曹海平，管圖華

(南通大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，江蘇 南通226019)

0 引 言

根據(jù)“教育部財政部關(guān)于實施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見”的精神，我校非常重視這項改革工程，在實踐教學(xué)方面進(jìn)行了改革與創(chuàng)新，創(chuàng)立先進(jìn)的教學(xué)理念，改革傳統(tǒng)的教學(xué)思路和方法，提高實踐教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神，以及提高實訓(xùn)基地建設(shè)與管理水平。在教學(xué)改革中我們引入了CDIO 教育理念，并將CDIO 項目教學(xué)法運用于電工電子實訓(xùn)教學(xué)的改革中。

1 CDIO 教育理念及項目教學(xué)法

CDIO 代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)，它以產(chǎn)品研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗［1-3］。CDIO 的理念是盡可能采用接近工程實際的綜合性設(shè)計項目進(jìn)行教學(xué)，項目教學(xué)法是通過實施一個完整的項目來達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的方法，與案例教學(xué)法相似［4］，其目的是在教學(xué)中把理論與實踐有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和解決實際問題的綜合能力。項目教學(xué)法由以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以課本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴绊椖俊睘橹行?，以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫嶋H經(jīng)驗為中心，其實在一定程度上就是CDIO 教育理念所提倡的理論知識、協(xié)作能力、個人素質(zhì)和工程系統(tǒng)能力4 個層面上進(jìn)行綜合培養(yǎng)的教學(xué)模式。CDIO 的教育理念就是通過開展項目教學(xué)的模式，使學(xué)生從內(nèi)容各不相同的工程實踐項目中學(xué)到的方法和能力是一樣的，不僅是著眼于掌握所涉及的具體知識而是更要得到綜合能力的提高［5-6］。

2 傳統(tǒng)的電工電子實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題

電工電子實訓(xùn)是對電類及非電類工科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行綜合能力培養(yǎng)的實踐教學(xué)，其教學(xué)的質(zhì)量對學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要［7-8］。在多數(shù)高校，傳統(tǒng)的電工電子實訓(xùn)教學(xué)是組裝半導(dǎo)體收音機(jī)，采用的是在現(xiàn)成的電路板上焊接組裝成套器件的教學(xué)模式，這種教學(xué)存在以下問題［9］:

(1)實訓(xùn)內(nèi)容不夠合理缺少創(chuàng)新性。收音機(jī)電路原理涉及到高頻電子電路理論，對非電工專業(yè)的學(xué)生來講難以理解，不僅不能從中學(xué)習(xí)電路的設(shè)計方法，而對電路的調(diào)試與故障分析學(xué)生都會束手無策，完全依賴?yán)蠋?，這樣不利于學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

(2)實訓(xùn)教學(xué)模式單一落后。學(xué)生在集中實訓(xùn)的

1 周內(nèi)主要在老師的示范與指導(dǎo)下識別電子元器件、學(xué)習(xí)手工焊接技能與電路裝配的基本方法。這種在現(xiàn)成的電路板上焊接組裝成套器件的“照圖搭積木”式教學(xué)模式，不利于培養(yǎng)學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。

(3)對新技術(shù)的引入不夠。對現(xiàn)代電子系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)如電路的計算機(jī)輔助設(shè)計、SMT 表面貼裝工藝技術(shù)等等引入不足。不能很好地讓學(xué)生了解、掌握現(xiàn)代先進(jìn)的電子產(chǎn)品設(shè)計制造技術(shù)。

3 基于CDIO 理念的實訓(xùn)教學(xué)改革與實踐［10-15］

據(jù)上所析，傳統(tǒng)的電工電子實訓(xùn)教學(xué)模式不能全面培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能、工程能力與創(chuàng)新能力，則必須加以改革，應(yīng)制定科學(xué)的教學(xué)方案。首先將實訓(xùn)時間從原來集中的一周調(diào)整為分散時間8 周(小學(xué)期)，即在小學(xué)期內(nèi)完成一個電工電子實訓(xùn)項目，再將CDIO的教育理念運用于實訓(xùn)教學(xué)中，是以實訓(xùn)項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作的過程培養(yǎng)學(xué)生。

(1)培養(yǎng)學(xué)生的“C”能力(構(gòu)思能力)。開課之前在網(wǎng)上布置一些綜合性較強(qiáng)的實訓(xùn)項目(如:溫度檢測報警控制電路)，學(xué)生根據(jù)選擇的實訓(xùn)項目組成3人的團(tuán)隊。開課時通過適當(dāng)?shù)陌才藕徒M織，給各團(tuán)隊充分的自由，不加任何限制，讓團(tuán)隊成員廣開思路，海闊天空，提出實訓(xùn)項目的構(gòu)成想法。當(dāng)有人提出想法后，其他人就會受到啟發(fā)，也提出一些想法。而其他人提出的想法反過來又觸動最初說出想法的人的靈犀，頭腦中升騰出更多、更深入、更好的想法。參加者就是如此互相啟發(fā)、互相補(bǔ)充，并根據(jù)指導(dǎo)老師的建議共同完善，最后完成實訓(xùn)項目的最佳構(gòu)成方案。

