CDIO理念SC模式对传统模拟电子技术课程教学模式的突破
时间：2022-10-24 04:43:46
摘 要：该文分析了传统模拟电子技术课程教学模式与应用技术大学理念的不协调性，提出建立cdio（Conceive构思、Design设计、Implement实施、Operate运作）的工程教育理念，以DIG和LIG为中心的合作学习理念和以sc（studio classroom）工作室教学为主的课程教学模式，构建了包括采取师生谈话、做研讨报告及完成实践项目等多种形式的全程考核模式，这些措施对应用技术大学各类工科课程教学改革提供了一个争论与借鉴的思想及实践资源。
关键词：CDIO SC 教学模式 应用技术大学
中图分类号：TNO-4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0095-03
Abstract：Basing on the analysis of incoordination between the teaching mode of traditional analog electronic technology and the concept of university of applied technology， the CDIO （Conceive， Design， Implement， Operate） engineering education idea， the DIG （do it in groups） and LIG （learning it in groups）cooperation learning concept， and the SC（Studio Classroom） teaching mode in practice are established. Furthermore， multiple forms of the whole assessment model including taking the conversation between teachers and students performing research report， and the accomplishment of practial project are built， which provide a concept of controversy and referenceand a practical resource for various engineering course teachings reform in the University of Applied Technology.
Key Words：CDIO；SC；Teaching mode；University of Applied Technology
近几年，在应用技术大学理念下，课程就是一门可应用的技术，而学生要能学以致用，必须拥有应用的能力，包括对课程有一定的理论分析能力、熟练的专业技术实践能力、相关的综合素质等，因此，对于模拟电子技术课程，笔者借鉴国外工科教育思想，提出了以CDIO（Conceive构思、Design设计、Implement实施、Operate运作）的工程教育理念，以DIG（do it in groups）和LIG（learningit in groups）学生中心的合作学习理念，以SC（studio classroom）工作室教学为主的课程教学模式[1]，采取包括师生谈话、学生做研讨报告及学生完成实践项目情况等多种形式进行全程考核模式，为应用技术大学理念下课程教学改革做些思考和探索。
模拟电子技术是电类专业及计算科学、通信工程等相关专业的一门专业基础必修课程，主要研究处理模拟信号的电子电路，包括基本的分立元件电路或基本的集成电路。该课程总学时一般为65～80不等，其中实验学时一般占总学时的20%左右，对工科学校，还配套开设有模拟电子课程设计来加强学生的综合实践能力，一般在模拟电子技术课程授课接近尾声时进行。以河南省为例，理论课是老师讲授为主，实验课一般在学期中期开始安排，分批进行，每批大约10个小组，每个小组两个或3个学生，由一个老师负责。
