基于CDIO教学模式的“高频电子线路”课程研究

谭菲菲，张 杰，马文英

（成都信息工程大学，四川 成都 610225）

基于CDIO教学模式的“高频电子线路”课程研究

谭菲菲，张 杰，马文英

（成都信息工程大学，四川 成都 610225）

“高频电子线路”是一门理论和实践性都很强的课程。学生普遍反映学习兴趣不高、学习难度大等问题。文章以CDIO教学模式为指导，针对“高频电子线路”的教学现状从几个方面进行教学改革，详细阐述了实施方法和所取得的成效。

CDIO；高频电子线路；实施方法

习近平总书记在十九大报告中指出，“创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。加强国家创新体系建设，必须深化科技体制改革，建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系。”高等工程教育则为这一技术创新体系提供理论基础和人才储备。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革中的最新成果[1]。它最早由麻省理工学院提出[2]，在加拿大、新加坡等多国大学中得到了实施和推广。2005年引入中国，在清华大学、汕头大学、成都信息工程大学等高校实施，并做了大量的研究和工作，取得了显著的成绩[3-4]。

CDIO教学模式提供了一种方法论，并没有一个适用于各专业和课程的执行标准。所以将CDIO教育模式应用到“高频电子线路”课程教学中指导课程改革，需要结合课程的教学特点。

“高频电子线路”是通信工程专业和电子类专业学生的一门重要专业基础课程。这门课程涵盖的基础知识点理论性较强，电路类别较多且组成方式灵活，因而实践性也较强[5-6]。所以学生普遍反映本门课程学习难度大，缺乏兴趣，最终的教学效果也不尽人意。

在CDIO教学模式的指导下，我们将传统的“理论学习—实验操作”的教学模式，改革为“实训演练—理论学习—实验操作—设计报告”的新型教学模式。这样的教学改革，有意识地增加了实践、设计和反思等环节，可以进行3个方面的改善：（1）调剂枯燥的理论学习状态，提高兴趣和主动性；（2）以理论服务实践，实践促进理论，达到融会贯通；（3）提高动手能力以及分析解决问题的能力。

1 CDIO工程教育概念

CDIO工程教育模式即将构思（Conceiving）、设计（Design）、实施（Implement）和操作（Operating）4个环节对应到学生的培养计划中，逐年开设相应的专业课程，循序渐进地培养学生的4项能力。CDIO培养计划可以如表1所示。

表1 CDIO培养计划表

CDIO工程教育模式是一种全新的教育理念，将“做中学”与“基于项目的教育和学习”有机结合到课程中。已有的教学改革成果表明，各门课程出勤率、平均成绩以及课程设计、毕业设计质量均有明显提高。

2 提倡理论与实践深度结合

以面向成都信息工程大学通信工程专业学生开设的“高频电子线路”课程为例，它是核心必修课程。这门课程包括的主要内容有：高频功率放大电路、正弦波振荡电路、线性频谱搬移电路、角度调制与解调电路和反馈控制电路等内容。授课安排为每周4个学时理论课程，理论课程结束后加8学时的实验课程，共计56个学时。这是典型的“理论学习—实验操作”教学模式，也是许多工科专业课程常用的教学模式。理论与实践分离使得教学活动简单易实现，学生也可以专注于正在进行中的课程。这对于学习自觉性较高的学生来说，是一种比较有效率的教学模式。但是对于“高频电子线路”课程来说，学生普遍反映理论学习难度大，课堂教学内容枯燥，难以提高学习兴趣。所以我们将实验教学内容提早引入到课堂教学中，使被动学习变为主动学习，把理论知识即时转化为具体的电路设计，让学生体验到可设计、可操作、可实现的学习成果。

