鄭 瑤

（梧州學(xué)院，廣西 梧州 543002）

CDIO工程教育模式對(duì)電工電子課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的啟示

鄭 瑤

（梧州學(xué)院，廣西 梧州 543002）

結(jié)合CDIO工程教育模式與工程素質(zhì)的培養(yǎng)，對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程進(jìn)行改革嘗試，從開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、基于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)方法等方面進(jìn)行。以學(xué)生為主體，因材施教，提高該專業(yè)學(xué)生的CDIO能力。

CDIO；電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；開(kāi)放實(shí)驗(yàn)；項(xiàng)目式教學(xué)

1 電工電子課程教學(xué)改革的需要

1.1 梧州學(xué)院電工電子類專業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

結(jié)合梧州市的產(chǎn)業(yè)特色和地理位置特點(diǎn)，梧州學(xué)院設(shè)置了電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)等應(yīng)用型專業(yè)，為梧州市及其周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需要，培養(yǎng)大量技術(shù)型、應(yīng)用型、實(shí)踐型的工程人才。為了讓“企業(yè)招到合適的人才，學(xué)生找到合適的工作”，創(chuàng)新工程人才的大量需求為梧州學(xué)院的發(fā)展提供了極佳的發(fā)展機(jī)遇，但如何培養(yǎng)合格的高等工程技術(shù)人才也是梧州學(xué)院電子類專業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。

1.2 傳統(tǒng)教育模式下學(xué)生工程素質(zhì)的不足

電工電子專業(yè)是工科類，畢業(yè)生大多走向產(chǎn)業(yè)，就業(yè)于與電子產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、營(yíng)銷等崗位。但是，大多畢業(yè)生就業(yè)后不能很快地走上工程師的崗位，主要原因是技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)的相關(guān)知識(shí)和能力比較欠缺，理論聯(lián)系實(shí)際的能力不夠，跨學(xué)科理論綜合運(yùn)用的知識(shí)不足，實(shí)際動(dòng)手能力比較差，還有語(yǔ)言文字的表達(dá)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)調(diào)能力比較弱等。如何改變畢業(yè)生不適應(yīng)企業(yè)需求的現(xiàn)狀？答案是：需要大力加強(qiáng)學(xué)生的工程素質(zhì)培養(yǎng)，大幅提高他們的工程素質(zhì)。

工程素質(zhì)的培養(yǎng)應(yīng)該是高等工程教育的重要內(nèi)容，工程素質(zhì)的形成不僅是知識(shí)的簡(jiǎn)單綜合，而是一個(gè)復(fù)雜的漸進(jìn)過(guò)程，不僅需要不斷充實(shí)理論知識(shí)，還要經(jīng)常從事工程實(shí)踐活動(dòng)，將不同學(xué)科的知識(shí)融合在工程活動(dòng)中，創(chuàng)造出有益的結(jié)果[1]。

1.3 課程改革本身的需求

隨著電工電子技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，電工電子課程的教學(xué)內(nèi)容不斷地?cái)U(kuò)充，但電子類教學(xué)學(xué)時(shí)卻是有限的，面對(duì)有限的學(xué)時(shí)和不斷膨脹的教學(xué)內(nèi)容，如何以工程素質(zhì)培養(yǎng)為目的，讓學(xué)生從繁瑣、枯燥的理論學(xué)習(xí)中解放出來(lái)，為用而學(xué)？筆者認(rèn)為必須改革教學(xué)模式與手段，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的改造。

2 CDIO工程教育模式概述

2.1 什么是CDIO？

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式來(lái)學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[1]。CDIO理念提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實(shí)施指引（包括培養(yǎng)計(jì)劃、教學(xué)方法、學(xué)生考核及學(xué)習(xí)構(gòu)架）以及實(shí)施過(guò)程和結(jié)果檢驗(yàn)的12條標(biāo)準(zhǔn)，具有可操作性[1]。

