基于CDIO工程教育理念《電子技術(shù)》項(xiàng)目教學(xué)法研究

曾憲陽+楊紅莉+郁漢琪

（1.南京工程學(xué)院工業(yè)中心，江蘇 南京 211167；2.南京工程學(xué)院數(shù)理部，江蘇 南京 211167；3.南京大學(xué)數(shù)學(xué)系，江蘇 南京 210093）

摘要：為解決《電子技術(shù)》課程內(nèi)容抽象學(xué)習(xí)枯燥的問題，提出以“機(jī)器人循跡小車”為主體的項(xiàng)目教學(xué)法，將《電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容貫穿其中，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。項(xiàng)目教學(xué)嵌入國際流行的CDIO工程教育理念，且融合學(xué)科交叉、素質(zhì)教育等，形成了一套適合大多數(shù)理工科院校學(xué)生的EIPC-CDIO新的工程教育理念，為電子技術(shù)教學(xué)質(zhì)量的提升奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；機(jī)器人小車；CDIO；項(xiàng)目教學(xué)法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）52-0188-02

一、引言

《電子技術(shù)》課程是理工科類專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一，是通信工程、電子信息工程、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的必修課。該課程不僅要求有較高的理論基礎(chǔ)，而且還需要較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力。其內(nèi)容抽象、知識(shí)點(diǎn)多、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，被眾多教師和學(xué)生列為難教、難學(xué)的課程之一。學(xué)生的動(dòng)手能力得不到應(yīng)有的提高，這與傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題有直接關(guān)系。因此，電子技術(shù)課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

二、教學(xué)改革的總體思路

本文基于CDIO（Conceive Design Implement Operate）國際先進(jìn)教育理念，根據(jù)理工科學(xué)生的實(shí)際情況，研究出一套合適的EIPC-CDIO（Ethics Integrity Professionalism Cooperation）工程教育理念教學(xué)改革方案。將《電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容按章節(jié)生成幾個(gè)子項(xiàng)目，各個(gè)子項(xiàng)目之間相互關(guān)聯(lián)，且融合交叉學(xué)科內(nèi)容，教師開篇教學(xué)以項(xiàng)目問題的形式引出，教師帶著問題去引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)章節(jié)知識(shí)，當(dāng)子項(xiàng)目完成時(shí)，電子技術(shù)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)也隨即完成。教師再將各個(gè)子項(xiàng)目融合在一起，適當(dāng)加入當(dāng)今流行的課外知識(shí)，并使其有機(jī)關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)綜合項(xiàng)目，以任務(wù)的形式安排給學(xué)生。學(xué)生接到綜合項(xiàng)目后，仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)與各個(gè)子項(xiàng)目關(guān)聯(lián)很大，自然會(huì)思考如何根據(jù)之前所學(xué)子項(xiàng)目知識(shí)來設(shè)計(jì)綜合項(xiàng)目。學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，始終帶著問題去學(xué)習(xí)，注意力更加集中，有目的地去查找問題和解決問題，通過查找資料、設(shè)計(jì)電路、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，有效提高了實(shí)踐創(chuàng)新能力。

三、教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

1.子項(xiàng)目設(shè)計(jì)?！峨娮蛹夹g(shù)》包括模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)兩部分內(nèi)容。首先將各個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)歸類，聯(lián)系緊密的章節(jié)可合二為一，考慮到模擬電路主要解決的問題為信號(hào)整形、放大、處理，數(shù)字電路解決的問題為組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路，因此電子技術(shù)內(nèi)容可融合為控制領(lǐng)域類的項(xiàng)目。為了在教學(xué)中能更大程度的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合歷年全國大學(xué)生電子競(jìng)賽代表性題型，將綜合項(xiàng)目定為機(jī)器人循跡小車較為合適，一方面其難度適中，容易入手，另一方面學(xué)生也有興趣研究循跡小車。因此《電子技術(shù)》全篇教學(xué)將以機(jī)器人循跡小車的項(xiàng)目設(shè)計(jì)來展開，如圖1所示。

將機(jī)器人循跡小車拆解為多個(gè)子項(xiàng)目：循跡模塊子項(xiàng)目、控制模塊子項(xiàng)目、驅(qū)動(dòng)模塊子項(xiàng)目、電源模塊子項(xiàng)目等。其中循跡模塊與電源模塊可映射到模擬電路的基本放大電路、集成運(yùn)算放大器、直流穩(wěn)壓電源等章節(jié)中，驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊子項(xiàng)目?jī)?nèi)容可映射到數(shù)字電路的組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路中，因此機(jī)器人循跡小車整個(gè)項(xiàng)目已拆解并映射到《電子技術(shù)》各相關(guān)章節(jié)中。

2.教師教學(xué)過程設(shè)計(jì)。教師教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)按以下步驟進(jìn)行：①思考如何將《電子技術(shù)》按章節(jié)歸類分解，這是一個(gè)構(gòu)思（Conceive）過程；②對(duì)各個(gè)章節(jié)進(jìn)行子項(xiàng)目設(shè)計(jì)，子項(xiàng)目要求與課堂教學(xué)實(shí)例接近，也可與教師科研實(shí)際相結(jié)合，這是一個(gè)設(shè)計(jì)（Design）過程；③各個(gè)子項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成后，教師應(yīng)該考慮如何教學(xué)生去實(shí)現(xiàn)這些子項(xiàng)目，學(xué)生帶著問題去尋找答案，這是一個(gè)實(shí)現(xiàn)（Implement）的過程；④學(xué)生學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)這些子項(xiàng)目，可通過軟件仿真、硬件搭建的方式去實(shí)現(xiàn)它，這是一個(gè)運(yùn)作（Operate）的過程。教師項(xiàng)目設(shè)計(jì)包括構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作四個(gè)部分，與國際上先進(jìn)的CDIO理念（構(gòu)思Conceive 設(shè)計(jì)Design 實(shí)現(xiàn)Implement 運(yùn)作Operate）四個(gè)部分一致，因此本教學(xué)設(shè)計(jì)思路具有較高的可行性。

3.學(xué)科融合與交叉設(shè)計(jì)。在教學(xué)過程中，設(shè)計(jì)、運(yùn)作步驟可安排學(xué)生分組進(jìn)行。實(shí)際教學(xué)中，為了豐富教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)融入其他相關(guān)學(xué)科知識(shí)，比如高等數(shù)學(xué)、EDA、傳感器等。這實(shí)際是對(duì)國際先進(jìn)CDIO理念的補(bǔ)充和拓展，融合學(xué)科交叉、素質(zhì)教育、道德誠信（Ethics Integrity Professionalism Cooperation）在內(nèi)，形成一套新的適合我校學(xué)生的教學(xué)模式：EIPC-CDIO教學(xué)模式。

四、結(jié)論與思考

選擇“機(jī)器人循跡小車”作為教學(xué)項(xiàng)目，可有效激發(fā)學(xué)生興趣，提升教學(xué)效果。項(xiàng)目教學(xué)基于CDIO國際先進(jìn)理念，保證了教學(xué)改革的可行性，實(shí)現(xiàn)了做中學(xué)、學(xué)中做的理念。結(jié)合學(xué)生實(shí)情，融合了學(xué)科交叉、素質(zhì)教育、道德誠信等，形成了一套新的EIPC-CDIO項(xiàng)目教學(xué)法，該教學(xué)改革方案具有一定的普遍性，適合絕大多數(shù)理工科專業(yè)教師教學(xué)參考。

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