所以，我们在教材的每个章节都增加了具体的技术实践内容。以“谐振与小信号选频放大电路”章节为例，技术实践环节要求根据本章节的内容，简单设计和分析计算一个单级单LC并联谐振回路的谐振放大器电路，可使用计算机辅助分析仿真软件实现。需要设计出具体的电路，给出元器件参数，对电路进行总体分析和说明，以及观察波形图。章节实验的目的是运用和巩固本章节的知识，所以电路的设计要求比较简单，主要锻炼学生分析问题，解决问题和运用理论知识的能力。课堂上教师进行设计举例，启发学生的思路，尤其是对课堂内容掌握程度较低的同学可以起到强化的作用。课后学生自行设计实现，从而锻炼学生分析问题、解决困难的能力。改革前后的实验内容设置对比如表2所示。

表2 实验内容对比

通过改革前后的实验内容对比，可以看到在原有的实验项目基础上，新增了5类基础电路的设计分析实验。每项新增实验为0.5个学时，主要在理论课堂教学中，由教师进行演示说明，学生课后完成实验。我们分别在两堂知识点难度相当的课堂上布置随堂作业，其中一堂增加实验教学内容，随堂作业的正确率为90%，另一个课堂的随堂作业正确率仅有70%。这说明在有演示实验的课堂教学中，学生学习的积极性明显高于仅讲授理论知识的时候。

3 培养学生问题分析能力

教材和课堂中的技术实践部分会提供实例供学生参考，因为其主要教学目的是提高学生的动手能力。为了培养学生的问题分析能力和检验技术实践的学习效果，我们在课程中期布置开放性专业课题，让学生根据兴趣自主选择完成。考查方式是提交书面报告，分为以下5个内容：报告主题、解决的问题、主要内容（分小点阐述）、结论及心得体会。例如，学生选择“高频功率放大器的设计”这一课题，需要完成以下几个步骤才能形成最终的报告：（1）首先要广泛地查阅科技文献、书籍等资料，更多地了解高频功率放大器的特点、分类和主要技术指标。（2）自己动手设计和调试电路。（3）对设计电路的输出结果进行分析和总结。（4）总结、分享完成课题的心得。

4 实践报告结果分析

我们布置的是开放性课题，这样可以适应学习能力在各个层次的学生。提交的学习报告中，部分心得体会可以很好地反映学生学习态度的变化和收获。共收到79份学习报告，学生自我认知情况如表3所示。

表3 完成开放性课题后学生的自我认知情况

根据结果可以看到，接近70%的学生认为自主学习能力、对课程的理解和兴趣得到了提高，这说明学生主动学习的积极性和自我反省、总结的意识得到了提高。80%的学生收获了课堂内不能学到的新知识，这是学生自主学习的必然结果。55%的学生认为提高了自己的动手能力，而不这样认为的学生，是因为选择的偏向理论知识的课题。我们更希望学生拥有理论联系实践的能力，所以需要加强CDIO理论建设，注重对学生实践能力的引导和培养。

[1] 银光球，张福江.基于CDIO机械本科课程教学改革探索与实践[J].教育教学论坛，2017（29）：152-154.

[2] 杨军，税文兵.基于CDIO教育模式的物流成本管理课程改革探讨[J].物流工程与管理，2017（10）：142-143.

[3] 顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO—汕头大学工程教育人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.

[4] 顾佩华，胡文龙，陆小华，等.从CDIO在中国到中国的CDIO：发展路径、产生的影响极其原因研究[J].高等工程教育研究，2017（1）：24-43.

[5] 孙雷明.高频教学中的仿真工具应用探讨[J].教育教学论坛，2014（28）：184.

[6] 刘雪亭.抓住“相似”点学高频[J].科教文汇，2009（2）：124.

Study on “High Frequency Circuit” course based on CDIO teaching mode

Tan Feifei, Zhang Jie, Ma Wenying
（Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China）

The “High Frequency Circuit” is a course with strong theory and practice. Students generally re fl ect the learning interest is not high, dif fi cult learning and other issues. This paper launches teaching innovation from several aspects aiming at the current education condition under the guidance of the CDIO teaching mode. The implementation methods and the results achieved are described in detail.

CDIO; high frequency circuit; implementation methods

谭菲菲（1989— ），女，四川成都人，讲师，博士；研究方向：无线能量传输。