2.2 CDIO與工程素質(zhì)的培養(yǎng)

基于CDIO工程教育模式，電工電子專業(yè)需要進(jìn)行課程教學(xué)改革，以學(xué)生個(gè)性發(fā)展為核心，創(chuàng)造虛擬的工程職業(yè)環(huán)境，以能力培養(yǎng)為目的，把教學(xué)分解成彼此聯(lián)系的若干個(gè)項(xiàng)目，對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行“項(xiàng)目式教學(xué)”改革[2]。學(xué)生在完成一個(gè)個(gè)項(xiàng)目的過(guò)程中，從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到解決問(wèn)題，逐步培養(yǎng)克服困難的毅力，提高主動(dòng)學(xué)習(xí)、收集信息的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作等（CDIO），實(shí)現(xiàn)課程的“做中學(xué)”，提高學(xué)生的工程能力[2]。

3 CDIO工程教育模式下的電工電子實(shí)驗(yàn)類課程改革嘗試

3.1 以學(xué)生為主體，因材施教的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

電工電子類課程的特色是實(shí)踐性比較強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有比較大的比重。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行改革，并能充分利用實(shí)驗(yàn)室的空間與資源，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和工程素質(zhì)方面起到很好的作用。

3.1.1 開(kāi)放的空間與時(shí)間[3]

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的模式按時(shí)間可以分為：定時(shí)開(kāi)放、預(yù)約開(kāi)放和全天開(kāi)放這三種。

（1）定時(shí)開(kāi)放。實(shí)驗(yàn)室按照實(shí)驗(yàn)課程的排課安排，在固定時(shí)間對(duì)班級(jí)開(kāi)放。

（2）預(yù)約開(kāi)放。由學(xué)生向?qū)嶒?yàn)室提出申請(qǐng)，申請(qǐng)包括完成該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所使用的實(shí)驗(yàn)儀器、元件清單、實(shí)驗(yàn)時(shí)間等具體要求，由實(shí)驗(yàn)室具體安排時(shí)間向?qū)W生開(kāi)放。

（3）全天開(kāi)放。學(xué)生可以隨時(shí)進(jìn)入開(kāi)放的各個(gè)實(shí)驗(yàn)室，只需要在門(mén)口登記姓名、班級(jí)和學(xué)號(hào)等相關(guān)信息。

不同的實(shí)驗(yàn)室可以選擇不同的模式進(jìn)行開(kāi)放。比如軟件實(shí)驗(yàn)室、電子制作中心等不需要教師的專業(yè)輔導(dǎo)，可以選擇全天開(kāi)放或定時(shí)開(kāi)放，學(xué)生可以自行完成課堂中未完成的項(xiàng)目，或者進(jìn)行自選項(xiàng)目的研究。電工實(shí)驗(yàn)室、信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室等需要教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備，審核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，可以選擇預(yù)約開(kāi)放的方式，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，教師還需檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告或設(shè)計(jì)報(bào)告，并將此作為實(shí)驗(yàn)考核的一項(xiàng)依據(jù)。

3.1.2 開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

以學(xué)生為主體，根據(jù)學(xué)生自身能力的不同情況，因材施教?？砂褜?shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為兩種類型、三個(gè)層次。兩種類型是指課堂實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)，三個(gè)層次是指驗(yàn)證型—設(shè)計(jì)綜合型—?jiǎng)?chuàng)新型。

（1）兩種類型。課堂實(shí)驗(yàn)主要包括驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和部分設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容屬于實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃內(nèi)，要求每一個(gè)同學(xué)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。課外實(shí)驗(yàn)屬于教學(xué)計(jì)劃外，學(xué)生自行選擇一個(gè)到若干個(gè)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以設(shè)計(jì)綜合型和創(chuàng)新型為主。

（2）三個(gè)層次。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)主要是就理論課程的某些定理、現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的具體步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí)，學(xué)生還需要掌握電子儀器的使用方法，熟悉常用電子電路，掌握電子測(cè)量的常用方法。設(shè)計(jì)綜合型實(shí)驗(yàn)可以由教師提出一些小型的設(shè)計(jì)性課題，給出實(shí)驗(yàn)要求、設(shè)計(jì)參數(shù)，并加以適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，自由選擇實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)提出的設(shè)計(jì)要求則更貼近實(shí)際，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力要求也更高。例如智能小車(chē)的設(shè)計(jì)、精密恒壓源的設(shè)計(jì)等。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是課程計(jì)劃外內(nèi)容，主要是對(duì)有興趣、有自主完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑢W(xué)開(kāi)設(shè)。教師安排培訓(xùn)并進(jìn)行適當(dāng)輔導(dǎo)，但主要由學(xué)生自主完成。

