王志秦 張雅靜

摘要：模擬電子技術(shù)課程進(jìn)行了CDIO模式的改革，建立了以工程項(xiàng)目為背景的教學(xué)體系，課程內(nèi)容與現(xiàn)代電子工程技術(shù)相融合，采用實(shí)例化教學(xué)方法，結(jié)合現(xiàn)代化教學(xué)手段，采用多元化考核方式，增強(qiáng)了學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果得到了顯著提高。

關(guān)鍵詞：CDIO；模擬電子技術(shù)；工程項(xiàng)目

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）24-0223-02

一、CDIO工程教育

CDIO是項(xiàng)目工程教育國(guó)際合作組織在2004年創(chuàng)立的一種工程教育模式，這種教育模式是國(guó)際上工程教育改革的最新研究成果，CDIO表示構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行。該教育模式是以實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)到實(shí)際產(chǎn)品投產(chǎn)運(yùn)行的周期為核心，建立一體化相互支撐、有機(jī)結(jié)合的教育體系，讓學(xué)者主動(dòng)的并且以實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)有關(guān)工程項(xiàng)目的技術(shù)理論和經(jīng)驗(yàn)，目的為培養(yǎng)學(xué)生能夠綜合運(yùn)用理論知識(shí)，運(yùn)用實(shí)踐技能解決問題，具有創(chuàng)新能力、可持續(xù)發(fā)展能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。[1]該教育模式強(qiáng)調(diào)工程項(xiàng)目教育，以技術(shù)知識(shí)與學(xué)科理論為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生能夠具有研發(fā)新產(chǎn)品、研究新流程和新系統(tǒng)的能力。

二、模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

模擬電子技術(shù)課程是唐山學(xué)院的自動(dòng)化、電氣工程、電子信息、通信工程、測(cè)控技術(shù)等工科專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生以后所要學(xué)習(xí)的專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在培養(yǎng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)并具有創(chuàng)新能力等方面起著很重要的作用。模擬電子技術(shù)課程主要講述電子器件的性質(zhì)、工作原理和應(yīng)用電路，講述對(duì)于模擬信號(hào)的處理和模擬電子系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)。學(xué)生通過對(duì)模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)可以獲得模擬電路方面的基本理論知識(shí)和實(shí)踐操作技能，為以后數(shù)字電子技術(shù)課程系統(tǒng)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

該課程是繼電路原理課程之后的第一門專業(yè)性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，工程性和實(shí)踐性很強(qiáng)，所涉及的理論知識(shí)很抽象，學(xué)生初次接觸很難融匯貫通。例如對(duì)于反饋放大電路的分析，學(xué)生不知其應(yīng)用背景，很難理解電路的構(gòu)成方式。出現(xiàn)實(shí)際工程項(xiàng)目與理論算法相分離的情況，大多數(shù)學(xué)生只是掌握了基本理論和基本計(jì)算，但對(duì)于應(yīng)用性和設(shè)計(jì)性的問題不會(huì)解決。

在實(shí)踐過程中，學(xué)生大多只是掌握了基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，沒有掌握較為復(fù)雜的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，所學(xué)的理論知識(shí)不能融合到工程實(shí)踐中去，學(xué)生缺乏創(chuàng)造性和解決實(shí)際問題的能力。另外，傳統(tǒng)的授課模式和作業(yè)模式偏重理論計(jì)算和理論分析，而工程實(shí)際問題是允許進(jìn)行一定范圍內(nèi)的估算，或者定性分析，造成學(xué)生對(duì)于系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算、分析與實(shí)際工程相脫節(jié)，而且不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，模擬電子技術(shù)課程教學(xué)亟待深化改革，探索實(shí)踐。

三、CDIO模式的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)研究

1.CDIO模式課程體系。首先，制定工程教育模式的課程大綱。①大綱中將模擬電子技術(shù)理論教學(xué)內(nèi)容融合到工程開發(fā)實(shí)例中，加強(qiáng)對(duì)分立元件電路以及集成電路應(yīng)用能力的要求；②將由傳感器構(gòu)成的信號(hào)采集電路、信號(hào)調(diào)理電路、由集成運(yùn)放構(gòu)成的測(cè)量、隔離、濾波電路等測(cè)量電路引入到課程中；③針對(duì)不同專業(yè)特點(diǎn)，制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，比如對(duì)通信工程專業(yè)加強(qiáng)對(duì)電路頻率特性的分析要求，電子信息工程專業(yè)加強(qiáng)對(duì)信號(hào)處理電路的分析要求，測(cè)量控制技術(shù)專業(yè)加強(qiáng)對(duì)信號(hào)測(cè)量電路的分析要求；④增加了對(duì)小型電子系統(tǒng)的檢測(cè)與調(diào)試的內(nèi)容；5.增加了用仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行防真分析與設(shè)計(jì)能力的要求。

其次，采用工程教育模式的授課方式，通過分層次、多樣化的授課方式逐步引導(dǎo)學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；成立課外電子興趣小組，與教師的科研項(xiàng)目、企業(yè)需求相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)知識(shí)的創(chuàng)造和推理能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；鼓勵(lì)與指導(dǎo)學(xué)生參加電子競(jìng)賽，注重課內(nèi)講授與課外輔導(dǎo)的有機(jī)結(jié)合；教師成立科研學(xué)科競(jìng)賽小組，與學(xué)生構(gòu)成科研梯隊(duì)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新思維培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生逐步具備電子工程項(xiàng)目分析和設(shè)計(jì)開發(fā)的能力。

