基于CDIO理念的“數(shù)字電子技術(shù)”實驗教學模式研究

季秀霞

摘要：本文基于CDIO理念和“數(shù)字電子技術(shù)”課程的特點，將“合作學習+項目驅(qū)動”的教學模式引入“數(shù)字電子技術(shù)”的實驗課程教學中，有效保證了教學質(zhì)量，促進了學生個性發(fā)展和實現(xiàn)教學目標。教學實踐證明，這種實驗教學模式不但能夠提高學生的實踐能力與綜合應用能力，同時還能培養(yǎng)學生的團隊合作精神與溝通能力。

關(guān)鍵詞：CDIO；合作學習；項目驅(qū)動；實驗教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）27-0279-02

一、CDIO理念簡介

CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）、運作（Operate），它是美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學在2004年提出的工程教育模式。

CDIO理念的核心是“做中學”和“基于項目教育和學習”，即充分利用大學學科齊全、學習資料豐富的條件，以實際工程項目為載體，從產(chǎn)品的需求分析、功能設(shè)計、生產(chǎn)運行、開發(fā)周期等方面培養(yǎng)學生專業(yè)技術(shù)知識、個人能力、職業(yè)能力和方法能力，是一種與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步的教育模式。作為當前高等工程教育的一種新型模式，CDIO以其先進的工程教育理念、優(yōu)良的實踐可操作性、全面系統(tǒng)的課程體系、普遍適應的人才培養(yǎng)模式，贏得了世界上眾多高等工程院校的關(guān)注和青睞。

二、“數(shù)字電子技術(shù)”課程特點

“數(shù)字電子技術(shù)”課程在教學過程中，除了要求學生熟悉相關(guān)的基礎(chǔ)內(nèi)容，還要提升相應邏輯思考能力以及專業(yè)素養(yǎng)。傳統(tǒng)的以“驗證性”實驗為主的實驗教學模式與實踐脫節(jié)，學生無法獲得實際的工程經(jīng)驗，無法從整體上把握系統(tǒng)開發(fā)的思路?？梢姡皵?shù)字電子技術(shù)”課程傳統(tǒng)的重理論輕實踐、強調(diào)個人學術(shù)能力而忽視團隊協(xié)作精神、重視知識學習而輕視開拓創(chuàng)新的實驗教學模式與CDIO理念有很大差距。為了提高學生理論分析與動手實踐的能力，本文從CDIO理念出發(fā)，將“合作學習+項目驅(qū)動”的教學模式引入到“數(shù)字電子技術(shù)”的課程教學中，對實驗教學模式進行改革。

三、基于CDIO理念的“數(shù)字電子技術(shù)”實驗教學模式

1.“合作學習+項目驅(qū)動”教學模式?！昂献鲗W習”以小組為單位，以集體授課、學生個人學習為基礎(chǔ)，通過組織學生進行合作性的學習交往活動來完成個人和小組的學習任務，并以小組成績?yōu)樵u價標準的一種學習活動。同組的學生為了完成共同的任務，會明確責任分工，互助學習，這些有利于學生學習理論知識與培養(yǎng)團隊合作精神。

“項目驅(qū)動”教學模式是指將學習內(nèi)容和實際工程項目相結(jié)合，將知識點融入項目中，學生在完成項目的過程中，通過對問題的探究和逐步解決，完成相關(guān)知識點的學習。與傳統(tǒng)的教學模式相比，“項目驅(qū)動”式教學更能提高學生的學習興趣，提高學生的動手能力和綜合應用知識的能力。通過項目的完成樹立學生的自信心，達到培養(yǎng)和提高學生綜合設(shè)計能力的教學目標。

“數(shù)字電子技術(shù)”實踐性很強，所以教學過程中對實驗課應該有足夠的重視。既要選擇一定量的驗證性實驗，同時也應該有適量的應用性實驗。以工程導引為思想，以實際工程項目為載體，在講解每一單元模塊的知識點前，給學生布置一個工程設(shè)計任務，在教學過程中始終圍繞如何實現(xiàn)該設(shè)計任務進行相關(guān)知識點的講解；在項目設(shè)計上選擇一些貼近生活、富有趣味性的小系統(tǒng)。當合作學習小組中的成員遇到困難時，可以通過溝通協(xié)作、互相討論，在小組成員的互相鼓勵幫助下最終完成項目的設(shè)計，進而培養(yǎng)學生的溝通、合作能力，提升教學效果。

