基于CDIO的“電子產(chǎn)品設計與制作”課程改革與實踐

徐麗萍

當前，我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)已經(jīng)開始轉(zhuǎn)型，特別是在電子信息行業(yè)領(lǐng)域，正在由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變，需要大批的創(chuàng)新技術(shù)應用型人才。因此，對于旨在培養(yǎng)企業(yè)所需的高素質(zhì)技能型人才的高職教育來說，如何培養(yǎng)創(chuàng)新人才是迫在眉睫的問題。2001年，由美國麻省理工學院聯(lián)合瑞典的查爾姆斯技術(shù)大學、林克平大學以及皇家技術(shù)學院等3所高校，共同開發(fā)的一種全新工程教育理念和實施體系——CDIO，不失為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的一種較好的高職教育模式。[1]

CDIO是英文單詞構(gòu)思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)、運行(Operate)的縮寫。CDIO以工程項目設計為導向，以工程能力培養(yǎng)為目標，通過工程項目(產(chǎn)品、生產(chǎn)流程、系統(tǒng))的構(gòu)思、設計、實施和運行全過程，培養(yǎng)技術(shù)知識和推理能力、個人職業(yè)技能和職業(yè)道德、人際交往技能(團隊協(xié)作和交流)及創(chuàng)造性地解決工程問題的能力。[2]南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院電子信息工程技術(shù)專業(yè)群“電子產(chǎn)品設計與制作”課程是一門重要的綜合性實踐課程，其在培養(yǎng)學生電子產(chǎn)品創(chuàng)新設計能力所需的知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)中占有十分重要的地位。CDIO教育模式的核心思想與學校實踐教育教學改革理念是異曲同工的，因此，在“電子產(chǎn)品設計與制作”課程開發(fā)過程中創(chuàng)造性地引入CDIO教育模式，通過近年來的組織實施，取得了明顯的教學成效。

一、課程設計思路

依據(jù)電子產(chǎn)品設計崗位需求并綜合學生已有的知識、能力提煉工程項目，學生根據(jù)項目任務書，按照經(jīng)濟的方式，在規(guī)定的時間內(nèi)完成電子產(chǎn)品的設計、安裝調(diào)試、檢測與相關(guān)設計文件編寫工作。

學生能夠帶著問題學習和實踐，主動查找書和資料，并進行充分的交流和研討，在研討中摩擦出思維的火花，提高自主學習能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性地解決實際工程問題的能力，凸現(xiàn)“做中學”工程教育模式。[3]課程實施中突出以學生為主，教師主要起引導作用，采用小組學習法提高學生的團隊協(xié)作能力，并從學生參與整個項目的態(tài)度、熱情、主動思考、團隊協(xié)作等方面進行過程考核。鼓勵學生創(chuàng)新，對于有所創(chuàng)新的學生，其考核成績可以提升一個等級，同時，通過有效的評價不斷給學生以“成功”的體驗。

此外，在教學設計中注重培養(yǎng)學生的規(guī)范意識、質(zhì)量意識、成本意識和環(huán)保意識。

二、基于CDIO的課程教學設計

整個教學過程按照“做項目”的模式展開，通過采用涵蓋電子產(chǎn)品開發(fā)四個階段(方案設計、硬件與軟件設計、樣機裝配與測試、樣機鑒定)的教學環(huán)節(jié)來安排整個教學過程，在每個教學環(huán)節(jié)均運用CDIO理念(構(gòu)思——閱讀分析、設計、實現(xiàn)、運行——評審)來設計具體教學過程，讓學生體驗電子產(chǎn)品從無到有的整個設計過程。

(一)方案設計

引導學生進行項目任務書的閱讀與分析；使學生了解項目的應用要求及可能調(diào)節(jié)的范圍(包括技術(shù)和制造成本)。學生還可以利用網(wǎng)絡、圖書館、資料室查閱專利、期刊雜志、產(chǎn)品手冊、芯片數(shù)據(jù)書等相關(guān)資料，了解項目所在技術(shù)領(lǐng)域的國內(nèi)外相關(guān)信息，以及實現(xiàn)項目各項指標的主要技術(shù)手段，整理、分析、歸納資料及相關(guān)信息，提出設計思路與初步方案。學生根據(jù)方案評審意見進行方案修改完善，并提出最終實現(xiàn)項目的設計方案。

