基于CDIO模式下模拟电子技术课程教学改革与实践

于军

卓越工程师教育培养计划的主要目标是面向工业、面向世界、面向未来，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。近年来，课程组对模拟电子技术课程采用CDIO工程教育模式，在教学内容、课程体系、教学方法、实施过程等方面进行了一系列改革与实践，取得了初步成效和一些有益的成果，对其他课程起到了示范的作用。

一、模拟电子技术课程的特点

模拟电子技术是高等学校工科电气、电子信息类专业本科生的一门重要技术基础课程，具有自身的体系和很强的工程性与实践性。课程通过对常用电子器件、模拟电子电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下良好的基础。模拟电子技术课程涉及的内容多，理论性强，具有基础性、应用性和先进性。学生在学习时感到困难，出现理论教学与实践教学相分离，重视理论教学忽视实践教学，学生学完课程后，知识不知如何应用，造成学习效果差、学习积极性低等现象。课程教学亟待深化改革，探索实践。

二、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果，自2005年引入中国以来，短短几年对中国工程教育产生了深远的影响。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Imple⁃ment）、运行（Operate），以产品项目研发到产品项目运行的生命周期为载体，建立一体化的相互支撑和有机结合的课程体系，让学生以主动的、实践的方式学习工程项目的理论、技术与经验，其目的是培养学生综合运用知识和技能解决实际问题的能力、创新能力、团队合作精神和可持续发展能力。《CDIO教学大纲》和《CDIO标准》是实施CDIO工程教育模式两个最重要的指导性文件。《CDIO教学大纲》在“培养什么人”的问题上提出了工程教育人才培养的总目标：一是深入强调工程教育以技术知识与学科基础为根基；二是培养学生具备能够引领新产品、新流程和新系统的开发与运行的能力；三是培养学生能够理解科学与技术发展对社会的重要性、战略性以及对社会的影响。《CDIO标准》在“如何培养人”方面采用建构主义教育理论，通过CDIO的12条标准指引工程教育改革的实施方法，主要包含的内容有：工程背景（标准1）、课程发展（标准2、3、4）、设计实现经验和工作平台（标准5、6）、教学和学习方法（标准7、8）、高水平导师队伍建设（标准9、10）、评估（标准11、12）。CDIO工程教育模式与很多工程教育改革相比，是一个国际性较全面的、系统的工程教育改革模式。模拟电子技术是电气、电子信息类专业主要的基础课程，是学生必修的主干课程，是学生后续课程的基础，在培养学生基础知识、基本技能和创新能力方面起着重要的作用。因此针对课程的特点及目前教学中存在的问题，探讨CDIO工程教育模式下的模拟电子技术课程教学改革与实践，对培养学生的专业技能和工程实践能力具有十分重要的意义。

三、CDIO模式的教学内容

随着电子技术新器件、新技术、新方法的发展和实验设备的更新、换代，现有的模拟电子技术教学内容已不能满足学生和社会的需求，主要表现在：第一，注重理论分析，忽略工程性和实践性；第二，传统的教学内容陈旧，滞后于新器件、新技术的发展。此外，模拟电子技术课程的特点是学时少，内容覆盖面广，基本概念抽象，电路形式多样且难懂等。学生在学完后，普遍反映入门难，知识得不到应用，造成学习效果差、学习积极性不高等现象。为此，对模拟电子技术课程教学内容进行了改革，确定了以模拟电子技术的CDIO工程项目为教学内容，具体见130页表。

CDIO工程项目重在强调器件外部特性，淡化器件内部工作原理，注重教学内容的实用性和工程性，从传统的以教师为中心教给学生向以学生为中心学会学习转变，在讲授知识点时实施以工程项目为内容的教学模式。在实践环节中实施多层次、立体化教学模式；理论教学和实践教学有机结合，实现“教、学、做”一体化教学模式。CDIO工程项目使学生在基础知识的理解、工程思维、工程实践和解决问题的能力、团队协作意识等方面有了显著提高。

