探讨基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践策略

(武清区职教中心，天津 301700)

电工电子实训课程教学强调对学生自主学习能力、实践能力和创新能力的培养，需要充分调动学生的学习自主性，围绕学生开展各项实训教学活动。针对传统电工电子实训教学中存在的实践性不足、教学方法单一等问题，引入CDIO教育理念可以使课程教学目标更加清晰，进而深化实训教学改革，提升教学质量和效率。

一、CDIO教育理念概述

CDIO是四个英文单词的首字母缩写，即Conceive(构思)、Design(设计)、Implement(实现)、Operate(运作)。这种教学理念是基于产品全生命周期形成的，从产品设计、研发到产品运行，详细揭示了学生需要具备的各方面能力，以及每个阶段应开展的重点实训内容。将CDIO理念运用到电工电子实训教学中，不仅与课程教学内容本身高度契合，而且能够推动电工电子实训教学改革的深化进行，明确学生的主体地位，从学生能力发展需求出发，设定教学内容，选择教育方法。目前，这种先进的教育理念已经受到了高等教育电工电子教学的广泛重视，在其实际运用过程中，实现了理论教学与实践教学的良好结合，学生可以在参与项目实训的过程中，获得综合素质能力的提升。而且基于CDIO教育理念构建的实训教学模式，可以突破传统电工电子教学模式的局限性，真正突出实践教学的重要性，让学生得到更多的动手操作机会，并在团队合作过程中，培养学生的协作能力，使其更好的融入到未来的工作环境中。

二、基于CDIO理念的电工电子实训教学改革路径

(一) 需要解决的问题

引入CDIO理念推动电工电子实训教学改革，首先要分析目前实训教学中存在的问题，找准教学改革方向。从本质上来看，开设电工电子实训课程的目的是培养电工电子专业学生的综合实践能力，帮助学生完成理论知识的转化过程，同时可促使学生的动手能力、创新意识得到提升。以往学院主要采用在电路板上焊接成套器件的方式开展电工电子实训教学，比如组装半导体收音机等。这种教学方式的弊端在于限制了学生的思维空间、动手操作过程实际上是按图索骥、而且技术更新较为滞后。

在现阶段的电工电子实训教学改革过程中，需要重点解决以下几方面问题：1.专业教学特点不够突出，电工电子实训课程的教学对象包括通信工程、电子科学、计算机科学等多个专业的学生。但是在传统教学模式下，未对不同专业学生的个性化需求进行深入分析，对学生基础学习情况也不够了解，采取“大班授课”方式，难以满足学生的专业发展需求，而且容易因教学难度控制不合理，使学生产生畏惧、厌烦的心态；2.实训课程内容更新滞后，缺乏技术创新性，比如在讲收音机的电路原理时，由于涉及到高频电路的内容，非电工专业学生理解较为困难。在实训中，电路出现故障，学生也不知道如何解决，完全依赖教师，能够得到的实际锻炼有限；3.实训教学方法较为单一和枯燥，比如在前期的实训课程中，主要教学任务是引导学生认识电子元器件，了解电力装配方法，掌握手工焊接技能。通常也教师讲解或演示的方式进行授课，在现场电路板上焊接，教学过程较为枯燥，缺乏挑战性。

(二) 实训教学改革方向

针对上述电工电子实训教学存在的问题，应基于CDIO理念的指导，切实从学生的实践能力提升需求出发，对专业课程教学模式进行改革。在改革过程中，可以根据CDIO的基本理念，分别从构思能力(C)、设计能力(D)、实现能力(I)和运作能力(O)着手，明确电工电子实训教学的改革方向。首先，在构思能力培养方面，教师应根据学生的基础水平，合理选择具有一定综合性的实训项目。让学生在项目实训过程中，能够提出想法、同时具有一定的挑战性，从而得到思维能力的锻炼，逐步提高项目构思能力。其次，在设计能力培养方面，应真正实现设计理论方法向实际应用的转变，围绕实训项目开展教学活动，并利用现代化教育工具，为学生提供设计平台，锻炼学生的电路设计能力。接下来，在实现能力培养方面，则应让学生从自己设计的电路出发，对线路进行连接和调试，掌握元器件替换等方法，具备独立完成项目的能力。最后，让学生充分参与到项目展示和汇报过程中，阐述自己的设计思想和技术应用情况，让学生的思路更加清晰，实现对所学知识内容的整合。在这样的教学改革方向下，通过采用适当的教学方法，可以彻底改变电工电子实训教学状况，促进其教学质量的提升。

三、基于CIDO理念的电工电子实训教学实践模式

(一) 基于小组合作开展实训项目探究，培养学生自主思考能力

按照上述电工电子实训教学改革思路，在具体的教学实践过程中，首先应坚持以实际项目为依托的人才培养模式。教师在选择实训项目前，可通过在网络上搜集相关资讯，或开展市场调查工作，了解行业内的项目实际情况，对教材中的项目加以补充。结合对学生学习基础情况的考虑，合理设置实训项目难度，并采取分层分组原则，满足不同层次学生的实训锻炼需求。在选定实训项目后，可以第一时间发布在校园网上，让学生根据自己的兴趣爱好、能力水平，自主选择项目，最后再由教师进行调配，保证分组的合理性。为了保证学生的分组项目探究效果，最终的分组情况应与项目难度设置相匹配，确保每个小组都有完成项目的能力。

