CDIO理念下的电子技术类课程实践化改革

许金钢++周亚罗++刘海涛++何佳

摘 要： 传统理念下，电子技术课程均大体沿袭电路、数字电子技术、模拟电子技术、单片机原理及应用的顺序教学，课程知识点间孤立，重理论轻实践。现借鉴CDIO理念，提出电子技术类课程实践化改革思路，从课程知识点的凝练、多门课程知识点的重组与融合等方面进行改革探索。实践表明，该教学体系可有效提高教学效率，激发学生学习兴趣，切实培养学生实践动手能力和创新能力。

关键词： 电子技术 CDIO 实践化改革

我国工科教育受传统观念、经费投入等的制约，培养的人才工程能力、实践能力较薄弱，缺乏创新精神和创新能力。根据“2012～2013全球竞争力报告”显示，中国只有10%的工程专业毕业生可以立刻胜任工作。重论文、轻设计、缺实践，一直被认为是中国工程教育的严重“弊病”。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，是一种先进的工程教育理念和实施体系。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），以产品研发到产品运行的整个生命周期过程为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，以此全过程为载体培养学生的工程能力。与传统教学模式相比较，CDIO模式更强调综合创新能力，同时更关注工程实践，加强培养学生的实践能力。电子技术类课程是电类相关专业的主干技术课程，其特点是课程理论性、实践性、应用性非常强。如何既能传授给学生扎实的基础理论知识，又能增强学生的实践能力，是我们要解决的根本问题。针对电子技术类课程的特点，提出借鉴CDIO工程教育模式对电子技术类课程进行实践化改革的思路。从课程知识点的凝练、多门课程知识点的重组与融合等方面进行改革探索。

1.电子技术类课程教学现状分析

（1）教学模式传统，理论与实践脱节。

近年来，虽然众多高校已经认识到传统教学模式重理论、轻实践的弊端，但多年来形成的惯性，使大多数学校仍然只能做到小修小改，如理论课程与实验课程及课程设计单独设课，增加实验课学时，加大课程设计力度等措施。总体效果并不是很显著，仍然应用先理论后实验的模式，教学过程中缺少工艺设计步骤，学生学习过程中遇到实践问题不能很好地解决。

（2）与工程实际结合力度小，跟不上电子技术的飞速发展。

电子技术是一种飞速发展的技术，其发展速度是其他任何技术都不能比拟的，具有其他技术不具备的高速发展性。传统电子技术课程教学，教学知识点几十年不变，基础有余，发展不足，满足不了工程发展需要，不利于培养学生的电子系统设计能力和创新意识。

（3）考核方式传统，对学生能力考查不足。

当前电子技术类课程考核基于一纸试卷化的还很多，重理论、重定量化考核，考试内容完全局限于教材，对电子技术的实践性、工程性的考核很难做到。其后果必然是“重理论，轻实践”、“重定量，轻定性”、“重书本，轻工程”、“重分数，轻能力”。

对于电类技术类课程来说，传统教学模式越来越难适应电子技术的飞速发展，因此该课程教学改革势在必行。

2.基于CDIO理念的电子技术类课程实践化改革

基于CDIO理念的电子技术类课程实践化改革，主要体现在教学模式、创新实验体系、考核方式三个方面。

（1）项目制理论与实践教学相融合的教学模式。

①基于学科体系的项目制教材的编订

修改现有电子技术类课程的知识点分步，以项目制理念为引领，依据实践过程的学习规律编订教材，打破单一课程知识点孤立的状况，按照项目所需把课程间知识点全部贯穿融合。使理论知识与项目制作、调试与检测有机结合起来，按照学生在“学中做，做中学”的教改理念编写，具有项目选择实用、可操作性强的特点。

项目制下，以数字电子技术课程为例，知识点整合如下：

为了和项目配套，增强教学效果，每个项目均设计了示教板。

②始于实践终于实践的项目制教学方式

传统电子技术类课程的教学模式理论性强，注重数学推导、定量计算，不注重定性分析，学生不容易理解，普遍感觉很难，更不会灵活运用所学知识。

CDIO是一种以工程项目设计为导向、工程能力培养为目标的新型工程教育模式，在CDIO教学理念指导下，根据电子技术类课程实践性强的特点，全部采用项目化教学模式，基于工作过程的工学结合、任务引领与实践为导向的课程设计思想。将项目分解为若干任务，以任务驱动方式，由浅入深地把知识和技能渗透到项目实施过程中，融“教、学、做”于一体，始于实践、终于实践。

③将教室与实验室功能融合的教学手段

要想真正将实践与理论相结合，就要倡导CDIO“做中学”的教育理念，打破理论与实践教学的界限，将课堂教学从原来的教室搬至实验室，课堂教学和实验教学合二为一，有机结合。

项目教学时，教师利用示教板先演示现象，之后结合实验现象进行理论分析，讲解项目中的知识点，使学生结合实际现象理解各种参数改变下产生的效果，之后指导学生实施相应项目。实施过程中，每个学生对项目都有不同理解，会遇到各种各样的问题，解决了这些问题，就预示着学生的能力得到了实质性提高。

经过几年探索和实践，构建教、学、做一体化的项目制教学模式，很好地激发了学生的学习兴趣，切实提升了学生的专业技术水平。

（2）以能力培养为核心，构建项目制下的创新实验体系。

学生完成教材规定的基本项目后，已经完全掌握实验基本原理和基本操作，每位学生都能独立且熟练、规范地使用各种实验器材，运用理论知识对实验现象和实验结果进行分析，具备了基本的实践能力。

我校电工电子实验中心为省级实验教学示范中心，为项目教学提供了不同层次的实践平台，包括PCB制作实验室、机加工实验室、电子技术实验室、单片机与嵌入式技术实验室、PLC技术实验室、EAD技术实验室、过程控制实验室等，在这些平台上可完成多项工程性项目。中心实行实验室开放政策，为学生实践能力提高提供了硬件和时间上的保障。

（3）丰富考核方式，突出能力考核。

CDIO的评价方法侧重能力培养，改变传统课堂教学重考评知识的获得。在CDIO项目制学习中，直接通过制作项目进行考核，一种是难度较基础但时间有限定的考核方式，对学生理论与实践知识的熟练程度要求较高；一种是难度较高，知识点涉及面广、功能综合的项目考核，对学生整体实力、团队协作能力都能起到很好的考核作用。

通过以上考核方式，实现CDIO对培养大学生基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力的全面考核。

3.实践效果

在学校的大力支持下，2014年电子技术类课程在以升实验班和创e电子设计实验班实施了CDIO教学模式，学生亲自完成项目，通过项目制进行考核，增强了学习兴趣，由过去的被动学习变为主动学习，培养了学生的团队协作意识与创新意识，工程实践能力得到提升，产生了一批创新实践成果。2015年以升班同学全部申报了大学生创新实验项目，并成功立项，其中4项被推荐申报省级大创项目，大大提升了同学们的信心和干劲。创e设计实验班实现了诸多实践项目，如基于TFT彩屏的触摸式图形密码锁、基于RFID的智能门控系统设计、超声波水位测定仪、四轴无人机系统等，本班还被评为省级优秀班集体。CDIO理念下的教学改革，将推进我国高等教育从课堂教学走向工程教学，从理论教学到实践教学，有助于我校向应用技术型大学转型。

河北联合大学教育教学改革研究资助项目：《CDIO工程教育理念在电子技术教学中的应用研究》，Y1367-37。