基于CDIO模式的计算机组装与维护教学研究

蔡恒 高艳芬 生龙

摘要：《计算机组装与维护》是一门理论与实践并重的课程，特别注重学生实践能力的培养，而传统的教学模式已经不能满足课程教学需求。本文首先阐述CDIO工程教育模式的概念及理念，再对传统教学模式存在的问题进行分析，结合CDIO模式进行课程教学改革，有效地激发学生学习的热情，取得了很好的教学效果。

关键词：计算机;实践;CDIO;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）46-0167-02

一、引言

CDIO模式是由美国麻省理工学院等高校所组成的跨国研究组织所创立的工程教育理念，CDIO是由产品生命周期上的四个环节：构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）作为的载体开展教学和实践活动。[1]在教学过程中要求学生结合实际工程项目内容进行学习，把工程训练过程融入到课程教学中，围绕项目实施进行教学和实践设计，把多门理论课程通过项目联系起来，将课程理论与实践操作相结合，培养学生综合学习能力。CDIO模式的教育理念和体系，是当前工程教育领域的发展趋势，在工程类院校具有很好的推广示范作用。《计算机组装与维护》是一门实践性很强的课程，要求学生在学习过程中实际进行动手操作，本文重点研究将CDIO工程教育模式引入到《计算机组装与维护》课程中，进行教学改革，提升教学质量。

二、课程现状与存在的问题

《计算机组装与维护》是计算机类专业必修的专业基础课程，教学方法基本采用课上讲授理论知识，再进实验室进行实验操作完成验证过程的传统教学方法。《计算机组装与维护》是一门理论与实践并重的课程，需要学生掌握组装与维护的知识并能熟练完成相应的操作，以及对计算机常见故障的诊断和处理能力的培养，这靠传统的教学方法已经无法满足。传统教学方法下的《计算机组装与维护》课程主要存在以下问题：

1.计算机技术更新速度快，课程教材内容相对滞后，无法跟上计算机技术的高速发展。缺乏当前主流硬件产品的相关内容，计算机领域的新技术、新产品等内容涉及较少或基本没有。

2.理论与实践环节结合不够紧密，课上理论课下实验的教学方法，使理论与实践产生脱节，影响学生学习效果。

3.教学方式单一，没有根据教学过程中不同的技术内容进行教学设计，无法充分引导学生学习。

4.以讲授为主的教学方法，学生始终处于被动学习状态，教学效果不够理想。

5.考核方式以试卷为主，对实践操作环节重视程度不够，无法体现学生对课程内容的真正掌握程度。[2]

近几年来虽然进行了相关的教育教学改革，采用了一些新的教学模式和教学方法，但教学效果提升有限，没有从根本上改变课程教学效果不理想的情况。因此，引入CDIO工程教育模式对《计算机组装与维护》课程的教学改革有重要的现实意义。

三、CDIO模式在课程教学改革中的应用

将CDIO模式引入到《计算机组装与维护》课程教学中，主要目的是为了加深学生对专业理论知识的理解和培养学生的实践动手能力。针对传统教学方式中存在的问题，具体改革措施如下：

1.计算机技术发展很快，很多新技术、新产品在教材中涉及较少，这就需要任课教师整理收集相关资料，将这些内容制作成多媒体课件，作为教材讲授知识的补充，加强学生对计算机专业技术及相关应用方面的了解。购置一些计算机技术方面的新产品作为教具在课上展示，如：KINECT体感控制器、3D显示设备等，既可以开拓学生的视野，又可以提升学生对计算机专业技术的学习兴趣。要求任课教师掌握计算机发展趋势，随时把新技术、新产品更新到教学内容中，保证教学内容的新颖性和实用性。

