電子技術(shù)類實訓(xùn)課程教學(xué)改革與研究

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了電子技術(shù)類實訓(xùn)課程教學(xué)改革與研究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：傳統(tǒng)的電子技術(shù)類實訓(xùn)課程以學(xué)科知識體系組織教學(xué)，學(xué)生難以把這些相互關(guān)聯(lián)的知識點融會貫通，而且實驗又以驗證性實驗為主，這樣的做法不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和能力。文章針對電子信息類專業(yè)電子技術(shù)類實訓(xùn)課程教學(xué)中存在的問題，從CDIO教學(xué)理念出發(fā)，引入大學(xué)生電子設(shè)計競賽內(nèi)容進行實訓(xùn)，打破以班級、年級為授課單位的慣例，提出了不同年級聯(lián)合實訓(xùn)，建立子項目組共同完成綜合項目的合作實訓(xùn)模式。

關(guān)鍵詞：CDIO；電子技術(shù)類課程；聯(lián)合實訓(xùn)

CDIO工程教育模式是根據(jù)項目研發(fā)過程的四個階段來組織教學(xué)的一種教學(xué)模式。該教學(xué)模式2005年引入汕頭大學(xué)，符合當時我國工程教育改革的需要，得到教育部高教司理工處的大力支持。2008年4月，教育部發(fā)文成立“CDIO工程教育研究與實踐課題組”，之后于當年12月由教育部理工處倡議組建了CDIO工程教育試點工作組，參加的高校有18所[1]。CDIO教學(xué)理念以培養(yǎng)學(xué)生的能力為主線組織教學(xué)，打破了以往以學(xué)科知識體系組織教學(xué)的常態(tài)。胡占軍等人研究之后認為CDIO教學(xué)模式本質(zhì)上與“做中學(xué)”和“基于項目的學(xué)習(xí)”相同[2]。CDIO教學(xué)模式在中國快速發(fā)展，本科院校的工程教育專業(yè)和非工程教育專業(yè)的教師以及高職高專類院校的教師都積極把它用于專業(yè)教學(xué)改革實踐，且取得了一系列的研究成果[3]。本文從CDIO教學(xué)理念出發(fā)，把CDIO教學(xué)模式應(yīng)用于高職電子信息類專業(yè)電子技術(shù)類課程的實訓(xùn)教學(xué)改革，引入歷年大學(xué)生電子設(shè)計競賽的題目作為實訓(xùn)內(nèi)容。除了按照CDIO的四個步驟進行教學(xué)外，還打破了以班級為單位進行教學(xué)的模式，提出不同年級的學(xué)生組隊共同完成綜合性的實訓(xùn)項目的新實訓(xùn)模式。

一、CDIO工程教育

CDIO是Conceive（構(gòu)思）、Design（設(shè)計）、Imple－ment（實現(xiàn)）和Operate（運行）四個英文單詞的首寫字母，代表產(chǎn)品研發(fā)、運行直至廢棄的全過程。CDIO教育理念是以產(chǎn)品生命周期為載體，建立一體化的相互支撐的聯(lián)系的課程體系，使學(xué)生能夠主動在基于項目的實踐中學(xué)習(xí)工程技術(shù)[4]。CDIO教育模式作為工程教育領(lǐng)域的一項重要改革，其目的是解決工程教育的兩個根本問題，即：培養(yǎng)什么樣的人？如何培養(yǎng)？對于第一個問題它用CDIO教學(xué)大綱給出了工程師應(yīng)掌握的知識，應(yīng)具備的能力和素質(zhì)。對于第二個問題則給出了CDIO的12條標準指導(dǎo)工程教育改革的實施方法。依據(jù)CDIO教學(xué)大綱和12條標準，教師可以建立一體化的相互聯(lián)系的課程體系。通過設(shè)計基于課程群的綜合性項目，教師可以把基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)和綜合能力訓(xùn)練、課程學(xué)習(xí)和探究興趣、知識學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)有機地結(jié)合起來。由于每個項目都是基于課程群的綜合性項目，學(xué)生可以有效地把相互關(guān)聯(lián)的課程知識點有機地結(jié)合起來，形成能力。因此，CDIO教學(xué)模式為培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合型工程技術(shù)人才提供了一種可執(zhí)行的模式。

二、大學(xué)生電子設(shè)計競賽與學(xué)生能力的培養(yǎng)

