基于CDIO的《电路基础》实验教学模式的实践

章宝歌 罗映红

摘要：基于CDIO工程教育理念的改革思路，针对实践教学内容进行改革，将CDIO教育理念融入具有实践性课程的设置和教学过程中。实践证明，该项改革在课程体系建设和培养学生实践能力方面均取得了良好的效果。

关键词：CDIO；电路基础；实践教学

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）09-0256-02

一、引言

教育部关于本科高校向应用型转变的指导意见指出：“主动适应我国经济发展新常态，推动转型发展高校把办学思路真正转到培养应用型人才上来。”这就要求深化人才培养方案和课程体系改革。CDIO是基于工程项目生命全周期的工程教育模式，由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大學组成的跨国研究机构于2004年首次提出，是面向产品、过程、系统生命周期的工程教育方法。2008年，CDIO教学模式引入到我国，我国教育部组织课题组首先开始试点，此后至今我国已有很多高校都引入了CDIO教学模式，并进行了不同程度的应用，取得了良好的成效。

《电路基础》课程教授的是较强的从事本专业领域实际工作的能力的高级应用型、技术型人才所必备的基础理论知识和专门知识。电路基础实验教学是《电路基础》课程的重要教学环节，通过课程实验进而提升课程知识融合能力。虽然目前我校的国家级电工电子实验中心具有配套、完善的硬件设施和合适的实验设备，为《电路基础》课程的实验教学创造了良好的条件，但是大部分学生也只是在实验中心完成课程内所开设的主要实验项目，对于《电路基础》课程内的很多电路实验和综合实验的完成却受到局限。Multisim是原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。将先进的Multisim计算机仿真手段运用到高校的《电路基础》课程实验教学中去，使之为教学服务，不仅可以提高教学质量，还可以培养学生对课程知识融合的能力。

二、基于Multisim仿真实验研究优越性

1.传统教学实验。《电路基础》课程内所开设的主要实验项目主要是仿真验证型实验，学生都能利用实验中心的实验设备完成。但是，在实际教学中很多学生不会认识和使用电子器件，所以任课教师还要花费时间去给学生讲解电子器件使用知识，效果也不是太好。通过采用Multisim实验仿真软件，让学生提前在Multisim软件环境下认识电子器件的使用，并按照需要完成规定的仿真实验，然后再到实验中心进行实际电路验证实验，这样既能熟悉常用的电类仪器的测量方法，又做到理论知识和应用技术的协调同步发展，提高了学习效率。

2.开发设计型和综合型实验。仅仅只是完成课程内传统的实验教学，并不利于培养学生的创造性。而且有些课程内传统的实验项目并没有开设，究其原因是实验设备不能满足要求或者在实验过程中容易损坏。将导致学生对某些电路现象无法观察。将Multisim引入《电路基础》课程实验教学中，软件提供了各种元器件和仪器，弥补了实验室缺少元器件和仪器的缺陷，学生可以验证自己想验证的电路，还可以在实验过程中对设计的电路调整电路参数，可进行各种电路情况分析，观察不同的仿真结果。也不用担心设计实验失败导致的元器件和仪器的损坏，从而大大地发挥了学生的主观能动性和创造性。能够进行设计型和综合型实验的开发，弥补了传统实验教学的不足。

三、Multisim仿真在电路课程实验教学实例

在电路分析中，基尔霍夫电流定律可表述为：在任何电路的任何一个结点上，同一瞬间电流的代数和等于零。基尔霍夫电压定律可表述为：在任一时刻，沿电路的任一闭合回路循行一周，回路中各部分电压的代数和等于零。我们以第三章例3-7为例来验证结点电压法。

单击仿真开关或单击Simulate（仿真）菜单的RUN（运行），用电流表U1、U2和U3分别测量图1中三个支路电流，各表显示电流为0.12A、0.08A和-0.04A，这与例3-7的理论计算值一样，且可以发现0.12A+0.08A+（-0.04A）=0A，即满足基尔霍夫电流定律；用电压表U1、U2、U3和U4分别测量图2中V1-R2-R1-V2-V1回路的各元件的端电压，各表显示电流为4V、1.2V、0.8V和2V，选顺时针方向，可列写出-4V+1.2V+0.8V+2V=

0V，即满足基尔霍夫电压定律。

四、结束语

基于CDIO工程教育理念的改革思路，将CDIO工程教育理念引入《电路基础》课程实验教学中，促进实践教学内容进行改革，通过学生的不断对所学电路的仿真分析，进一步证明，CDIO工程教育理念就是要以此全过程为载体培养学生的工程能力，此能力锻炼了学生的终生学习能力和交流能力以及分析掌握能力。该项改革在《电路基础》课程体系建设和培养学生实践能力方面效果良好。

参考文献：

[1]李滨，王芳，宋瑛琳，等.大学生实验创新能力培养的新途径[J].实验技术与管理，2010，27（10）.

[2]陈启元.工科大学生CDIO能力成熟度评估与改进体系研究[J].中国高等教育，2009，（8）.

[3]张志亮，刚家林.基于CDIO的一体化实验实践教学环境的建设[J].实验室科学，2010，13（6）.

[4]俎云霄，王卫东，张健明，等.基于课程群的电子信息类专业基础课教学改革[J].现代教育技术，2010，（s1）.

[5]付扬.Multisim仿真在电工电子实验中的应用[J].实验室研究与探索，2011，30（4）.