2.CDIO模式教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容包括半導(dǎo)體電子器件的基礎(chǔ)知識(shí)，分立元件構(gòu)成的放大電路的分析，集成運(yùn)放的應(yīng)用電路的分析等。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)學(xué)生的能力要求不再是注重理論分析，新的電子器件、電子芯片的產(chǎn)生使得電子系統(tǒng)性能越來越優(yōu)化，要求學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論的同時(shí)更要有工程實(shí)踐能力和工程設(shè)計(jì)能力。而傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)滯后于新型器件和新型技術(shù)的發(fā)展。所以，課程組對(duì)模擬電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，確定了以CDIO工程項(xiàng)目為主體的教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)中以工程項(xiàng)目的形式引入知識(shí)點(diǎn)，通過工程實(shí)例分析引出包含的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生先有對(duì)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，了解理論知識(shí)的工程背景，可以激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，使抽象的理論知識(shí)與具體的實(shí)例相結(jié)合。在傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加新器件、新集成電路的知識(shí)拓展，以適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展。實(shí)踐證明，以CDIO工程項(xiàng)目為主體的教學(xué)內(nèi)容更具先進(jìn)性，能夠使學(xué)生對(duì)模擬電子技術(shù)的知識(shí)理解得更深刻，達(dá)到了學(xué)以致用的效果。

3.CDIO模式教學(xué)方法。CDIO模式的模擬電子技術(shù)教學(xué)方法在三個(gè)方面進(jìn)行了改革：一是教學(xué)方式，二是實(shí)踐環(huán)節(jié)，三是考核方式。

教學(xué)方式以工程項(xiàng)目為核心，采用引入實(shí)例的教學(xué)法，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都以工程實(shí)例的方式引出，在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容結(jié)束后，運(yùn)用基本理論和方法去解決工程實(shí)例中存在的問題，強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)和能力[2]。例如，在講述放大電路知識(shí)點(diǎn)時(shí)，先以教室的音響控制設(shè)備為工程實(shí)例，讓學(xué)生對(duì)放大電路的應(yīng)用背景、信號(hào)的處理過程有感性的認(rèn)識(shí)，從而引出放大電路的具體理論分析。

實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)踐項(xiàng)目。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握基本器件、電路的使用及調(diào)試，數(shù)據(jù)計(jì)算和分析能力；綜合實(shí)踐項(xiàng)目為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，包括設(shè)計(jì)方案的制定、方案的仿真和實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力、工程設(shè)計(jì)能力和綜合實(shí)踐能力。

課程考核方式不僅注重理論知識(shí)的筆試考核，更注重實(shí)踐能力的實(shí)際操作考核。實(shí)行實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析考核一票否決制，實(shí)踐能力考核考查學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐的分析、設(shè)計(jì)和解決問題的能力，如果實(shí)踐能力考核不合格，則取消其理論考試的資格。調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，為理論知識(shí)的掌握和理解做好了鋪墊。理論考核中，加大綜合性、設(shè)計(jì)性題目的比例，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

4.CDIO模式的教學(xué)手段。課程講述的過程中使用了板書、多媒體和仿真技術(shù)相結(jié)合的方式。該課程的理論性很強(qiáng)、電路圖示多而復(fù)雜、工程實(shí)踐性很強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)很抽象[3]。利用多媒體技術(shù)手段進(jìn)行課程教學(xué)，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容采取不同的教學(xué)手段，使課堂教學(xué)內(nèi)容直觀、形象、具體，學(xué)生容易接受課程內(nèi)容，得到較好的評(píng)價(jià)，提高了講課的效率。

美國(guó)NI公司的Multisim的仿真軟件可以進(jìn)行模擬電路以及數(shù)字電路的仿真，功能非常強(qiáng)大，是能夠代替電子實(shí)驗(yàn)室中多種傳統(tǒng)儀器的虛擬電子實(shí)驗(yàn)室。利用仿真軟件建立虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，不依賴于實(shí)際器件、實(shí)驗(yàn)裝備，使學(xué)生很方便地了解各種電子器件的工作性能，建立各種應(yīng)用電路的模型，為設(shè)計(jì)實(shí)際電子系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。

利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，課堂教學(xué)與課外網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)相結(jié)合。我校與超星集團(tuán)合作，建立了核心課程的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。課程組教師制作了基于超星網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)共享資源，內(nèi)容有課程的教學(xué)大綱、習(xí)題庫、電子教案、微課視頻、習(xí)題測(cè)試等豐富的教學(xué)資源。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)學(xué)生可以靈活的利用教學(xué)資源對(duì)課程進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)學(xué)生可以利用課余時(shí)間和老師互動(dòng)交流，得到較好的學(xué)習(xí)效果。

四、總結(jié)

實(shí)踐表明，CDIO模式的模擬電子技術(shù)課程在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段各個(gè)方面都以工程項(xiàng)目為核心，以CDIO工程項(xiàng)目教育理念為指導(dǎo)核心，改進(jìn)了課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，利用了新型的教學(xué)方式，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐操作與分析能力、創(chuàng)造能力，取得了較好的教學(xué)效果。

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