CDIO模式下模拟电子技术课程教学研究

王志秦 张雅静

摘要：模拟电子技术课程进行了CDIO模式的改革，建立了以工程项目为背景的教学体系，课程内容与现代电子工程技术相融合，采用实例化教学方法，结合现代化教学手段，采用多元化考核方式，增强了学生的工程应用能力和创新能力，教学质量和教学效果得到了显著提高。

关键词：CDIO；模拟电子技术；工程项目

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）24-0223-02

一、CDIO工程教育

CDIO是项目工程教育国际合作组织在2004年创立的一种工程教育模式，这种教育模式是国际上工程教育改革的最新研究成果，CDIO表示构思、设计、实施、运行。该教育模式是以实际项目开发到实际产品投产运行的周期为核心，建立一体化相互支撑、有机结合的教育体系，让学者主动的并且以实践的方式学习有关工程项目的技术理论和经验，目的为培养学生能够综合运用理论知识，运用实践技能解决问题，具有创新能力、可持续发展能力以及团队协作能力。[1]该教育模式强调工程项目教育，以技术知识与学科理论为基础，培养学生能够具有研发新产品、研究新流程和新系统的能力。

二、模拟电子技术课程的教学现状

模拟电子技术课程是唐山学院的自动化、电气工程、电子信息、通信工程、测控技术等工科专业的必修专业基础课程，是学生以后所要学习的专业课程的基础，在培养学生掌握基础知识并具有创新能力等方面起着很重要的作用。模拟电子技术课程主要讲述电子器件的性质、工作原理和应用电路，讲述对于模拟信号的处理和模拟电子系统的分析、设计。学生通过对模拟电子技术课程的学习可以获得模拟电路方面的基本理论知识和实践操作技能，为以后数字电子技术课程系统的学习打下良好的基础。

该课程是继电路原理课程之后的第一门专业性较强的技术基础课程，工程性和实践性很强，所涉及的理论知识很抽象，学生初次接触很难融汇贯通。例如对于反馈放大电路的分析，学生不知其应用背景，很难理解电路的构成方式。出现实际工程项目与理论算法相分离的情况，大多数学生只是掌握了基本理论和基本计算，但对于应用性和设计性的问题不会解决。

在实践过程中，学生大多只是掌握了基本的验证性实验，没有掌握较为复杂的综合性、设计性实验，所学的理论知识不能融合到工程实践中去，学生缺乏创造性和解决实际问题的能力。另外，传统的授课模式和作业模式偏重理论计算和理论分析，而工程实际问题是允许进行一定范围内的估算，或者定性分析，造成学生对于系统参数计算、分析与实际工程相脱节，而且不能激发学生的学习兴趣。因此，模拟电子技术课程教学亟待深化改革，探索实践。

三、CDIO模式的模拟电子技术课程教学研究

1.CDIO模式课程体系。首先，制定工程教育模式的课程大纲。①大纲中将模拟电子技术理论教学内容融合到工程开发实例中，加强对分立元件电路以及集成电路应用能力的要求；②将由传感器构成的信号采集电路、信号调理电路、由集成运放构成的测量、隔离、滤波电路等测量电路引入到课程中；③针对不同专业特点，制定相应的教学计划，比如对通信工程专业加强对电路频率特性的分析要求，电子信息工程专业加强对信号处理电路的分析要求，测量控制技术专业加强对信号测量电路的分析要求；④增加了对小型电子系统的检测与调试的内容；5.增加了用仿真软件对电路进行防真分析与设计能力的要求。

其次，采用工程教育模式的授课方式，通过分层次、多样化的授课方式逐步引导学生，增强学生自主学习的能力；成立课外电子兴趣小组，与教师的科研项目、企业需求相结合，培养学生对技术知识的创造和推理能力，培养学生的团队协作能力；鼓励与指导学生参加电子竞赛，注重课内讲授与课外辅导的有机结合；教师成立科研学科竞赛小组，与学生构成科研梯队，加强学习能力与创新思维培养的有机结合，使学生逐步具备电子工程项目分析和设计开发的能力。