(2)培養(yǎng)學(xué)生的“D”能力(設(shè)計能力)。在確定項目方案后，就要進(jìn)行項目電路的具體設(shè)計。一般采用軟件仿真設(shè)計，學(xué)生要學(xué)會用Multisim 仿真軟件設(shè)計電路的方法。通過仿真設(shè)計，使學(xué)生進(jìn)一步理解實訓(xùn)項目電路的工作原理;用虛擬儀表測量電路的關(guān)鍵參數(shù)與波形;了解元件選用原則及自選電路如小功率穩(wěn)壓電源、電壓/電流檢測、閾值報警電路等的設(shè)計;提高設(shè)計過程中分析問題、解決問題的能力。

(3)培養(yǎng)學(xué)生的“I”能力(實現(xiàn)能力)。設(shè)計的電路仿真運行通過后，首先在面包板上進(jìn)行實際電路的搭接與調(diào)試。要求學(xué)生正確識別和使用元器件，了解元器件替換原則;掌握在面包板上規(guī)范連接電路的技術(shù)要求;會按電路功能分單元進(jìn)行電路調(diào)試;掌握電路故障的分析、檢查與排除方法。考慮到學(xué)生在今后競賽和科研中會制作電路板，則再通過Protel 軟件的講授及培訓(xùn)，使學(xué)生完成項目電路的PCB 設(shè)計;通過觀看PCB 板制作工藝的視頻介紹，了解PCB 板制作的工藝流程;以及觀看現(xiàn)代電子產(chǎn)品制造業(yè)的主流安裝技術(shù)SMT 表面貼裝工藝的視頻介紹，了解一般焊接工藝與要求，學(xué)會手工焊接方法。最后，學(xué)生在制成的PCB板上組裝、焊接與調(diào)測電路，完成項目。

(4)培養(yǎng)學(xué)生的“O”能力(運作能力)。在項目實現(xiàn)的同時，也要做好項目的展示準(zhǔn)備工作。項目團(tuán)隊推選主講人，團(tuán)隊共同參與項目演示，對項目的設(shè)計思路、關(guān)鍵技術(shù)、工作原理、工作過程、存在的問題等內(nèi)容進(jìn)行公開匯報。在項目匯報階段，團(tuán)隊成員以說激思、以說驗思、以說定思，從“聽明白”到“想明白”再到“講明白”。不僅可以鞏固學(xué)生對相關(guān)知識的理解和運用，而且培養(yǎng)學(xué)生綜合運用能力、創(chuàng)新能力、舉一反三能力和解決技術(shù)問題的能力。

4 教學(xué)改革的實施效果

對新的教學(xué)改革方案我們實施了2 年，新方案得到學(xué)生的支持和歡迎，取得了很好的教學(xué)效果。

(1)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動參與的熱情非常高。在整個實訓(xùn)期間，實訓(xùn)室全天開放，學(xué)生不僅早到晚走，連晚上也泡在實訓(xùn)室。當(dāng)其作品通過驗收后，對自己的成果感到非常自豪。

(2)提高了學(xué)生的實踐技能、分析和解決問題的工程能力。通過計算機(jī)輔助設(shè)計軟件的使用、印制電路板的制作、電路的安裝與調(diào)試、使學(xué)生獲得一次較為系統(tǒng)的訓(xùn)練。在實訓(xùn)過程中，電路的仿真設(shè)計、電路調(diào)試時的故障排除都是理論與實際相結(jié)合的重要體驗，縮短了學(xué)生與實際工程的距離，對他們今后的發(fā)展有著不可估量的意義。

(3)增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力及科技創(chuàng)新的自信心。許多學(xué)生開始主動與老師聯(lián)系，積極申請參加學(xué)校組織的各種比賽和項目，如大學(xué)生課外科技創(chuàng)新項目、大學(xué)生電子設(shè)計大賽等等，大大增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力及科技創(chuàng)新的自信心。

5 結(jié) 語

電工電子實訓(xùn)是高校實踐類教學(xué)課程之一，其教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的研究是一項系統(tǒng)工程?；贑DIO 模式的項目教學(xué)在電工電子實訓(xùn)課程中的應(yīng)用，有效培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、信息分析綜合能力、創(chuàng)新意識、動手能力、表達(dá)能力和團(tuán)隊合作精神。而且在項目實現(xiàn)過程中進(jìn)一步提高教師的水平和實際應(yīng)用能力，使教師具備完成一個項目所涉及的專業(yè)理論和專業(yè)技能。

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