基于CDIO创新模式下电子工艺实习教学改革探索
2022-10-13王文明赵江东黄晓姣计甜甜
王文明，赵江东，黄晓姣，计甜甜，黄 济
（皖西学院实验实训教学管理部，安徽 六安 237012）
0 引言
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO 代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品开发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[1]。项目驱动式教学模式是CDIO理念所倡导的重要教学模式。项目驱动法最根本的特点就是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”，以教定学的被动教学模式，创造了以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。通过实践发现项目驱动法有利于激发学生的学习兴趣，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生自主学习及与他人协作的能力[2]。
电子工艺实习课程是面向我校理工科各专业开设的实践课程，主要依托理工科电类学科，同时兼顾理工科非电类专业学生的培养。结合我校电子工艺实习实验室的实验设备和实验条件，以电子工艺实习课程为依托，以项目形式推进电子工艺实习实训过程的进行，每个项目将涵盖理工科类专业所学的专业知识，要求学生全面完成项目构思、设计、实施、运作四个阶段，对每个阶段进行跟踪考查，全面考核实训过程[3]。
1 层次化、多样化、项目化设计电子工艺实习课程内容
在实践教学过程中循序渐进地将电子工艺实习教学内容分为基础教学层、中级教学层和高级教学层，在每个教学层次分别设置不同的教学项目内容和目标。针对理工科中电类专业和非电类专业，添加可选项目内容，增加实习内容的多样性，具体内容见表1（P129）。
表1 电子工艺实习层次设计
基础教学层使学生掌握电子工艺实习的基础知识，为后续学习打下基础。这部分是理工科专业所有学生的必学内容，以培养学生的基本技能。在中级教学层以学生动手训练为主，并根据学生专业不同设置相应的可选项目内容，项目内容在难度上逐层提高。最后，通过超外差收音机的装调，使学生了解电子产品的组装流程、识别常用的电子元器件并掌握电子产品的简单调试和维修方法。
高级教学层主要针对电类专业学生进行开设，在高级教学层让学生掌握AltiumDesigner软件的使用方法，让学生能够使用 AltiumDesigner软件进行相关电路原理图的绘制及仿真，并设计PCB文件[4-6]。然后通过热转印技术和腐蚀的方式完成电路板的制作。随后通过组装单片机最小系统板，让学生了解SMT工艺流程，掌握最小系统板的装调流程，学会检查最小系统板的简单故障，掌握单片机程序的下载以及最小系统板的调试方法，学习单片机开发智能产品的方法、步骤等。让学生了解软件、硬件相结合的嵌入式设备的开发和功能设计。最后报告撰写，通过撰写实习总结这个过程，培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力[4]。
2 分层教学、分组训练、教赛结合优化实践教学模式
教学过程中采用分层教学、逐层推进的教学模式，从基础知识介绍到综合应用训练，逐层推进项目内容，进行教学内容深化。同时将部分实习项目内容采用分组训练模式，学生自己组建团体，团队成员一般2～3人，队员进行分工模式协作业，锻炼学生团队协作能力。此外，将教学与比赛相结合，以比赛的方式促进学生学习。将学生在课程项目中制作的“创意模型”带入到“电子工艺品大赛”，组织学生参加比赛，并将优秀的创意模型作为产品展示（见图 1，P129）。
3 改进教学实施过程──以单片机最小系统板为例
以单片机最小系统板实习项目为例，展示教学实施过程。该实习项目教学过程包括任务安排、查阅文献资料、课堂教学、分组讨论与方案论证、系统设计与软件仿真、硬件实现与调试维修、汇报交流、结果验收、设计总结等环节。教学实施过程如图2所示。
图1 教学模式
图2 教学实施过程
具体安排如下：首先向学生介绍本次实习项目要求和安全注意事项，下发本次实习项目要求文档。组织学生分组（1～2人）完成项目任务。随后，要求学生查阅项目相关文献资料，完成方案调研工作。在课程教学阶段，将本次实习项目拆分为各个单元电路进行介绍，并对关键元器件的选型进行分析。随后，组织学生在实验室进行分组讨论与方案论证，根据前期查阅的相关资料，分组讨论设计方案，并给予设计方案意见和建议。根据学生分组设计的方案，组织学生在实验室进行电路仿真设计，完成项目要求。学生在电路仿真设计过程中会出现很多问题，组织学生在实验室进行集中设计，以便及时解决学生存在的问题。验收学生仿真设计的电路，下发单片机套件，完成硬件实现。检查硬件电路出现的问题并指导和帮助学生进行调试和维修，验收硬件电路。随后，组织学生分组汇报本次实习项目过程中涉及的问题、解决办法以及学习到的知识。项目完成后要求学生撰写本次实习报告和设计总结。
4 结论
以新工科理念为指引，基于CDIO理念构建电子工艺实习课程的教学模式探索与实践，较好地提升了学生工程实践能力、团结协作能力和综合素质。在实践中取得良好的效果，使学生们受益良多，为后续课程设计、毕业设计，创新竞赛等活动奠定了良好的技术基础，实现了电子工艺实习教学的目的，达到了课程教学改革的总体要求。
