基于CDIO理念的《电路实验》教学改革与实践

摘 要： 文章介绍了CDIO国际工程教育新理念，重点探讨和研究了基于CDIO理念的实验教学改革与实践，提出了以项目设计为导向的教学改革方法及具体改革措施。

关键词： 项目教育 CDIO理念 教学改革 实验教学 《电路实验》

CDIO是在多年的教学过程中形成的教育教学改革的新成果。自2000年以来，CDIO（构想、设计、实施、操作）以产品实现为周期，以产品的开发为主导，以学生自主设计为目的的教学模式，以培养工程应用能力、知识构建能力、团队相互合作能力、系统设计能力为基本原则，在这个四个方面体现人才培养的创新性。

1.基于CDIO思想的教学方法改革与实践

1.1传统的电路实验课程教学常见的问题

传统实验教学方法的研究表明，实验教学是对理论知识的整合，培养学生发现问题、分析问题、解决问题、创新和实践的能力。创新实验教学平台是实验课程教学的重要组成部分。目前，电路实验教学内容及方法在高等教育体系普遍存在的现象是：

1.1.1实验内容主要以验证课本的理论为主。目前，主要是为了验证电路理论实验项目，将书本知识传授给学生，学生只对实验结果的实验现象进行观察和记录，无法达到培养学生自主创新能力的实验教育模式。

1.1.2课程的考试方法按照传统方法考核，教学方法没有创新。本文在实验教学的传统教学方法的基础上，阐述了实验教学的原则和注意事项，提出了实验报告的多样化、自由化。

1.1.3实验教学环节相对理论部分是比较薄弱的。实验教学常常作为理论课的辅助部分，实验学时安排比理论少很多。在实验过程中，学生只是按照实验指导书接线，记录实验结果，实验过程过于简单，独立思考的机会少。学生对实验课程积极性不高，只是为了应付完成任务，缺乏主动参与精神。

1.1.4团队意识培养不够。一个简单的验证实验方案，没有强调实验设备的整合与学生的自主学习，没有团队意识与现代企业对人力资源的需求不能适应。所以，通识教育CDIO理念应用在实验教学过程中，建立强调项目设计，对工程应用人才的培养具有重要意义。

1.2教育改革理念

在课程计划和发展概况的基础上，主要对电路课程内容：电路的分析方法、电路的基本定理、含有运算放大器的电阻电路、一阶电路和二阶电路的时域分析、正弦稳态电路的分析、含有耦合电感的电路、电路的频率响应、线性电路的复频域分析等进行阐述。学生不仅要掌握深厚的理论知识，而且要具有实际动手能力才能确立设计理念和形成设计能力。CDIO教学思路主要体现在以下几个方面：

1.2.1建设项目设计面向CDIO教育模式，针对全面建设、设计、优化、实验中的应用，创新性地开展实验项目。在设计的实验中强调部分对应难度较大常用的电路的增加一次分析，尤其是频率响应，让学生在设计项目的基础上进行早期研究。在一个典型的实验中，综合设计项目的深层设计，对电路设计的原则，培养学生的动手能力非常重要。

1.2.2丰富实验教学方式，利用计算机辅助设计、项目驱动实验，将竞赛引入教学方式，充分利用PROTEL、MULTISIM，AUTOCAD等软件进行电路设计和仿真，实验项目由学生自由组合的团队独立完成，该项目完成后，各组之间进行充分讨论，讨论各自的设计方案，对设计报告的撰写按照要求完成，组织分工等。对培养学生的各种能力都有帮助，尤其是团队之间的相互配合能力、主动思考能力、电路的分析调试能力和语言表达能力。

1.2.3加强创新学习的培养。每年省内都有电子电路方面的竞赛，竞赛题目都不同程度地体现了创新思想，可以借助赛题培养学生的创新思维，把赛题引入实验，达到良好效果。

1.3教学改革的措施

我院建设完成了开放实验室和创新实验室，实验室里配备了电子电路所需的实验仪器设备和常用的电子元器件，供学生使用，而且采取以老带新的制度，全天由往届在电子电路设计竞赛方面取得较好成绩的学生值班，负责解答疑问，同时安排老师值班，以解决学生在学习工程中出现的问题。安排历年赛题的解答任务，要求学生熟悉历年赛题的设计思路、设计方法，真正做到项目驱动教学，丰富实验课题，激发学生兴趣，提高实验课堂教学效率。

2.该实验教学改革的效果

基于CDIO的教学理念，调整了实验内容，实验室也进行了配套建设，改进了教学方法，丰富了实验教学形式。实验课程内容、实验过程、老师的教学方法都做了相应的改革，实验的最后考核方式都进行了相应的改革，尤其是开放实验室和创新实验室建设。学生的实验积极性有了很大的提高，学生参加省内和国内的电子电路竞赛也取得了较好的成绩。由此可见，在注重理论知识的同时，更要注重学生团队合作能力、工程能力、创新能力的培养，这是现代企业对人才的必然要求。

电路课程是高等院校工科一门重要的必修专业基础课，对实验的要求较高，如果只知道理论而不懂实验，那么只能停留在表面的认知阶段，要改变目前高校重理论而轻实验的现象，不是一朝一夕能做到的，不仅仅需要教育理念的变化，更需要大量实验室经费的投入，改善实验条件，同时也要对实验指导老师进行系统的培训，提高老师的实践能力。文章阐述了当前高等学校工科电路实验存在的共性问题，探讨了CDIO理念的电路实验教学改革方式，从课时安排、实验要求、实验方法、实验具体要求做什么及做实验培养什么样的能力等方面进行了改革。从改革结果看，在电路实验教学中采用无论是竞赛赛题还是日常常见电路为驱动的CDIO教学模式，都能形成CDIO要求的能力，取得了预期的效果，如果同类课程教学采用相应的教学模式，相信就会取得令人满意的效果。

参考文献：

[1]王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式[J].理工高教研究，2009（4）：121-124.

[2]康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报，2008（4）：17-20.

[3]杨柳，胡志刚，李玺茹.面向CDIO的“操作系统”教学改革探讨与实践[J].教改纵横，2009（14）：26-28.

[4]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009（5）.

[5]张慧平，戴波，刘娜，等.基于CDIO教育理念的自动化专业教学改革与实践[J].电气电子教学学报，2009（S2）：321-324.

[6]吴桂锋，等.基于CDIO理念的电路课程教学改革与实践[J].中国科技创新导刊，2013（4）：21-24.

江西省教改项目，项目编号：JXJG-14-02。