传统模式的优点在于系统的讲解可以使学生接受知识的思路比较清晰、完整；严格的课堂教学规范，便于衡量教师上课质量；以教师作为整个课堂教学的驱动力，可以保证课堂教学严格按计划进行[2]。但是此种模式还存在如下弊端：一是课堂教学的低绩效。这种模式老师虽精心地准备却收效甚微，学生主要以观众、听众的角色出现，主要积极表现是听、笔记、思考、想象，参与的感官相对单一，从学生的知识吸收绩效角度分析，课堂上大量的时间耗费在对学生不产生绩效的活动中[3]；二是教材的作用被过分强化，较少引导学生关注与课程相关前沿知识动态及应用动态的讨论，也较少引导学生如何利用网络开放资源来解决学习中碰到的问题；三是忽略学生个体的责任，教师努力去准备、引导、调动、启发、讲解，整个课堂教师很忙，学生相对较闲，这种模式完全忽略学生作为一个学习主体应担负的责任；四是忽略其他综合能力的培养，只强调专业知识学习专业技能的培养，忽略学生专业以外的综合能力的培养，比如文献的查阅、相关专业报告写作、语言表达、合作意识、问题辩论等，这种非专业的能力往往在工科类专业毕业生中非常缺失，严重影响学生个人未来的整体发展。
2 CDIO工程教育理念及SC教学模式的建立
CDIO是麻省理工学院（MIT）通过对企业的调查和实践逐步研究完善的一种基于培养解决问题能力的工程教育理念，它非常符合应用技术型大学人才培养的目标。模拟电子技术作为一门具有很强工程性、实践性课程，采用CDIO工程教育理念，可以使之成为一个实现应用技术人才培养的载体，实现各种工程能力不同程度的培养。
事实上，国内很多教育工作者对CDIO的人才培养的规格及思想非常认同，只是苦于没有找到适合现有教学机制下的教学方式方法及有较的教学模式。在此，笔者以洛阳理工学院电子科学与技术专业的模拟电子课程为例，提出了以学生为中心的DIG和LIG合作学习理念，并借鉴美国高校的工作室模式[4]，建立针对洛阳理工学院电子科学与技术专业目前现状的SC教学模式。
2.1 工作室配套设施
据往年情况，笔者学院电子科学与技术专业实验分组数在10组以内，因此工作室配套主要以10套为标准，大概需要配备有：模拟电子实验箱及配套模块、信号发生器、示波器、交流毫伏表等测试仪器（以上仪器传统实验室已配备），二极管、三极管及各种集成芯片等器件耗品、10台机算机配以相关的仿真软件及开放无线WIFI、10个六边形桌子。
2.2 学习模式
团队：全班学生分10组，每组3～5人不等，进行团队合作学习，通过讨论、争论、辩论、规划等方式培养妥协、据理力争、谦虚、逻辑表达、合作互动、合作态度等团队精神，把学生推向学习活动的主体，不断提升自己的团队意识。
主题：老师给定或团队自己确定主题，学习主题要清晰，需解决的问题要明确，为完成主题任务进行团队方案讨论及规划。
方式：学习方式灵活开放，可以组内讨论，可以跟老师讨论，可以上网寻求帮助，也可以进行仿真测试。
工作室内学生组成小团队共同讨论、协作完成课题，在解决课题的过程中有更多的学生提出很多新鲜的问题，并动手进行实践，使得学生学习主动性明显提高，学生愿意将更多的时间花在实验室，专业基础水平和团队合作意识比以往有了明显提高，教师与学生间的交流与合作明显加强。这种模式与传统教学模式的区别主要体现在教师教学与学生学习的过程中学习的经验获取方式及技能的训练方法上。
2.3 课堂模式
以4学时为一次课的学习单元，每个学习单元中均以完成任务解决问题为主线，理论与实践没有界线，完全融合。至于怎么完成任务，采取怎么样的方法解决问题则由各组进行CDIO，整个过程小组的表现是课程全程考核的一个方面。比如，以模拟电子第一章常用电子器件的第一个主题二极管为例，为了掌握二极管如何应用，初学者必须解决何为二极管结构？此种结构导致什么样的特性？有多少种类的二极管及区别？二极管有什么用？如何用？通常结合什么来用？用的时候注意什么？目前与二极管相关的前沿动态等一系列的问题。为解决这些问题，小组必须讨论实验方案，利用工作室内的设施来解决这些疑问，而且过程会有冲突争论，因而调动每一位组员参与其中，整个过程是一个科学自然的认识过程，没有老师填鸭式的灌输，而是学生主动学习的一个过程。为了避免学生完成进程与课程规定学时误差太大，老师每两周花2学时组织全班进行一次研讨会，让各个组报告自己组的进程、收获及碰到的问题，然后在全班进行大讨论，以适当调整各个组的进程。
2.4 师生角色