例如，在“數(shù)字電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程中，教師提出設(shè)計(jì)一個(gè)全加器，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，可以選擇分立元器件（如邏輯門(mén)電路與非門(mén)，異或門(mén)等）或集成芯片（如74138、74151等）兩種方式來(lái)完成設(shè)計(jì)。但是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式是根據(jù)理論教學(xué)進(jìn)度，先完成分立元器件實(shí)現(xiàn)包括全加器在內(nèi)的某些邏輯功能，然后用集成芯片實(shí)現(xiàn)全加器或其他邏輯函數(shù)，前后屬于兩個(gè)完全分離的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生只是單純地完成驗(yàn)證，對(duì)前后兩個(gè)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有新的認(rèn)識(shí)。顯然，現(xiàn)在把全加器作為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)分離元器件的使用和集成芯片的使用孰優(yōu)孰劣、孰簡(jiǎn)孰煩有一個(gè)清晰的對(duì)比。在設(shè)計(jì)綜合型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。比如，實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路、制定實(shí)驗(yàn)方案步驟，自行準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作。在這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生就必須在實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，查閱相關(guān)資料，精心準(zhǔn)備，這樣做起實(shí)驗(yàn)來(lái)也就心中有數(shù)，最后分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有理有據(jù)。

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已在部分實(shí)驗(yàn)室展開(kāi)，實(shí)踐表明教學(xué)效果良好。在與學(xué)生座談時(shí)，不少同學(xué)反映這種教學(xué)模式既能充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，又能主動(dòng)學(xué)習(xí)，有效的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有助于他們更好地理解理論知識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)技能，為今后的實(shí)習(xí)和就業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。有關(guān)專業(yè)的教師也感覺(jué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)大賽中，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力比以往有了很大的提高。

3.2 建立CDIO工程教育環(huán)境，開(kāi)展基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

CDIO模式的第一準(zhǔn)則告訴我們應(yīng)把工程師職場(chǎng)環(huán)境作為工程教育的環(huán)境，而不是“內(nèi)容”[3]，在教育過(guò)程中應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生以下能力：

（1）獲取知識(shí)的能力（自學(xué)）

（2）運(yùn)用知識(shí)的能力（解決問(wèn)題）

（3）共享知識(shí)的能力（團(tuán)隊(duì)合作）

（4）發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力（創(chuàng)新）

（5）傳播知識(shí)的能力（交流溝通）

將以上能力作為促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的因素和學(xué)以致用的方向。具體實(shí)施辦法是開(kāi)展基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容包括基礎(chǔ)層次和高級(jí)層次?；A(chǔ)層次是使本專業(yè)學(xué)生掌握最基本的工程能力，高級(jí)層次則是可以讓學(xué)生了解社會(huì)，理論聯(lián)系實(shí)際，是培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的重要途徑[2]。無(wú)論哪種層次的項(xiàng)目設(shè)計(jì)都應(yīng)讓學(xué)生從最初的構(gòu)思設(shè)計(jì)開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)階段，使學(xué)生逐步學(xué)習(xí)工程科學(xué)知識(shí)、設(shè)計(jì)和制作產(chǎn)品的能力。這種設(shè)計(jì)制作活動(dòng)有時(shí)可能要涉及一門(mén)以上的課程，因此對(duì)學(xué)生的要求會(huì)更高。實(shí)踐項(xiàng)目的選擇上最好來(lái)自于產(chǎn)業(yè)第一線，是真刀真槍的項(xiàng)目，而不是“假題真做”。[2]因?yàn)槠髽I(yè)的項(xiàng)目更實(shí)際，包含更多的信息，可讓學(xué)生學(xué)到許多技術(shù)之外的東西，如管理、成本、市場(chǎng)、溝通、團(tuán)隊(duì)合作等。或者還可以做一些企業(yè)做過(guò)的項(xiàng)目、學(xué)生自選的有意義的項(xiàng)目、面對(duì)社會(huì)和市場(chǎng)有價(jià)值的項(xiàng)目或其他來(lái)源的項(xiàng)目。