教學指導建議：教師要引導學生正確查閱資料，并及時檢查學生學習狀況，方案評審主要鍛煉學生團隊協(xié)作及語言表達能力。在評審中要以鼓勵為主，指出學生不足。

(二)硬件電路設計與軟件設計

首先，學生根據(jù)最終方案確定的主芯片，閱讀與分析芯片資料，設計詳細電路原理圖，完成相關(guān)元器件的參數(shù)分析、計算，電路設計應根據(jù)經(jīng)濟性、環(huán)保性、調(diào)試與生產(chǎn)、元器件采購以及EMC等方面的要求綜合考慮；然后，完成印制電路板設計，并給出采購用的元器件清單，在印制板設計的同時，完成軟件流程圖及源程序設計；最后，進行電路設計階段評審。

教學指導建議：電路設計過程中英文芯片資料閱讀非常重要，這也是學生學習的難點，對整個項目的完成會有很大的影響，教師要引導學生正確學習芯片資料，增加學生“成功”體驗。

(三)樣機裝配與調(diào)試

首先，學生按照IPC-A-610D規(guī)范完成印制電路板的組裝；其次，編寫調(diào)試方案并進行調(diào)試方案評審；再次，運用相關(guān)儀器儀表進行電路軟硬件調(diào)試；最后，完成項目功能指標及性能指標測試，對測試結(jié)果進行分析。

教學指導建議：在裝配調(diào)試過程中，遇到實際的工程問題，需要教師引導學生正確思考。教師可以參與到學生的討論當中，適當給出合理的意見和建議，及時糾正學生錯誤的想法，引導學生解決難題。[4]

(四)樣機鑒定

首先，學生應了解完成樣機鑒定需要的技術(shù)文件與工藝文件種類；然后，完善相關(guān)技術(shù)資料，包括：電路原理圖、元器件明細表、裝配圖、測試說明、調(diào)試工藝文件、調(diào)試記錄、技術(shù)說明；最后，教師與學生組成樣機鑒定小組，檢查樣機設計與制作過程中的相關(guān)文件是否齊全、規(guī)范，樣機指標測試是否符合要求，并提出整改意見。

教學指導建議：在樣機鑒定過程中，教師對學生做得好的方面要給予充分肯定，對不足之處應提出改進的意見和建議，要著重引導學生編制文件中的規(guī)范意識和標準化意識。

綜上所述，“電子產(chǎn)品設計與制作”課程中引入CDIO理念，學生能夠體驗電子產(chǎn)品開發(fā)的整個過程，將學到的理論知識應用于實踐中，并通過實踐加深對理論知識的理解。課程的教學模式由傳統(tǒng)的手把手教學逐步過渡到開放教學，學生學習由被動變?yōu)橹鲃?，思維訓練由封閉轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放，綜合職業(yè)能力和創(chuàng)新能力得到大幅提高，培養(yǎng)了查閱文獻資料的能力、實踐操作的能力、自主學習的能力、獨立思考解決問題的能力、論文寫作的能力、語言表達的能力及團隊協(xié)作精神等，開闊了視野，完善了知識結(jié)構(gòu)。學生適應崗位能力得到進一步提升，同時，在各類全國職業(yè)技能大賽及全國大學生電子競賽中均取得了較好的成績。

參考文獻：

[1]王偉，王殿君，申愛明，等.基于CDIO人才培養(yǎng)模式的機械電子工程專業(yè)實踐教學體系的改革與探索[J].安徽師范大學學報：自然科學版，2010(33)：136-138.

[2]姚慶文，丁輝.高職實施“CDIO”模式的探究[J].常州輕工職業(yè)技術(shù)學院學報，2011(3)：21-25.

[3]查建中.技能大賽要在“做中學”[J].職業(yè)技術(shù)教育，2009(21)：64-65.

[4]張燕君，畢衛(wèi)紅，齊躍峰.基于CDIO能力培養(yǎng)的光纖傳感課程的改革與實踐[J].光學技術(shù)，2009(5)：226-227.