校外教师、补充相关基础知识、课堂组织协调、实践活动设计、评价方式制定及实施、学生间的互动等。教学组织形式上，邀请电子相关企业的工程师或已成功的创业者等广工校友进行系列讲座，由多位课内课外教师共同完成课程内容的讲授，弥补教学质量受限于教师水平的缺陷。

2 运用E-CDIO-KS教育理念，培养学生工程实践能力

E-CDIO-KS教育理念是在CDIO的基础上由北京邮电大学纪阳教授提出的，对指导工程实践类课程具有重要意义[6-11]。具体内容如下：

E-体验：E是英文单词experience的首字母，教学以学习者的体验开始，让学生在体验中感受新技术新方法所带来的创新。

CDIO：构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)，该工程实践教育环节的核心是做中学，以项目或任务为主线进行学习。

K(知识化)：K是英文单词knowledge的首字母，学生需要学习的课程内容通过体验阶段和CDIO阶段的实践探索得到强化、内化、升华，经过自己的意义建构学为己用，整个学习过程都是一个知识化的过程。

S(共享)：S是英文单词share的首字母，学生可以把自己在“做中学、学中做”的过程中发现的一些有价值的解决问题的方法、有价值的文档或视频等资源放在教学平台中,进行知识共享，以便帮助遇到同样问题的小组和后续的学习者。

在“多维立体”协同式实践教学模式下，E-CDIO-KS教育理念贯穿于整个教学过程中，具体体现如下：

(1) 在E-CDIO-KS的E(体验)环节中，在讲到具体产品(如开关电源、信号发生器)的制作时，通过联系广工校友或其他方法，安排学生去相关企业参观学习，让学生有一个更直观的体会，这样校外教师在讲授相关电子产品知识时，学生会有更深的感触。例如信号发生器是学生在模拟电子技术实验中经常要用到的一种仪器，在学期末我们通过联系广州地区的信号源生产厂家，组织学生去厂家进行参观学习，学生通过参观生产线上信号源各模块的组装、整机调试及现场工程师的讲解，对信号源的生产过程有了切身体会，回到实验室用信号源调试电路时，如果信号源出现一些小故障，都可以自行解决。

(2) E-CDIO-KS的CDIO((构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate))环节主要体现在学期作品上[12-15]，是整个模式的核心环节。在学习过程中教师为学生提供辅助资源，如通过课堂上讲解电子产品(例如开关电源、信号发生器)的基本原理及发展趋势，启发学生发现创新点，形成良好的构思；通过讲解电子产品开发流程和设计的关键因素，鼓励学生在做中学、学中做，发挥自主能动性。在CDIO整个过程中，如果学生有好的创意，根据学生的需求，开放实验室和购置所需器材进行具体的实物制作。

以信号发生器为例，从方案比较到理论计算、从画原理图到PCB、从焊接到软件编程及最终的实物制作和调试，设计过程中的每一步都体现了CDIO教育理念。学生制作的信号发生器实物及频率显示见图2和图3。

图2 信号发生器

图3 信号发生器频率显示

(3) K(知识化)和S(共享)贯穿整个学习过程中，通过知识共享，学生才能更系统的建构自己的思维。在E-CDIO-KS的教育理念下，提倡学生主动、自主学习，尝试开发基于网络的教学平台。学生通过对教学平台的资源和工具的使用可以实现知识积累、知识共享(集体共享或个性化共享)、知识交流(师生交流、生生交流、人机交流)、知识创新(即隐显性知识转化)等。建设电子设计实践能力提高班学习论坛，教师和学生可以在论坛交流学习问题、心得体会，老师可以答疑解惑。利用论坛可提供非实时答疑，方便师生互动交流。

总之，学生在E阶段感性的体验产品的实际生产过程和学习知识，教师和企业工程师发挥主导辅助的作用；CDIO阶段实践所学到的知识，提升自己的个人能力、发现问题和解决问题的能力；K、S阶段实现知识共享，促进学生构建自己的思维。

3 尝试自主研学教学方法，培养学生创新能力

按照广东工业大学“创新强校”工程规划，人才培养的最终目标是在工程实践能力的基础上，培养学生的创新能力。为了更好地提高学生的创新能力，电工电子实验中心教师广泛查询国内外相关文献，汲取国内外学者和同行的相关研究成果和实践经验，对有关学校进行调研，尝试在教师引导下让学生自主研学。教师通过研学方法、案例分析、任务要求、考核规则的引导，使学生进入自主研学的各个场景，成为实践的主角，养成研究探索习惯[16]，见图4。

图4 教学引导下的学生自主实践模式

在自主研学的实施过程中，教师应引导学生制作试样、查阅资料、观察和发现问题，鼓励学生尝试自主解决问题。为学生的探究发现铺路搭桥，促进学生亲历发现问题、解决问题的过程。让学生有更多的时间进行实践操作，大胆放手让学生自己动手，即使失败也无妨。引导学生自己分析查找失败原因，从失败中吸取教训，不断总结提高。引导学生记录研究过程，以及正确运用相关规范或标准，正确地进行数据处理和分析；引导学生开展讨论和交流，指导学生如何正确地表达自己的作品并撰写科技论文。