2.CDIO模式教学内容。传统的模拟电子技术教学内容包括半导体电子器件的基础知识，分立元件构成的放大电路的分析，集成运放的应用电路的分析等。随着现代电子技术的发展，对学生的能力要求不再是注重理论分析，新的电子器件、电子芯片的产生使得电子系统性能越来越优化，要求学生在掌握基础理论的同时更要有工程实践能力和工程设计能力。而传统的教学内容已经滞后于新型器件和新型技术的发展。所以，课程组对模拟电子技术课程教学内容进行了改革，确定了以CDIO工程项目为主体的教学内容。在教学中以工程项目的形式引入知识点，通过工程实例分析引出包含的各个知识点，让学生先有对知识的感性认识，了解理论知识的工程背景，可以激发学习动力，使抽象的理论知识与具体的实例相结合。在传统的教学内容的基础上增加新器件、新集成电路的知识拓展，以适应现代电子技术的发展。实践证明，以CDIO工程项目为主体的教学内容更具先进性，能够使学生对模拟电子技术的知识理解得更深刻，达到了学以致用的效果。

3.CDIO模式教学方法。CDIO模式的模拟电子技术教学方法在三个方面进行了改革：一是教学方式，二是实践环节，三是考核方式。

教学方式以工程项目为核心，采用引入实例的教学法，每个知识点都以工程实例的方式引出，在每个知识点内容结束后，运用基本理论和方法去解决工程实例中存在的问题，强化学生的工程意识和能力[2]。例如，在讲述放大电路知识点时，先以教室的音响控制设备为工程实例，让学生对放大电路的应用背景、信号的处理过程有感性的认识，从而引出放大电路的具体理论分析。

实践环节包括课内实验与综合实践项目。课内实验为验证性实验，主要培养学生掌握基本器件、电路的使用及调试，数据计算和分析能力；综合实践项目为综合性、设计性实验，包括设计方案的制定、方案的仿真和实现，培养学生的系统思维能力、工程设计能力和综合实践能力。

课程考核方式不仅注重理论知识的笔试考核，更注重实践能力的实际操作考核。实行实验操作、实验数据分析考核一票否决制，实践能力考核考查学生对工程实践的分析、设计和解决问题的能力，如果实践能力考核不合格，则取消其理论考试的资格。调动了学生的学习主动性，为理论知识的掌握和理解做好了鋪垫。理论考核中，加大综合性、设计性题目的比例，开发学生的创造力。

4.CDIO模式的教学手段。课程讲述的过程中使用了板书、多媒体和仿真技术相结合的方式。该课程的理论性很强、电路图示多而复杂、工程实践性很强、知识点很抽象[3]。利用多媒体技术手段进行课程教学，针对不同的教学内容采取不同的教学手段，使课堂教学内容直观、形象、具体，学生容易接受课程内容，得到较好的评价，提高了讲课的效率。

美国NI公司的Multisim的仿真软件可以进行模拟电路以及数字电路的仿真，功能非常强大，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。利用仿真软件建立虚拟的实验环境，不依赖于实际器件、实验装备，使学生很方便地了解各种电子器件的工作性能，建立各种应用电路的模型，为设计实际电子系统做好准备。

利用网络技术，课堂教学与课外网络辅导相结合。我校与超星集团合作，建立了核心课程的教学网络平台。课程组教师制作了基于超星网络平台的模拟电子技术课程教学共享资源，内容有课程的教学大纲、习题库、电子教案、微课视频、习题测试等丰富的教学资源。通过网络教学平台学生可以灵活的利用教学资源对课程进行深入的学习，通过网络平台学生可以利用课余时间和老师互动交流，得到较好的学习效果。

四、总结

实践表明，CDIO模式的模拟电子技术课程在课程体系、教学内容、教学方法、教学手段各个方面都以工程项目为核心，以CDIO工程项目教育理念为指导核心，改进了课程的教学内容和教学方法，利用了新型的教学方式，培养了学生的实践操作与分析能力、创造能力，取得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]厉威成.CDIO模式的教育理念及其实践研究[D].成都：四川师范大学，2012.

[2]岳姝.基于CDIO工程教育理念的电子信息类专业基础课程群改革[J].唐山学院学报，2016，29（6）：90-93.

[3]于军.基于CDIO模式下模拟电子技术课程教学改革与实践[J].教育与职业，2014，（8）：129-131.