2.打破传统教学过程中理论教学与实践教学分离的模式。比如在讲解CPU主频的课程内容中，频率对计算机性能的影响，只是摆出几组对比数据给学生看，学生很难理解不同年代、不同频率的CPU在性能上的差异具体有多少。像这样的课程内容就安排适合在实验室进行讲授，实现边学边做的教学模式，使讲解、演示、实践操作成为一个整体，教师在讲解并进行操作的过程中，学生可完成同步操作，在激发了学生的学习兴趣的同时，教学效果也得到了显著的提高。

3.合理设计教学项目，针对不同的知识点，要进行相应的方案设计。在每个教学单元内用项目引导学生，通过完成项目来学习相关理论知识，将原有被动的听课学习变为以实践操作为主的主动学习，对相关技术知识的学习更加深入、系统。

4.考核也应理论与实践并重，除了以试卷的形式考查学生对理论知识的掌握程度外，对课程中每个实践项目操作过程及完成情况对学生进行评价，加强实践环节考核的比重，最终成绩与每次项目完成情况相关联，使学生认识到不能靠期末突击复习，而是要认真上好每一次课，认真完成每一个项目。学生在课程学习完成时能真正掌握相关技术知识，避免出现只会空谈理论不会动手操作的高分低能型“人才”。[3]

下面介绍一个课程实训项目实例：CPU超频测试和计算机性能对比测试

这个课程实训项目的目的是通过对CPU进行超频测试让学生学习CPU主频对计算机性能的影响以及主频、倍频、外频之间的关系，学习BIOS基本设置方法，认识计算机构成，测试、比较不同年代的计算机性能，并分析造成性能差异的主要原因。测试软件分别使用Super PI、Everest和HDTunePro，其中Super PI用来测试CPU完成π的100万位计算所花费的时间，时间越短表示CPU性能越好;Everest可以用来测试CPU和内存的性能，得分越高性能越好;HDTunePro用来测试硬盘读取速度，数值越高越好。

课程实训项目操作步骤是先进行BIOS设置，记录在分别超频0%、10%、20%、30%、40%情况下，计算机性能的变化情况，并分析原因;然后2008、2011和2014年3个时间节点的主流计算机硬件，进行性能测试，比较并分析整体性能提升的主要原因，以及主要部件发展的快慢和制约整体性能提升的瓶颈。分析测试所得数据并解答以下问题：

1.超频对哪些器件性能提升较大，对哪些器件性能提升较小或是没有提升，为什么？

2.影响超频稳定性的主要因素有哪些？

3.近几年计算机哪些器件性能提升较大，哪些器件性能提升较小，为什么？

4.影响计算机性能的主要因素是什么，计算机系统的瓶颈在哪里？

通过完成该实训项目，在项目中对这些数据的测试及分析，学生可以认识到CPU主频对计算机性能的影响，超频在带来性能提升的同时也会使系统稳定性下降，会引起死机、蓝屏（超频约30%）甚至无法开机（超频约40%）的情况;并可了解近些年计算机硬件的发展情况及发展趋势。在实践操作中完成这些知识点的学习，学生对计算机性能的认识更为直观，对知识的学习更深入，掌握更牢固。

四、结语

根据《计算机组装与维护》课程理论与实践并重的特点，结合CDIO工程教育模式通过对课程内容、教学方法、教学资源等方面的改革与实践，取得了较好的教学效果。实践表明，运用CDIO模式合理进行教学项目设计可以更好地激发学生学习的热情，提高自主学习的能力，提高他们将理论运用到实践中的能力，特点是对学生综合素质有较大的提升。运用CDIO模式的课程教学改革还将继续进行下去，并可在相关专业课程中进行应用推广。

参考文献：

[1]李竹林，张根耀，王文发，许淳.基于CDIO的计算机专业课程教学改革与效果分析[J].计算机教育，2014，（16）：64-66.

[2]李珍香.基于CDIO模式的计算机硬件课程群实验教学[J].计算机教育，2015，（1）：61-64.

[3]何颖.基于CDIO模式的计算机硬件系列课程的改革与实践[J].科技信息，2013，（26）：287-288.