2.“合作學習+項目驅(qū)動”的教學模式在“數(shù)字電子技術(shù)”實驗教學中的實踐。在“數(shù)字電子技術(shù)”實驗課程教學中，引入“合作學習+項目驅(qū)動”的教學模式，結(jié)合硬件實驗平臺和Multisim虛擬電子實驗臺，通過對各章各個知識點的仿真練習演示，使學生在鞏固學習知識點的同時學會運用各種邏輯關(guān)系、選擇不同邏輯功能的芯片實現(xiàn)特定功能的小型數(shù)字系統(tǒng)。

驗證性實驗教學：在實驗教學過程中，根據(jù)理論指導設(shè)置合理的實驗目的、實驗內(nèi)容和實驗要求，讓學生根據(jù)課堂所學知識做好實驗預習報告，并在實驗課上驗證。教師在課堂上與學生一起分析實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，解決實驗過程中遇到的問題，讓學生掌握實驗驗證理論的分析過程和方法，加深理解理論指導實踐、實驗驗證理論的過程。

項目設(shè)計式實驗教學：項目設(shè)計式實驗教學內(nèi)容應引導學生充分發(fā)掘和選取合適的項目課題，設(shè)計的項目不但和所學理論知識點相結(jié)合，還應該盡可能和學生所學的專業(yè)和生活實際結(jié)合起來，如智能交通專業(yè)的學生可以用交通燈控制器，電子信息專業(yè)學生可以用電子游戲機，電子工程專業(yè)學生可以用簡易電子表、智力競賽搶答器這類生活中看得見的事物作為設(shè)計的題目，這樣可以讓學生直觀地理解芯片在實際生活中的應用，增加學生對實驗課程的興趣，充分調(diào)動學生的發(fā)散思維。開展項目式的學習，在各個不同層次的項目實驗中，可以將一個完整項目分散成若干個相對獨立的子項目，通過子項目的訓練掌握單一技能，最后將子項目綜合起來，完成整體項目的內(nèi)容，讓學生既有整體的認識，又有專一的訓練，從而獲得較完整的工程實踐經(jīng)驗。具體的“數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計實驗項目如表1所示。

以智力競賽搶答器設(shè)計項目為例：老師首先在屏幕上播放知識競賽搶答現(xiàn)場的錄像，然后請學生們思考這種多路搶答電路是如何實現(xiàn)的，包含哪些功能，設(shè)計時可能需要哪幾個部分，每部分電路可以采用哪些芯片來完成……同組學生集思廣益，可以通過查閱資料、分析討論、分工合作一起完成整個電路的設(shè)計。對學生存在的共性問題，可以統(tǒng)一示范、集體解決，而對于個性問題，老師可以單獨輔導。每組同學集思廣益，設(shè)計的邏輯電路不一，采用的芯片不一，但是功能齊全，全部完成了設(shè)計。圖1是學生利用Multisim9.0仿真軟件設(shè)計的作品。

與此相應，“數(shù)字電子技術(shù)”課程的考核也進行改革，采取多元化的評價體系。既關(guān)注學生的基本技能及基礎(chǔ)知識掌握情況，也關(guān)注學生的創(chuàng)新能力；既關(guān)注項目最終的完成情況，也關(guān)注項目實施中的團隊協(xié)作能力及個人的職業(yè)素養(yǎng)；既有教師的評價，也有學生間的互評等。本課程期末考試僅占總成績的50%，課程實驗項目成績、作業(yè)、課堂討論等占總成績的50%，改變了“期末一考定終身”的方式，強化了學生參與教學全過程的意識。

通過對“數(shù)字電子技術(shù)”實驗教學模式的改革，增加創(chuàng)新型工程實踐項目，使學生在完成項目的過程中了解知識點如何應用，學生思考問題和解決問題的能力得到逐步提高。學生從信息收集、制定計劃、選擇方案到實施方案的過程中全程參與，使學生從深度和廣度上擴充知識，激發(fā)了自身的學習積極性和創(chuàng)造性，有助于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

四、結(jié)論

本文從CDIO教學理念出發(fā)，對“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學模式進行改革，引入“合作學習+項目驅(qū)動”的教學模式，以學生為教育主體，以實際工程項目為載體，培養(yǎng)學生構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的能力，對激發(fā)學生學習興趣、明確學習方向、轉(zhuǎn)變學習態(tài)度、提高專業(yè)基礎(chǔ)水平和團隊合作意識以及提高教學效果等方面發(fā)揮出了明顯的積極作用。

參考文獻：

[1]潘明，潘松.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：科學出版社，2008.

[2]袁立，李曉理.基于CDIO的“模式識別”課程教學改革研究探索[J].中國電力教育，2013.3