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽始于1994年，競賽的內(nèi)容大致可以分為四類：電源及信號源、數(shù)據(jù)采集與控制、儀器儀表、無線電及放大器。競賽涉及多個學(xué)科的內(nèi)容，包括電工電子技術(shù)、單片機及接口技術(shù)、自動控制、傳感器、通信技術(shù)、計算機技術(shù)等。競賽作品的完成要求學(xué)生具備多項專業(yè)技能：電子元器件的應(yīng)用，電氣參數(shù)的實現(xiàn)，電路的設(shè)計、論證、調(diào)試、測試等。此外，學(xué)生還必須有較強的寫作能力以及交流合作能力。舉辦電子設(shè)計競賽的目的是推動高等院校電子信息類專業(yè)的課程體系和教學(xué)模式的改革，使高校注重培養(yǎng)大學(xué)生的工程實踐能力。通過備賽，教師引導(dǎo)學(xué)生把主要精力放到學(xué)習(xí)和能力提升方面，促進高校形成優(yōu)良的學(xué)風(fēng)，為選拔優(yōu)秀人才創(chuàng)造條件[5]?？梢?，舉辦大學(xué)生電子設(shè)計競賽目的與CDIO工程教育改革的目標相一致。

三、原有電子技術(shù)類實訓(xùn)課程存在的問題

電子類專業(yè)的實訓(xùn)課程是電子工程技術(shù)專業(yè)重要的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，它包含電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)、電子類課程設(shè)計等多門課程的實訓(xùn)內(nèi)容。傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)主要存在以下一些問題：

（一）實訓(xùn)教學(xué)模式單一，學(xué)生缺乏主動性傳統(tǒng)的電子類實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容以驗證性實驗為主，內(nèi)容是關(guān)于單個的元器件的訓(xùn)練，學(xué)生很難知道這些元器件與真實產(chǎn)品的聯(lián)系，學(xué)習(xí)缺乏動力。另外，在實驗過程中學(xué)生只需要根據(jù)現(xiàn)有的實驗步驟按部就班進行操作，不會也可以隨時問老師，這樣的實訓(xùn)模式由于缺乏創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不濃，主觀能動性難以發(fā)揮，好奇心處于被抑制狀態(tài)。

（二）電子技術(shù)類實訓(xùn)課程不連貫傳統(tǒng)的電子技術(shù)類實訓(xùn)教學(xué)是按照學(xué)科知識體系開設(shè)的。整個電子類實訓(xùn)教學(xué)分成幾門課程，如電路基礎(chǔ)實驗、模擬電子技術(shù)實驗、數(shù)字電子技術(shù)實驗以及電子技術(shù)課程設(shè)計等多門課程，這些課程存在不連貫現(xiàn)象，學(xué)生很難把這些知識整合起來，形成一體化的知識體系。

（三）偏重技能訓(xùn)練，忽視能力培養(yǎng)傳統(tǒng)教學(xué)模式下的實訓(xùn)課堂，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)焊接、組裝電路，調(diào)試和測試電路等技能訓(xùn)練，教師只是“授人以魚”而沒有“授人以漁”。學(xué)生是迷惑的，不知道為什么要這么做，有沒有替代的辦法或更好的方法。這樣的課堂培養(yǎng)不出具有創(chuàng)新實踐能力、合作交流能力、書面表達能力等滿足未來工程技術(shù)發(fā)展需要的復(fù)合型技術(shù)人才?？偠灾?，傳統(tǒng)模式下的電子技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)不能有效培養(yǎng)具有較強工程實踐能力的創(chuàng)新型人才，因此，必須對教學(xué)模式進行改革以適應(yīng)新時代對工程技術(shù)人才的要求。本文從CDIO教學(xué)理念出發(fā)，針對電工電子類實訓(xùn)課程存在的突出問題，提出打破各門課程實訓(xùn)與教學(xué)相互分離及以班級為教學(xué)單位組織教學(xué)的方式，引入大學(xué)生電子設(shè)計競賽的內(nèi)容，重新構(gòu)建了一種由不同年級學(xué)生組隊共同完成一個綜合性的實訓(xùn)項目的新實訓(xùn)模式。

