基于CDIO理念的电路教学改革与探索

王媛彬　王侠

摘要：针对目前高校电路课程教学中存在的实验环节薄弱、工程能力培养不足等问题，引入CDIO教育理念，并将CDIO教育模式运用于该课程的教学改革中，提出了具体的改革方法和教学改革措施。实践表明基于CDIO模式的教学方式在电路课程中的应用可以有效实施“做中学”、“做中悟”，实现理论教学和实验教学的一体化建设，既可加强学生对知识的掌握与灵活运用，并可以有效提升学生的动手能力、创新意识、工程能力、团队协作精神。

关键词：工程教育；CDIO；教学改革；电路

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）14-0064-02

引言：

《电路》是高等教育工科电气、电子信息类专业的一门专业基础课，具有较强的理论性和较强的实践性的双重特点，该课程对培养学生分析计算能力、实验能力、研究能力和科学归纳能力有着重要的作用。此外，电路课程是基础课与专业课之间的纽带，对后续课程的学习意义极为重大。

本文结合电路课程教学中存在的问题，将CDIO工程教育理念[1-4]引入到电路教学中，探讨了基于CDIO工程教育模式的教学改革与实践，提出了具体改革措施，以增强对学生专业技术能力、工程能力的培养和提高。

一、CDIO教育模式

CDIO是以美国麻省理工学院经过四年的研究、探索以及教学实践建立起的基于工程教育的先进教学模式，包含构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）、运作（operation），亦是倡导“做中学”（learning by doing）和基于项目教育和学习（project based on education and region）的新型教学模式，是以美国麻省理工学院为首的全球几十所著名大学倡导的现代工程教育框架。其工程教育理念就是以现代工业产品从构思研发到运行改良乃至终结废弃的生命全过程为载体培养学生的工程能力、运用知识解决问题的能力、终身学习能力、团队交流能力和协作能力[1-2]。有学者指出，CDIO模式将有助于中国高等教育课程的设置及教育方法、手段的研究，还可以推动考核标准的制定、学生能力评估，对中国高等工程教育的改革与探索具有重要作用[5-6]。

二、电路课程CDIO模式改革措施

对于电路课程的授课，目前我国高校大多采用传统教学模式——以授课为基础的学习模式，教师决定着教学的方向和内容，掌握着教学目标和教学进度，学生处于一个被动接受知识的地位，对课程内容的学习、理解程度还不够深入。另外在实验环节、考核方式等方面也存在一定的问题，从而造成学生在动手能力、主动学习能力、创新能力不强等，不利于工程型人才的培养。

针对上述问题，我们对电路课程以CDIO模式进行了教学改革实践，从传统以教师“教”为主，转向以学生为中心教学生“学会”，以项目驱动的教学模式传授知识点，在实验环节使理论和实践紧密联系，实现一体化教学，使得学生在对理论知识的理解、解决问题能力、协作能力、工程能力等方面都有了明显改善。

1.项目驱动教学法的实施。基于项目进行教育与学习是CDIO所倡导的重要理念。在授课时，教师把所授内容系统性、条理性地贯穿起来，让学生体会到课程内容的项目性、整体性，从而提高学习兴趣，增强学习效果。结合电路的授课内容，按照其实际工作流程细分为若干个学习型工作任务作为课程的教学单元，而每个教学单元是以完成工作任务所需要的基本知识、技能要求、素质要求为教学目标的，总之通过对授课内容进行分解，使分解后的内容分布到各个教学环节中，而这些内容之间彼此关联，从而让学生体会到内容的连续性、系统性，从而加强学生对知识的理解、掌握。

2.教师从知识的传播者转型为工程项目的设计者。根据CDIO理念，大工程观理念意味着工程教育从重视知识转为学科知识和工程能力并重[1]，在内容传授时，教师更要注重知识的应用性，突出其专业技术性及应用性，将课程教学与实际工程项目有机结合，使学生多动手、多投入、多参与，培养学生的团队合作能力和CDIO工程能力[6-7]，并将工程构思、设计、运作、实现四步骤纳入其中。如在讲授戴维宁定理时，首先提出如何进行一端口电路的计算，继而启发学生完成电路设计，并用PSPICE完成电路的仿真实验，并用实例实现其实际应用。总之，教师要主动适应教育改革和发展的新形势，找准自己的位置，重新定位自身角色，以适应新型的工程教学管理模式[8]。

3.对学生进行多方式、多渠道的能力培养，实现理论与实践的有效结合。学生在实验课、电子电路设计大赛等实践活动中可以充分利用学校资源，尽可能接近工程实践，在EDA仿真、选器件、焊接、连线调试等实践活动中努力提升分析问题、解决问题的能力，并灵活运用多种手段进行深层次的开发，而学生也在知识点的逐级递进中，建立起越来越完善的知识结构，扩大视野，并且逐渐可推广至其他课程甚至整个专业领域[7]。教师引导学生在工程实践的真实环境中以主动的、实践的、课程之间存在有机联系的方式学习，使学生从做中学、做中悟，实现理论与实践的有效结合。

4.进行综合性考核、评估。传统的考核形式多侧重于课本理论知识，而CDIO模式下的考核则转变为知识、全面素质、综合能力的综合模式，学习效果由工程技术能力体现而非分数[9-11]。根据CDIO教学模式，其评估是以学生学习为中心，通过多种方式收集学生学习效果的信息，从而在课程的设计、教与学的方法、工程能力的培养等方面都有所提高。对于电路课程，其成绩评估由理论考试成绩、平时成绩、项目实施成绩组成，以理论考试和项目实施为主，兼顾平时成绩。这种主观成绩与客观成绩相结合的方式可较全面地对学生进行评估，有助于全面了解学生的学习成绩和综合能力。这种方式正好与CDIO培养学生能力的愿景相契合，有助于学生毕业后更好地适应企业与社会对工程技术人才的需求。

三、结语

电路作为一门重要的必修专业基础课，具有较强的实践性。为改变传统的电路授课教学模式，本文以CDIO教学理念为基础，探讨了基于CDIO的教学新模式，从教学形式、能力培养、考核方式等方面进行改革，结果表明可大大激发学生的主观能动性，既可加深对基础知识的理解，又能提高对知识融会贯通应用的能力、工程实践能力及团队协作能力，并且对同类课程有一定的借鉴、推广意义。

参考文献：

[1]姜大志，孙浩军.基于CDIO的主动式项目驱动学习方法研究[J].高等工程教育研究，2012，（4）.

[2]胡志刚，任胜兵，陈志刚，等.工程型本科人才培养方案及其优化[J].高等工程教育研究，2010，（6）.

[3]李曼丽.用历史解读CDIO及其应用前景[J].清华大学教育研究，2008，29（5）.

[4]王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式[J].理工高教研究，2009，（4）.

[5]马晓梅，张剑飞，乔付.CDIO模式下高等工程教育的改革与探索[J].计算机教育，2010，（12）.

[6]韩桂英，李锡祚.CDIO视野下项目驱动的数字电路教学探索与实践[J].实验技术与管理，2012，29（1）.

[7]曹淼孙，梁志星.基于CDIO理念的工程专业教师角色转型[J].高等工程教育研究，2012，（1）.

[8]曹海平，管圖华.基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2013，32（1）.

[9]顾学雍.连接理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，（1）.

[10]康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究，2008，（4）.

[11]潘晓苹，但果，陈昕，等.基于CDIO理念的数字电路实验教学改革[J].实验室研究与探索，2013，32（8）.