在自主研学的实施过程中，将科研成果及时引进教学中来，不断更新教学内容，引入新的实验技术。面向少数优秀学生和在实践方面具有潜能和兴趣的学生，培养他们应用高新技术发挥创造性的能力。

在自主研学的实施过程中，考核是一个非常重要的环节。我们要求学生提交设计和总结报告及相应的实物作品。报告需包含方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。实物作品在提交时需在实验室现场演示，教师根据设计报告的内容对学生进行提问，最后根据现场演示的结果及学生回答问题的情况对学生进行综合评价。

4 结 语

人才培养是一项系统化工程，在科学技术飞速发展的今天，培养具有扎实的理论基础、能够应用科学技术解决工程实践问题的应用创新型人才，实践环节尤为重要；以E-CDIO-KS教育理念为指导，采用“多维立体”协同式实践教学模式在电子类实践课程教学中的实践，有效培养了学生的自主学习能力、信息分析综合能力、工程意识、动手能力和团队合作精神。新教学方法的实施，使得教师的教学能力、水平也获得较大进步，通过教学、教研促进科研，教师的综合业务素质得到增强。学生自主研学的学习方式在我校还是一个比较新的尝试，有利于学生个人创新能力的提升，但还未得到大规模的应用，以后的研究中要深入提取该模式的内涵，并进行进一步的具体实践，从中发现潜在的问题及有利因素，进行不断的完善。

[1] 王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式—基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究，2009(8)：116-118.

[2] 孙立民.关于大工程观下高等工程教育改革思路的思考[J].教育教学论坛，2010(33)：18-19.

[3] 严 亮，刘海涛，杨中正.工程院校实践教学改革的思考[J].中国电力教育，2011(17)：120-121.

[4] 顾佩华.从CDIO到EIP-CDIO—汕头大学工程教育与人才培养模式探讨[J].高等工程教育研究，2008，12(1)：12-19

[5] 王 伟，王殿君，申爱明，等.基于CDIO人才培养模式的机械电子工程专业实践教学体系的改革与探索田[J].安徽师范大学学报(自然科学版)，2010，33(2)：136-138.

[6] 周 燕，淮文军.电子设计竞赛中CDIO教学模式的设计与实践[J].苏州市职业大学学报，2010，21 (2)：71- 73.

[7] 田海梅，朱保平，陈爱萍.基于CDIO模式的综合项目改革的实践[J].实验技术与管理，2011，28(4)：130-132.

[8] 康 亮，洪晓鸥，陈冠玲. CDIO 教育模式在学生课外科技竞赛中的应用与探讨[J].实验室研究与探索，2012,31(2)：128-130,147.

[9] 王天宝，程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践田[J].高等工程教育研究，2010 (1)：25-31.

[10] 高雪梅，孙子文，纪志成. CDIO方法与我国高等工程教育改革[J].江苏高教，2008(5)：69-71.

[11] 查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008(3)：1-8.

[12] 陈文杰，任立军.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育，2009(35)：91-93.

[13] 张 奇，唐奇良.高等工程教育CIO-CDIO培养模式研究[J].教育与职业，2009(3)：32 -34.

[14] 陈冬松，孙阳春.CDIO工程教育模式下的工科院校人才培养途径[J].现代教育管理，2011，31(11)：34-37.

[15] 林江湧，魏农建，段明明.项目教学：应用型教学模式的选择[J].中国大学教学，2010，29(10)：33-35.

[16] 胡仁杰，成 华，堵国樑，等. 自主研学的电工电子实践课程建设 [J].中国大学教学，2014(6)：61-63,41.

Teaching of Electronic Information Practice Course Based on Capability Development

CHENAn,PENGDuan,YUZhao-qin,CHENLin-ming,DUYu-shang,HUANGShan-shan

(Department of Experiment Teaching, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Because the practical courses occupy a large component of training plan in polytechnic colleges, and also have highly professional characteristics for a specific school, its teaching quality directly affects the students' knowledge and skills, innovation capacity and social ability, affects the train quality of the whole university. To ensure the quality of teaching of engineering practice courses, and to create innovative learning environment for students, the paper applies the E-CDIO-KS education philosophy as a guide, uses the multi-dimensional cooperative teaching mode to improve teaching quality. The application of this mode is helpful for students to develop independent learning ability, engineering design ability, and can create a good innovation environment. At the same time, it improves the comprehensive ability of teachers, and equips teachers with the professional theory and skills to complete a project.

engineering practice; E-CDIO-KS ; electronic information; practice teaching

2014-10-30

广东省质量工程建设项目(ZYGX011)；广东省高等教育教改项目(JGXM007)；广东省高等教育教改项目(JGXM029)；大学生创新创业项目(xj201211845196)

陈 安(1979-)，男，浙江东阳人，硕士，讲师，电工电子中心副主任，研究方向：智能控制理论与应用，电子科学技术教学与科研相关工作。

Tel.：020-39322502，13622202462；E-mail:mychenan@163.com

G 642.0; TN 915.0

A

1006-7167(2015)10-0176-03