四、基于CDIO教學(xué)理念的實訓(xùn)教學(xué)改革

（一）引入電子設(shè)計競賽的內(nèi)容作為實訓(xùn)內(nèi)容由于大學(xué)生電子設(shè)計競賽的訓(xùn)練方式以及要求學(xué)生具有的能力和CDIO工程教育改革目標的一致性，所以本文提出引入電子設(shè)計競賽的內(nèi)容作為電子技術(shù)類課程的實訓(xùn)內(nèi)容。電子設(shè)計競賽涉及的專業(yè)知識面廣，且其內(nèi)容多來源于工業(yè)、科研、實驗等方面常用的電子技術(shù)知識[6]，參賽的學(xué)生需要具備較強的綜合實踐能力，因此單獨低年級的學(xué)生完成不了實訓(xùn)，必須把高年級的學(xué)生納入進來。新生入學(xué)后就開始接觸項目化的教學(xué)，對于他們專業(yè)能力的形成具有很好的導(dǎo)向作用，經(jīng)過每學(xué)期基于項目的實訓(xùn)，到畢業(yè)時就可以積累了不少工程實踐經(jīng)驗。高年級的學(xué)生通過帶低年級的學(xué)生，會把之前學(xué)習(xí)的專業(yè)知識和技能教給低年級的同學(xué)，而不是“忘記”之前學(xué)習(xí)的知識。在共同完成項目的過程中，學(xué)生之間還會養(yǎng)成很好的交流合作能力。因此，把不同年級的學(xué)生組合成一個項目組進行實訓(xùn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和交流合作能力。

（二）建立進階式的一體化實訓(xùn)課程教學(xué)體系傳統(tǒng)的電子技術(shù)類實訓(xùn)課程教學(xué)以學(xué)科知識體系進行組織，學(xué)生難以把這些知識體系融會貫通形成能力，而且實驗多以驗證性實驗為主，這樣的做法不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程師素質(zhì)和能力。本文針對電子信息類專業(yè)電子技術(shù)類實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題，從CDIO教學(xué)理念出發(fā)，對電子技術(shù)類實訓(xùn)課程內(nèi)容進行梳理，去除冗余部分，整合實驗內(nèi)容，打通了電路基礎(chǔ)實驗、模擬電子技術(shù)實驗、數(shù)字電子技術(shù)實驗以及電子技術(shù)課程設(shè)計等課程連接通道，按照循序漸進的原則，構(gòu)建了由易到難的進階式的一體化實訓(xùn)教學(xué)體系。學(xué)生只有上一階段考核通過后才能進入下一階段的學(xué)習(xí)，課程的設(shè)計突出學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。重構(gòu)后實訓(xùn)內(nèi)容按照時間分為四個階段：第一階段（第一學(xué)期），學(xué)生學(xué)習(xí)識別元器件、熟悉常用儀器儀表的使用方法和焊接技術(shù)，練習(xí)規(guī)范的實驗操作方法，主要以驗證性實驗為主。第二階段（第二學(xué)期），學(xué)會電路調(diào)試和測試的方法。會設(shè)計簡單數(shù)字和模擬電路，并會用仿真軟件Multisim完成仿真，能在多功能板上焊接一個簡單的電路（如用CT74H系列與非門驅(qū)動二極管電路），并對電路進行調(diào)試、測試，并給出測試報告。完成這些基礎(chǔ)的準備工作之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)進入第三階段（第三、四學(xué)期）。按照CDIO基于理念組織項目化教學(xué)，這個階段學(xué)生的實訓(xùn)項目來源于歷年的大學(xué)生電子設(shè)計大賽的內(nèi)容。這些大賽的題目綜合程度很高，教師引導(dǎo)學(xué)生把項目分為幾個子項目，分給不同年級組的同學(xué)完成，然后按照大賽的要求實施。第四階段（第四、五學(xué)期），學(xué)生經(jīng)過項目化教學(xué)的訓(xùn)練，已經(jīng)熟悉產(chǎn)品開發(fā)的流程和模塊化電路的功能，接下來，學(xué)生繼續(xù)組建團隊，進行社會調(diào)研，按照CDIO的四個步驟，即構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作，進入電子技術(shù)課程設(shè)計部分的實訓(xùn)階段以及畢業(yè)設(shè)計的準備階段。