基于CDIO工程项目模拟电子技术的教学内容

四、CDIO模式的课程体系

CDIO工程教育模式坚持以学生为中心，以工程能力培养和素质教育为主线，夯实基础，拓宽专业，重视实践，培养能力，鼓励创新，理论教学与实践教学相结合，课内讲授与课外辅导相结合，共性教育与个性教育相结合，以相应配套政策制度为保障，努力培养具有实践能力和创新能力的卓越工程师人才，构建了多层次、多样化的课程体系，见下图。CDIO模式课程体系的优点是：采用分层次、多样化授课方式，针对不同的学生采取不同的方式，逐步引导学生以自学为主；注重理论教学与实践教学、课内讲授与课外辅导的有机结合；解决了共性教育和个性教育之间的矛盾；注重专业学习与素质教育、学习能力与创新思维培养的有机结合；培养学生逐步形成科学的思维方式、实事求是的科学作风、认真严谨的科学态度。

课程体系图

五、CDIO模式的教学方法

模拟电子技术授课在CDIO工程教育模式框架内进行，需将CDIO工程教育理念灵活地贯穿于整个教学活动中，要树立以学生为中心的教育理念，充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性。授课教师首先提出工程项目引导学生思考、研讨，倡导“做中学”的教学方法，增加工程实践动手机会，培养分析问题和解决问题的能力。在实施素质教育、推进教育现代化的过程中，模拟电子技术教育要跟上时代发展的步伐。为了使CDIO工程教育授课形式统一，教学行为规范，课程组教师课前要进行研讨，总结经验，找出重点和难点。在教学过程中，融入CDIO工程教育模式，以学生动手为主、教师辅导为辅的方式进行。

六、CDIO模式的教学手段

1.利用多媒体技术，使传统板书与现代教育技术相结合。模拟电子技术课程具有理论性强、数学推导多、电路图示多、实践性强、分析和设计手段新等特点。课程组教师自己动手制作电子教案，充分利用多媒体技术手段进行课程教学，课堂教学内容形象、直观、生动、活泼，激发了学生学习的积极性，提高了课堂效率。在课堂教学中传统板书和现代教育技术相结合，针对不同的教学内容采取不同的教学手段。

2.利用仿真技术，使理论教学与实践教学相结合。受实验设备、器材的限制，实践教学无法在课堂上正常进行，造成理论教学与实践教学相脱节。Multisim10是一个优秀的电子技术训练工具，是能够代替电子实验室中多种传统仪器的虚拟电子实验室。任课教师可以在课堂上一边讲解理论内容，一边通过Multisim10软件仿真向学生仿真电路功能，既加深学生对理论知识的理解，又解决了实验条件不足的困难。利用仿真软件构建虚拟实验环境，有利于学生掌握模拟电子技术电路设计和分析的方法技术，是培养学生工程意识和实践能力的重要手段。

3.利用网络技术，使课内教学与课外辅导相结合。在信息化、网络化社会的背景下，课程组教师采取研制开发和引进相结合的办法，建立基于校园网的模拟电子技术课程网络教学平台，内容包括课程信息、学习指导、电子教案、例题精解、练习思考、测试园地、教学讨论区、资料下载等丰富完整的教学资源。网络教学平台的建设为课程组教师组织网上教学和讨论、课外辅导和答疑提供了快速、便捷的手段，为开展教学研究、课程改革提供了平台。在CDIO工程教育模式框架内进行模拟电子技术课程教学，课程组教师要力图做到将网络教学平台与课堂教学有机结合，使课内教学与课外辅导有机结合，相互补充。

七、CDIO模式的实施过程

CDIO工程教育模式将理论教学与实践教学相结合，有效解决了理论教学与实践教学相脱节的问题，使学生在实践过程中发现问题、思考问题、分析问题、解决问题，体现了教学中学生的主体作用，有利于学生加深对理论知识的理解，提高综合实践能力和创新能力，能够充分调动学生学习的积极性、主动性，激发求知欲望，提高学习效率。教学过程为：项目要求—实物演示—分析任务—任务设计—任务实施—发现问题—完成项目/理论分析—评估总结。

实践证明，在模拟电子技术课程教学中采用的CDIO工程教育模式极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学习效率。CDIO工程教育模式有利于培养学生个人专业能力和素质、实践能力和创新能力、团队精神和沟通能力，为学生今后开展工作打下良好基础，将成为培养卓越工程师人才的有效途径。