在这种模式下，教室不再是一个演讲大厅，老师不再是演讲者，仅仅为了完成演讲内容而往前赶路从而局限了与学生互动深度，教师由一个“教练”变成一个学生学习的引导者、促进者，或者是一个“顾问”，学生也不再是听众，他们必须亲自动手，积极思索，合作探讨并采取有效行动[5]。
2.5 学习内容变化
学生在工作室解决的问题并不局限于教材内容，教材只是提供一个引发问题的源泉，由这个源泉辐射出的实际应用都是需要学生去思考解决的问题，因此与传统的课堂教学内容有非常大的差别。归结起来，学习内容涉及的问题可分3个层次：初级应用问题，理论解释问题，综合应用问题。初级应用主要根据课程教学自身需要设立小规模实践项目，旨在加深和强化学生对课程内容的理解与应用；理论解释问题则是学生通过小项目的学习实践后的一种能力的升华；综合应用是整个教学体系的补充，主要培养学生综合应用相关知识的能力，尤其是创新思维能力与终生学习能力。一般以2～3个项目为载体，这些都是构成过程考核的主要因素。三层次内容，贯穿于整个教学范畴中，使学生边学习边实践，明确了为什么要学，学了有何用，同时还实现了非专业能力的培养。
在教师的工作方面，教师对课程涉及三层次的内容要有全面的掌握，并对课程涉及的前沿动态有所了解，对学生学习过程可能碰到的问题有所预知，对学习合作过程可能出现的冲突要有能力协调及化解，教师在学生困顿不前时适当给予点拨，同时教师对每个组的学生状态进行全程监控和考核。
3 全程考核模式的构建
对学生来说，考核就是一个指挥棒，考核强调什么，学生就会注重什么。因此，考核由原先的期末一次考试定结论改变成整个学习过程全程考核，主要分5个部分。
一是通过老师与学生的谈话，了解学生对课程系统理论知识的掌握及对知识的解释和表达能力，成绩占10%。
二是通过每两周一次的研讨会听取学生做报告，了解学生对学习的规划、所学知识的呈现、分析问题及对问题预见性的能力，成绩占10%。
三是考查课堂中小组构思、设计、实施及运作等解决初级应用问题的能力，即小实验项目完成情况，成绩占25%。
四是通过分配给小组或小组自行设计的综合项目考查学生解决综合应用问题的能力，即与课程内容相关的大工程项目的完成情况，成绩占25%。
五是期末一个综合的笔试，目的是督促学生对整个课程做一次系统的相关性分析，考查学生对整个课程知识体系的了解，成绩占30%。
由于各部分考查的能力不可或缺，分数比例分配不是一锤定音，因此学生想要过关就不能忽略任何部分，并且很多是在学习过程中考核，学生必须认真对待每一次学习过程。此种全程的考核充分让学生明白：学生期末拿多少分不是老师决定的，是根据他们如何参与整个课程所决定的，想拿高分的同学就应该积极站出来带动和参与到每一堂课。
4 结语
以CDIO工程教育理念为指导，以SC工作室形式为课程教学模式，以学生为中心（DIG和LIG）的合作学习方式，通过这种与传统课堂截然不同在教学模式使得课堂教学的驱动因素由教师转移到学生。通过互动，真正解决那些学生不明白的知识，让学生的思维始终处于思考和兴奋状态，激发学生创新的意识和创造的思想。这种模式，无论是在小班课还是大班课都同样适用，希望能引起广大教育工作者的深入探讨。
参考文献
[1] 赵朝晖.CDIO工程教育模式下化工原理实验教学改革初探[J].化工高等教育，2011（6）：45-47.
[2] 别敦荣，李晓婷.麻省理工学院的发展历程、教育理念及启示[J].高等理科教育，2011（2）：52-60.
[3] 龚志起，陈柏昆，刘连新，等.国内外土木工程专业实践教学模式比较[J].高等建筑教育，2009，18（1）：12-15.
[4] JACK M. Wilson，William C. Jennings.Studio Courses： How Information Technology Is Changing the way we teach On Campus and Off [J].Proceedings of the ieee，2000，88（1）：72-80.
[5] Dai Hounsell，Noel Entwistle.Enhancing teaching-learning environments in undergraduate courses[EB/OL]. http：//www.ed.ac.uk/etl/.
