基于CDIO的电信类电子技术课程教学改革的探究

【摘 要】 探讨了基于CDIO工程教育理念的电信类电子技术课程教学改革目标，以工程实践项目为牵引，以培养学生工程实践能力为宗旨，重新构建了该课程理论与实践教学的知识体系结构、教学过程和教学效果评价体系。通过对该课程改革实践结果表明，用CDIO指导电子技术课程教学改革实践较好地培养了学生的独立思考、创新实践能力，团队协作精神，教学质量也有较大提高。

【关键词】 CDIO；电子技术课程；教学改革

【中图分类号】G642.421 【文献标识码】H 【文章编号】2095-3089（2013）4-00-02

1.引言

目前，各高等学校正在加速培养国际化工程型应用人才，特别是本科教育正在加快向工程型教育转变，如何完善和建立电信类专业人才的培养模式，培养出卓越的应用型技术人才，作为电信类的专业基础课程的电子技术课程体系一直是改革与研究热点问题之一。

电子技术课程是电信类专业的一门重要的工程实践性很强的技术基础课，它分为模拟电子和数字电子两大部分，知识点多、散、碎，在有限课时条件下，根据教指委教学大纲的指导意见，按传统的教学模式完成教学内容显得很局促，学生学习效果不佳。因此，如何实现在有限的课时内达到良好的教学效果、提高教学质量、培养工程型人才势必成为该课程教学改革的动力源泉。并且由于目前的电子技术课程教学侧重于理论分析，偏离了其本质上的工程应用特性，不利于培养学生的工程实践能力，因此如何加强本课程的工程实践环节的教学有着特别重要的意义。因为本课程是引导学生进入工程应用的入门级实训课程。鉴于其特殊地位，其教学效果直接影响学生能否建立电子工程师所必备的基本工程素质和技能、能否树立强烈专业意识和兴趣，因此有必要去探索基于CDIO[1]电子技术课程教学模式[2]，以提高教学质量、实现教书育人的根本宗旨。

2.基于CDIO模式的电信类电子技术课程教学改革的理念

CDIO是以美国麻省理工学院为首的世界几十所大学展开了新型工程教育改革模式，倡导“基于项目教育和学习”的新型教学模式，主张以产品研发的构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）（简称CDIO）为载体，培养学生具有终身学习能力、团队交流能力、有专业技能和工程能力、有社会意识和企业家敏锐性的工程师。国内外经验表明，CDIO的教学理念和方法是先进可行的，完全适合工科教学过程给个环节改革与创新。

针对电子技术课程的工程性特点，以工程项目工程实训为牵引[3]，引入良好的学习激励机制，将CDIO的教育理念贯穿于课程的知识体系结构的设计、教学方法多元化、教学过程的开发与管理、教学效果评价体系[4]的改革实践中。

3.基于CDIO模式的电信类电子技术课程教学改革的顶层设计

3.1基于CDIO的电信类电子技术课程改革的目标

教学改革的关键是要改变教师的教育理念，由此带动教师积极参与课程的体系与内容、教学方法和教学模式研究与改革。根据电子技术课程的工程型特点，用CDIO的教学理念促进教师的工程教育理念，形成一支能够具有培养合格的电子工程师的高水平的教师队伍。

通过对课程的体系与内容的研究，推陈出新，在简化经典基础内容的基础上，采用CDIO模式，改革理论教学内容，理论教学内容服从于工程实训的需要，引入具有时代特征的电子技术的发展成果，关注其最新需求，以增强课程的实用性和趣味性，以提高学生的学习兴趣；

以培养学生工程实践能力为宗旨，以工程实训为牵引，引入CDIO教学模式，改革实践教学内容、过程和管理模式，打造好工程实训的入门级专业基础课程，为培养学生具有工程应用能力奠定坚实的理论与实践基础。

3.2基于CDIO的电信类电子技术课程知识体系重构

电信类电子技术课程内容是由理论与实践环节、及其知识支撑点等构成的知识体系；主要是半导体器件及其特性，模拟集成电路单元电路分析与设计，数字逻辑门电路器件与特性，数字电路的分析与设计，信号的产生与处理电路的分析与设计，电源电路的设计，新电子设计辅助技术等。

依据CDIO模式重构课程体系，修改教学大纲。以“语音信号的采集、处理与回放系统”为设计目标，划分系统的单元模块、设计各单元模块的“做中学”的电子技术课程的教学方案，设计基于CDIO的课程电子技术课程知识的认知反馈学习系统的教学体系。

模拟电子部分的CDIO模式教学内容设计为：信号的提取、小信号的放大、信号的处理、功率放大与驱动、直流电源5个单元模块。各模块的知识点分别如下：

①信号的提取简要介绍如何将物理量转换为电参量的传感器基本知识及其实验项目设计。

②小信号的放大主要介绍电子系统的特点、技术发展与作用，电子放大器的基本概念，半导体器件二极管、三极管、场效应管器件性能与放大电路的组成原理与设计，运算放大器及其电路设计，仪用放大器与设计，反馈技术及其应用实验项目设计。