3.3 實(shí)施基于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)體系與形式多樣的考核方法

學(xué)生學(xué)習(xí)考核是對(duì)每個(gè)學(xué)生所取得的具體學(xué)習(xí)成果進(jìn)行考查，也是檢驗(yàn)學(xué)期教學(xué)效果的一個(gè)重要手段。但傳統(tǒng)的教學(xué)課堂中，考核往往就是考試，“一考論成敗”。只關(guān)注結(jié)果的考核評(píng)價(jià)具有較濃的功利色彩，學(xué)生只需要按照教師要求完成相應(yīng)的任務(wù)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中僅是接受知識(shí)而無(wú)法真正培養(yǎng)工程應(yīng)用能力。因此，考核評(píng)價(jià)不僅要看學(xué)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，更要重視得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過(guò)程。比如，在課程中分階段按課題任務(wù)或進(jìn)度來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證每一個(gè)評(píng)價(jià)階段都能讓學(xué)生明確已完成的內(nèi)容、未完成的內(nèi)容、方案的制定改進(jìn)等。另外，根據(jù)課堂內(nèi)實(shí)驗(yàn)完成情況，課堂外設(shè)計(jì)綜合型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的參與項(xiàng)目數(shù)以及完成情況，對(duì)每一位同學(xué)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中給予學(xué)生評(píng)價(jià)，并獲得相應(yīng)的反饋，這樣有利于學(xué)生從全局性的角度而不是以個(gè)人得分高低去看待學(xué)習(xí)[4]。

考核形式也可以多種多樣，靈活科學(xué)。根據(jù)課程特點(diǎn)，除了可以采取常用的閉卷考試以外，還要引用其他合理的考試形式，如開(kāi)卷考試、寫(xiě)論文、面試、實(shí)際操作以及筆試加操作、筆試加面試等，還可以利用計(jì)算機(jī)仿真功能給出一些設(shè)計(jì)型考題，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上完成設(shè)計(jì)過(guò)程并通過(guò)仿真得到結(jié)果，考查學(xué)生對(duì)本學(xué)科知識(shí)的綜合掌握能力。在考題選定上還可以采用抽簽定考題（包括實(shí)際操作題和計(jì)算機(jī)仿真題），避免了死記硬背、全班雷同的弊端。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程教育是一種先進(jìn)的教育理念和人才培養(yǎng)模式，目前國(guó)內(nèi)外很多高校已經(jīng)在實(shí)施和推廣工程教育改革。為了推動(dòng)梧州學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，加強(qiáng)電工電子類學(xué)生的工程實(shí)踐技能，重要的是要建立一套完整的、面向現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的教學(xué)課程體系，結(jié)合工程訓(xùn)練開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)教師自身要加強(qiáng)CDIO能力，教師更應(yīng)成為學(xué)生心目中的工程師榜樣。

[1]王天寶.實(shí)施CDIO全面推進(jìn)我校教育教學(xué)改革[J].成都信息工程學(xué)院校報(bào),2009.3（4）．

[2]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008（3）：1-9．

[3]翟福存,巨輝.CDIO理念下培養(yǎng)現(xiàn)代工程師的原則和措施[J].高校教育研究,2008（12）：90-94．

[4]袁旦,蘇志強(qiáng),錢(qián)慧娜.CDIO模型的理念對(duì)工程類大學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)的啟示[J].中國(guó)高等教育評(píng)估,2008（4）：67-69．

G642

A

1673-8535（2011）06-0105-04

2011-09-12

梧州學(xué)院教改項(xiàng)目（wyjg2008C005）

鄭瑤（1980-），女，湖北宜昌人，梧州學(xué)院電子信息工程系教師，研究方向：電路與系統(tǒng)。

高 堅(jiān)）