在学生的实训探究过程中，教师则应引导学生积极与组内成员开展交流合作，交换想法，在思想的碰撞中检验项目构思，获得新的启发。如果小组成员中产生意见分歧，则需要采用民主协商办法，集中探讨每种构思方案的优劣之处，确定最佳的项目方案。在这样的项目探究过程中，可以充分发挥每名学生的思考能力，让学生充分参与到构思和探讨过程中，成为电子电工实训项目的主人。同时该项目探究过程也与实际企业中的团队协作过程相似，可以让学生提前感受团队合作氛围，体会团队合作的重要性。在此情况下，学生的思考能力、合作意识都可以得到明显提升。特别是在构思想法的过程中，可以发挥小组探究集思广益的作用，得到更加优化的项目方案，减少后续设计和操作过程中可能出现的问题，确保项目任务的顺利完成。

(二) 利用仿真软件进行电路设计，培养学生的创新意识

电工电子实训教学中的电路设计是一个重点教学内容，在确定项目方案后，需要让学生亲自动手设计电路。在传统教学条件下，这一过程难以实现。近年来，各高校为改善教学条件，增加基础设施资金投入，引进了先进的教学设备。这为开展仿真软件电路教学提供了条件。充分利用仿真软件进行项目电路设计教学，可以让学生更深刻的理解电路工作原理，并在模拟电路中，完成电路元件安装、测量和调试等工作。目前电工电子技术发展迅速，以往由于项目设备落后，难以开展SMT表面贴装工艺技术、电子系统电路计算机辅助设计等项目实训内容，学生对先进的电子产品设计技术不够了解，在仿真软件的应用下，这些问题都可以得到有效解决。教师在学生利用仿真软件进行电路设计的过程中，则负责对学生进行指导和帮助，启发学生的电路设计思维，培养学生的创新意识。仿真软件的应用如图1所示。

图1 电工电子实训教学仿真软件的应用

在具体的项目实训过程中，学生提交项目方案后，由教师进行审核，提出改进建议。敲定项目方案后，指导学生开始进行电路设计，但在此过程中，教师不应对学生的电路设计进行过多限制，而是在电路设计方法方面，为学生提供更多指导。然后利用仿真软件的支持下，由学生自主开展电路设计工作。首先再次熟悉项目方案，深刻理解电路工作原理，并采用仿真软件中的虚拟仪表，对电路参数和波形的进行测绘，掌握电路元件选用原则。具体应做好电压、电流、小功率稳压电源、阈值报警电路等方面的设计工作，确保电路设计方案的可行性。学生在自主设计过程中，要实现目标功能，首先要对电路设计规则进行熟练掌握，避免因电路结构设计问题，在实际运行过程中引发故障和危险。采用仿真软件设计的另一个优势就是不会真的发生危险，可以让学生充分发挥创新力，尝试提出不同的设计方案，优化电路设计过程。

(三) 围绕仿真电路进行实际操作训练，培养学生的动手能力

在完成仿真电路设计后，学生还需要动手对其进行连接和调试，确保电路运行的可靠性。此过程也可以在仿真软件环境下完成，在电路通过仿真运行后，再利用面包板进行实际连接和调试。在进行实际连接前，考虑到安全性问题，教师需要对学生的电路仿真运行情况进行检查，并向学生强调电缆连接和调试过程中的注意事项。然后设置简单的测试项目，确保每一名学生都能够充分认识各种需要使用的电路元器件，并掌握其更换原则，明确电子面包板上的电路连接要求。做好这些准备工作后，即可让学生动手进行电路连接和调试。这样可以有效保证学生实际动手操作过程的安全性，如果出现电路故障问题，也可以按照电路功能单元进行梳理和调试，由学生自主排除故障，提升实际动手操作能力。此外，在学生的动手操作过程中，教师还可以利用多媒体教学工具，向学生展示PCB板制作工艺等相关视频，增进学生对PCB板的了解，从而具备独立完成电路PCB制作任务的能力。同样，教师也可以播放SMT表面贴装工艺等先进技术工艺的视频，使学生能够掌握更先进的焊接工艺方法。然后在通过操作实践，提升操作水平。PCB电路板如图2所示。

图2 电工电子PCB电路板

(四)分工合作完成项目内容展示，培养学生的项目运作能力

在学生完成全部电工电子实训项目任务后，教师还应该组织学生进行项目展示，汇报项目实训成果，帮助学生进行总结，同时锻炼学生的项目运作能力。项目汇报在实际电工电子工程项目中，也是一个非常重要的环节，往往客户单从项目成果来看，难以了解设计者的思路，也难以发现项目设计的亮点。这就需要设计者进行项目汇报，提升产品竞争力。在实际的项目演练过程中，也需要重视这一环节，完成项目基本任务后，教师应及时组织学生开始准备项目展示工作。学生在进行团队交流后，应指定一名成员作为主讲人，负责项目成果的介绍工作。其他成员也需要参与到项目演示过程中，补充设计理念、技术原理、工作流程等方面的内容。在学生的项目成果汇报过程中，无论是讲者还是听者，都可以对项目过程产生更深刻的理解，熟悉产品开发流程，提升分析和解决实际问题的能力。在这种基于CDIO理念设计的电工电子实训教学模式下，可以使学生的综合素质能力得到全方位的锻炼。在学习理论知识、操作技能的同时，完成实际应用过程，对所学知识内容深刻理解，内化于心。同时也能够提前熟悉项目开发流程，帮助学生打下良好的职业基础，在专业领域获得更好发展。

综上所述，CDIO教育理念是一种电工电子实训教学的优秀教育理念，以此为基础进行实训教学改革，构建新的实训教学模式，可以充分满足学生的素质能力发展需求，让学生真正得到锻炼和提升。CDIO教育理念在电工电子实训教学中的融入，也可以解决以往教学过程中存在的问题，充分发挥现代化教育技术的优势，丰富实训教学形式，激发学生的参与兴趣。