③信号的处理主要介绍语音的混响处理（加减运算处理）、滤波（语音音调的高低音提升处理）、信号的产生与变换及其实验项目设计。

④功率放大与驱动主要介绍功率放大器性能指标及其设计

⑤直流电源主要介绍直流电源的性能指标与设计

数字电子部分的CDIO模式教学内容设计为数字逻辑运算与处理、数字逻辑电路分析与设计、基本数字逻辑组件的特点与应用等3大模块。3大模块的知识点如下：

①数字语音的存储主要介绍数字电子系统的特点，数字系统的组成及其技术发展，数字逻辑基础、组合逻辑电路分析与设计、编码器/译码器（显示）、数据选择器/数据分配器、加减器、数值比较器，触发器/存储器、时序逻辑电路的分析与设计、计数器等。具体设计任务可以分解为：按键编码、键值显示、语音采样时间控制，存储地址产生与存储控制及其相关实验项目设计。

②语音的数字化及其还原主要介绍A/D和D/A转换方法及原理，以及相应实验项目设计。

③数字语音信号简单处理为本课程的高级教学内容，主要可以分解成数字语音混响抵消电路设计、数字语音放大设计，加背景数字音乐设计等工程实践项目。

④语音回放模块设计是在存储控制的基础上利用存储地址产生器设计语音回放电路的工程实践项目。

以提高工程实践能力为教育理念，根据电子技术的最新发展状况和对基础知识进行分析研究，以电子产品研发为项目牵引，重新设计课程的教学知识结构体系，即理论与实践教学体系、课程知识点和实践环节，重新设计优化电子技术课程的实践项目内容，使得课程内容可以向后续课程继续延伸，工程实践项目设计层次也逐步提高，进一步促进学生自主学习和实践动手能力训练。

3.3基于CDIO的电信类电子技术课程教学过程设计

教学过程是指课程的内容通过何种教学方法、教学模式的运作过程。如CDIO、“做中学”教育模式；以学生为中心的“支架式”、“抛锚式”、“随机式”、“诱导式”、“开放式”等教学模式；以及传授学生知识的“讲授法”、“讨论法”、“实验法”、“案例法”、“课题研究法”、“指导自学法”等教学方法。

为此，针对不同的知识单元或模块的特点，将采用不同的教学方法。采用“讲授法”和介绍与讲解电子技术课程中基本概念和基本工作原理，然后采用“指导自学法”引导学生自主学习更广泛的知识点。对电子技术课程中不同电路参数对电子系统性能的影响采用“讨论法”以增强学生对电子线路的不同电路参数实现功能的理解。对于理论分析不易于理解的电子线路问题，采用“实验法”增强学生对电子线路的感性认识，以利于学生对授课内容的理解和掌握。对于电子系统的设计能力的培养，将通过“案例法”、“课题研究法”，以项目的形式，采用工程实训的方式培养学生的创新意识、实践动手能力和团队协作精神。

通过对教学过程的开发，构造出基于CDIO的电子技术课程教学方案，使其在有限的学时内，利用多媒体等现代教育技术辅助手段以促进学生的学习兴趣和提高教学效果。同时以提高学生工程实践能力为最终目标，加强课程教学计划与实践项目计划实施情况的跟踪管理、理论与实践教学各环节质量监控，构造良好的反馈机制，实现教学水平和学生工程实践能力稳步提高的良性循环。

3.4基于CDIO的电信类电子技术课程教学效果评价体系设计

教学效果的评价既要评“教”，也要评“学”，即既要注重电子技术课程体系完备性与前瞻性的总体评价，更要注重学生获得的基本知识和基本实践能力的评价，并且以此作为质量监控的主要评价指标，及时对课程教与学过程中存在的问题进行定性与定量分析。

根据CDIO的教学理念，以学生的实践动手能力提高的程度为主要评价指标，制定实践教学环节的评价指标与评价体系。理论教学环节主要有：课堂讨论、课程考试。其考核比例为1：1。实践教学环节主要有：实验操作、电路设计、实验数据分析。其考核比例为1：1：1。为了有效地激发学生自主学习兴趣与动力，对自拟具有创新性的工程实践项目，设计一个特殊的评价指标x，可以用x取论教学环节的成绩。

4.实践效果与结论

本次电子技术课程首次在我院的湖北省新兴支柱产业计划“电子信息工程”产业班2011级进行教学改革试点，该班学生是新生入学时从电子信息学院新生中挑选出来的，按照CDIO工程实践和面向企业需要的人才培养模式，重新设计课程体系、课程内容、教学模式和教学方法。通过一轮模拟电子技术教学改革与实践，与改革前相比，学生综合成绩评价优良率由原来的20%提高到50%。

通过本次对模拟电子技术课程改革实践已经取得的初步的成果，表明基于CDIO的电子技术课程教学改革实践是成功的，下一步我们将根据将成功的经验和改革的成果推广至全院的电子技术课程的教学实践中，通过其示范效应带动我院其他工程性较强的课程的改革实践。

参考文献

[1]王硕旺.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式―基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究，2009，28（4）：115-119

[2]康亮.CDIO：教育模式在电子技术实验课程中的应用与探讨[J]，上海第二工业大学学报，2012，29（1）：59-61

[3]高扬.“任务驱动”教学模式彰显任职教育的新理念[J].海军工程大学学报（综合版），2010，7（2）：8-10

[4]殷旭.基于CDIO教育模式学生学习评估方法的探索[J].高教论坛，2010.2：24-25