CDIO工程教育理念下的电路与系统课程教学研究

闫镔 孙艳敏 曾磊 徐静波

【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，在研究电路与系统课程教学环境和教学条件的基础上，结合军校特色和专业特点，从教学设计、教学方法、实践环节、评估方案四个方面切入，提出适合我校的CDIO工程教育理念下的电路与系统课程教学模式。

【关键词】CDIO  教育理念  电路与系统  教学研究

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）43-0222-02

《电路分析基础》《信号与系统》作为电气信息类专业的技术基础课，教学质量的优劣直接决定了学生的学习兴趣、后期课程的掌握[1]。我校的电路与系统教学存在以下问题：一是仍然存在“知识的堆砌”、缺乏融会贯通;重理论分析轻工程实践;强调个人学术忽视团队协作;二是理论分析学时过多，培养工程综合能力的课程少，强调学科间交叉和综合性的课程少;三是考评方式稍显单一。

《2020年前军队院校教育改革和发展规划纲要》指出，要以学习能力、实践能力和创新能力为导向，构建与新型军事人才培养相适应的教学模式。为适应时代发展对高素质新型军事人才的需要，更新教育理念对提高教学质量具有重大意义。我校工科教育急需进行教育观念创新和教学模式改革，以适应当前电子信息技术飞速发展的要求。

一、CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是近年国际工程教育改革的最新成果，CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Imple-ment）和运作（Operate），它以产品或系统的整个生命周期为载体，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知识。它是以全过程为载体培养学生的工程能力，不仅包括个人的学术知识，而且包括学生的终生学习能力、团队交流能力和系统掌控能力。

高等院校人才培养一直是教育领域的热点问题[2]。国内外高校人才培养主要经历了素质教育、“产学研”合作、应用创新性、CDIO工程教育等阶段。基于CDIO工程教育理念的“卓越工程师教育培养计划”是国家教育部于2010年为贯彻落实国家中长期人才发展规划纲要而推出的重大改革项目，其目的是培养一大批创新能力强、适应社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。

将CDIO工程教育思想贯穿电路与系统课程教学改革，对构建理论和实践的结合，技术和当代形势相结合的应用型人才培养体系具有积极推动作用。本文从教学设计、教学方法、实践环节、评估方案四个方面切入，提出适合我校的CDIO工程教育理念下的电路与系统课程教学模式。

二、制定基于项目的课程教学设计

工程设计是工程实践的精髓所在，根据CDIO工程教育理念，将基本理论知识和产品开发周期——构思、设计、实现、运作紧密结合起来，参考CDIO工程教育能力大纲的内容，设计适合电类专业的CDIO课程模块体系，研究基于项目导向的课程计划，制定基于“做中学”原则和“基于项目的教育和学习”原则的课程教学方案。

设立CDIO项目，作为学生工程实践入门，学习初步技能，使学员在应用中促进知识的融会贯通。项目设置要在实践所学知识基础上增加趣味性，激发学生兴趣，比如《电路分析基础》中，散热风扇的速度控制、万用表内阻的确定、最大计算机时钟频率的计算、电火花加工电路、按键式电话系统，《信号与系统》课程中，银行利息问题建模、通信中调制解调、乐音分析与合成、声音信号处理等。项目实施过程包括CDIO（构思、设计、开发和实施）的各个环节。将构思、设计、实现、运作在各个项目中得到体现，通过多种教学因素的集成来培养学生的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和CDIO全过程能力，与电类行业对人才的需求保持一致。

三、采用以学生为核心的多元化教学方法

CDIO工程教育理念强烈提倡教师要激发学生的学习兴趣，使学生能够主动的学习。以创新实践能力培养为核心，充分利用现代教育技术，将传统的课堂授课、计算机仿真技术、网络教学结合起来，吸取各种教学手段的优点，形成多元化教学模式。引入灵活多样的教学方法与教学组织形式，借助于微课、MOOC、研讨课、翻转课堂等教学方法提高学生参与课堂的积极性，方便学生随时随地学习课程知识。并及时与外界沟通，让教员“走出去”学习，将国内顶级专家“请进来”指导，通过广泛评估与评价不断改进教学方法。

四、构建灵活多样的实践环节

对学科知识、工程能力和学习方法进行有机组合，设置丰富的实践环节，强调分析问题和解决问题的能力。充分利用现代学习场所、实验室，比如口袋实验室、俱乐部、创新活动等，使人才培养具有活泼的、实践的、团队的特色。

传统的实践教学中，学生只有在实验室才能进行实验，而口袋实验室（PocketLab）则可以让学生随时随地进行实验。口袋实验室（PocketLab）主要由PocketLab硬件和PocketLab软件配套组成，可以实现示波器、信号发生器、逻辑分析仪、电源、系统特性分析仪、直流电源、直流电压表等多种功能。俱乐部则可以利用学生课余时间，根据兴趣参与的一项实践活动。老师根据学生兴趣特点，向学生发布课题供选择，指导老师提供技术指导及条件保障，学生通过课题实践，提升知识运用能力、实践动手能力，从而有效提升学生的岗位任职能力。此外，通过虚拟设备、虚拟仪器、虚拟器件、虚拟仿真教学软件（系统）和系统仿真平台等的配置、调度与应用，以直观形象的形式引导学生加深对课堂讲授知识的理解，提高实验设备的使用效率，丰富实验教学内容。通过各种灵活多样的实践环节，丰富广大学生课余学习生活，开拓知识面，激发学习热情。

五、建立更全面客观的评估方案

CDIO主张不同的能力用不同的方式进行考核。打破目前单一的考核方式，建立多样化的考核方式。将实践环节、学习能力、团队协作能力、系统设计和掌控能力纳入到考核范围内，同时注重学生专业能力和其他非智力因素包括创新意识、项目设计能力、团队协作精神和理论联系实际的考核。为了能够科学、合理地对学生的动手能力、交流与沟通能力、解决问题能力、团队合作能力和创新能力等进行考核，不同的能力用不同的方式进行考核，专业知识可用试卷或口头测验，而CDIO相关的能力则可以记录、报告、自评、互评等等形式进行，利用考核方式的多样化促使学习方式广泛化，并能建立更完整可靠的评价系统。

在电路和系统课程考核评价中，采用笔试（闭卷、开卷、项目设计、调查报告、实践设计报告）、口试、实际操作等多种方式相结合的形式，基础理论题，用于闭卷考试，主要检验学生对基础理论掌握的牢固程度;综合论述题，用于开卷考试，主要测试学生对学科课程的理解运用能力。在命题方式上采取任课教师、外部教师、课题组教师、学习组学生等共同参与的方式组题，也可倡导班级学生组成几个命题小组，根据教师的要求及试卷的题型、题量、分值、重点和难度，分别完成多套命题，由教师选优整合，形成最终考核试题，能更好地促进学生平时学习、自主复习和创新思维。

六、结束语

工程学科本科教育的目的是培养具有扎实技术基础、宽广专业知识、综合工程系统能力和良好团队协作能力的工程师。改变以往重理论轻实践、重视个人能力而忽视团队协作、重视专业知识而忽视创新能力培养的教育模式，是目前国内进行工程类本科教育改革的方向。课程组将进一步深入尝试，借鉴国内外CDIO工程教育先进经验，为电路与系统教学提供可借鉴的教学模式。

参考文献：

[1]孙静等.面向卓越计划的电路课程多模式教学的改革与实践[J].教育观察，2017（6）：102-103.

[2]周海燕等.地方院校创新创业人才培養模式研究[J].电子技术，2017（4）：19-21.