（三）課程的實施辦法電子設(shè)計競賽內(nèi)容的綜合性很強，對于初學(xué)者很難入手，項目組必須由不同年級的學(xué)生組成，教師也作為其中的一員。教師要把項目分成幾個子項目，分給不同年級的學(xué)生進行實訓(xùn)。要求每個項目組每學(xué)期在除了完成課程的基礎(chǔ)性實訓(xùn)項目（基礎(chǔ)性的實訓(xùn)項目來自課程大綱需要掌握的內(nèi)容）外至少完成一個電子設(shè)計競賽項目。具體做法如下：首先是組建項目組。由不同年級學(xué)生組成一個項目組。項目組成員首先對項目進行整體分析，然后把項目分為幾個子項目，每個子項目由2—3人承擔。高年級學(xué)生完成高年級課程的實訓(xùn)內(nèi)容，低年級則完成與現(xiàn)階段對應(yīng)課程的實訓(xùn)內(nèi)容，或是交叉的內(nèi)容由高年級和低年級學(xué)生共同完成，更難的內(nèi)容則由教師協(xié)助學(xué)生一起完成，教師全過程參與項目的完成工作。其次是完成項目。項目的完成按照CDIO的四個步驟進行。1．項目的構(gòu)思項目雖然來自電子設(shè)計大賽的題目，但是學(xué)生拿到項目后還是要做一個社會調(diào)查，弄清楚該項目在社會生活中的應(yīng)用背景，寫一個調(diào)查報告。這一階段培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，從生活中發(fā)現(xiàn)問題并試圖解決的能力。2．項目的設(shè)計設(shè)計是整個項目完成的核心部分。在這一階段，首先要明確項目的任務(wù)要求，需要達到的各項技術(shù)指標。接下來各個子項目成員根據(jù)要求完成設(shè)計工作。這期間遇到知識準備不足時由教師協(xié)助解決或查閱資料后自行解決。子項目的設(shè)計完成后整個項目設(shè)計工作初步完成。之后用軟件進行仿真設(shè)計，檢驗整體方案的可行性，以及討論甄別各種設(shè)計方案的優(yōu)缺點，再根據(jù)出現(xiàn)的問題，各子項目成員對設(shè)計進行微調(diào)，直到找到最佳方案為止。這一階段主要培養(yǎng)學(xué)生的項目設(shè)計能力、理論用于實踐的能力以及合作能力。3．項目的實施項目的設(shè)計完成后，接下來就是項目的實施階段。學(xué)生需要根據(jù)設(shè)計方案選擇元器件在面包板上進行實際電路的連接與調(diào)試、測試，學(xué)習(xí)電路的故障分析方法，掌握在PCB板上的工藝制作流程。這一階段主要培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和合作能力。4．項目的運行項目完成后，學(xué)生要撰寫小論文，然后進行答辯。學(xué)生選出主講人，對項目的設(shè)計思路、工作原理、關(guān)鍵技術(shù)，在設(shè)計、實施階段中遇到的困難和解決方法以及系統(tǒng)電路存在的不足和改進的方向進行闡述。這階段主要培養(yǎng)學(xué)生的合作交流能力、書面表達能力等。在完成項目的過程中，低年級的同學(xué)得到了教師和高年級同學(xué)的及時指導(dǎo)，高年級的同學(xué)通過指導(dǎo)低年級的同學(xué)加深了對所學(xué)專業(yè)知識的理解，也慢慢學(xué)會了“教”的藝術(shù)，大家都從項目的完成過程中學(xué)會了合作的技巧，也增進了彼此的友誼。

（四）教學(xué)實施保障首先，由于項目的綜合性很強，項目的實施必須打破課堂的限制、班級的限制以及年級的限制，由年級不同的學(xué)生和教師組成項目組，由教師進行專項指導(dǎo)。其次，必須開放實驗室，讓學(xué)生可以在有時間的時候到實驗室進行工作；最后，項目組的教師對項目的實施過程進行全程跟蹤，了解項目的進度，進行及時的指導(dǎo)。

五、結(jié)語

電子技術(shù)類實訓(xùn)課程通過引入大學(xué)生電子設(shè)計競賽的內(nèi)容進行實訓(xùn)，打破班級、年級的限制，組建了由不同年級的學(xué)生構(gòu)成的項目組。項目組再按照學(xué)生的層次分成不同的小組，完成不同學(xué)習(xí)層次的子項目。在實訓(xùn)過程中，學(xué)生體驗了產(chǎn)品研發(fā)的四個階段，熟悉了產(chǎn)品的研發(fā)過程，對項目的開發(fā)不再陌生，為今后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。經(jīng)過訓(xùn)練，學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新思維能力、自主學(xué)習(xí)能力以及交流合作能力都得到明顯的提高。

參考文獻：

[1][4]顧佩華，包能勝，康全禮，等．CDIO在中國（上）[J].高等工程教育研究，2012（3）：24－40．

[2]胡占軍，張欣，董建榮，等．基于CDIO模式的項目教學(xué)實施方案[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2009（24）：55－58．

[3]徐娟玲．基于CDIO的國內(nèi)高職院校教學(xué)改革研究綜述[J].高等財經(jīng)教育研究，2019（3）：11－20．

[5]高志華．從大學(xué)生電子設(shè)計競賽探討實踐教學(xué)的改革[J].實驗室研究與探索，2000（1）：34－36．

[6]楊奕，徐鵬，彭小峰．電子設(shè)計競賽與實踐教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2013（4）：172－175．

作者：楊翠云 王艷玲 黃平 單位：桂林師范高等?？茖W(xué)校 物理與工程技術(shù)系