基于CDIO工程教育理念的电路实践模式的探讨

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  【摘 要】由于电路课程来源于工程应用,且有着具体的工程应用背景,脱离了工程背景,电路理论将难以走向实践。因此,电子电路理论的教学必须坚持一种从实践中来,经过数学抽象和求解,又到实践中去的科学思路。基于CDIO理念的实践教学模式是以项目设计为导向,以任务为驱动,让学生参与工程项目的构思、设计、实现与运行的全过程,将学生的知识构架、兴趣爱好、能力特长和工程需求、社会需求等有机结合,以达到提高学生的工程实践创新能力。
  【关键词】CDIO理念;电路实践模式
  【中图分类号】G64 【文献标识码】A
  【文章编号】2095-3089(2018)21-0035-01
  《电路》课程是一门研究电路分析、设计和综合的理论,是国内外电气信息类各专业本科生教学大纲中必不可少的核心主干课程,它所涉及的概念、方法和理论,大量地应用在电子技术、电机与拖动、自动控制原理等后续专业课程和大学生电子设计创新活动中,是向学生传授工程观点和科学观点的“开门课”。
  CDIO工程教育理念是以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO模式实质上是用工程方法培养工科学生,即让学生在教育过程中接触真正的工程实践,直接体验以产品实现为周期,以产品的开发为主导,以学生自主设计为目的的教学模式,以培养工程应用能力、知识构建能力、团队相互合作能力、系统设计能力为基本原则,在这个四个方面体现人才培养的创新性[1]。
  基于CDIO理念的电路实践教学是以产品实现为周期,以产品的开发为主导,以学生自主设计为目的,锻炼学生工程实践能力的新模式。要实现基于CDIO理念的电路实践教学新模式,就要打破原来的实践教学框架,探索出一套新的实践教学内容、实践教学方法及实践考核方式的模式。
  一、基于CDIO理念电路实践教学内容的研究
  1.基于protues软件和电路元器件创新性地开展实验项目。
  传统的实验,学生只是被动地在已搭建好的电路上实验。整个过程缺乏主观能动性,实验结束后,没有在学生脑中留下深刻的印象,没有达到实验原本的目的。而在新的实验项目,由学生自由组合的团队独立完成,根据实验要求构思实验方案,自主选择电路元件,设计搭建实验电路,实现系统并调试运行。实验指导书不像过去一样面面俱到,而让学生充分参与实验项目设计的各个环节,从而达到锻炼学生工程实践能力的目的。
  2.借助NI myDAQ 开展学生创新实验项目。
  NI myDAQ将工程实践教育拓展到课堂和实验室之外,让学生有更多的机会实践并体验真实的电路和硬件,使每个学生都能随时随地实践工程创新。该动手实践平台,不仅能帮助学生掌握理论知识,更好地将理论联系实际,而且有利于学生电路设计、工程概念兴趣的培养。该实践创新平台与实验室硬件平台的结合,有助于实践电路工程思想和創新动手能力的全面提升。
  3.把赛题引入实验,加强创新学习的培养。
  每年省内都有电子电路方面的竞赛,竞赛题目都不同程度地体现了创新思想,可以借助赛题培养学生的创新思维,把赛题引入实验,对培养学生的各种能力都有帮助,尤其是团队之间的相互配合能力、主动思考能力、电路的分析调试能力和语言表达能力。
  4.基于微课实现教学实践的翻转课堂。
  教师通过移动学习平台推送微课资源,微课资源嵌入教学项目每个学习模块。与传统课堂教学相比,翻转课堂教学模式改变了教学流程和教学手段。翻转教学流程是“课前信息传递、课中消化吸收、课后验收评价”[2]。从创新的角度来讲,翻转实践教学的流程是教师将实验项目中所涉及的知识点录成微课,学生通过“微课”学习新知、师生平台交流互动了解难点,教师在课堂上展示课前学习的情况,讲解难点和疑点后,学生协作完成实验项目,最后验收实践成果,学生需要将所完成的实验项目做成微课进行讲解,供其他组同学评价互动,教师综合评价。
  师综合评价。
  二、基于CDIO理念的电路实践教学方法的研究
  1.科学引导代替传统讲授。
  基于CDIO理念的电路实践教学是以产品实现为周期,以产品的开发为主导,以学生自主设计为目的的教学模式,实验指导书不像过去一样面面俱到,而让学生充分参与实验项目设计的各个环节,教学方式将由原来的“老师讲什么学生听什么,老师做什么学生看什么,老师说什么学生练什么”的被动教学,转变为“学生根据实验要求构思实验方案,设计系统,搭建电路实现系统并成功调试运行,老师引导”的主动教学,将学习中心位置交还给学生,充分激发学生的学习主动性,提高学习兴趣。
  2.有计划地组织指导学生参加各种创新竞赛活动。
  通过参加科技实践活动,提高学生创新能力、表达能力,为从业奠定良好基础。
  3.结合教师科研工作开展团队工程项目的设计与研发。
  结合教师科研工作开展团队工程项目的设计与研发,让学生参与实际工程设计,从而激发学生的学习兴趣,充分发挥学生内在潜能和创造力,提高学生的工程能力、创新能力、团队协作和项目组织与管理能力。
  三、基于CDIO理念的电路实践教学考核方式的研究
  目前该课程的考核形式比较单一,重理论考试轻实践考试。这种考核方式导致学生为了通过考试而学习,学生缺乏实践动手能力和创新能力。因此,电路课程的考核内容应该包括实践考核,同时,考核内容要能力化。为了培养学生学习的自觉性和综合能力,激发创造性,考虑学有余力学生的个性发展,采取多元化考核方式来综合评价学生对知识的掌握与运用。实践考核内容应包含项目设计、项目实现、团队协作、实验报告,此外,参加电子设计竞赛、创新项目及发表学术论文等还有附加分值(总成绩不超过100分)。
  基于CDIO理念深化电路实践课程教学改革,探索以学生为主体,知识、能力和素质协调发展的新型实践教学模式,使学生掌握电路理论的基本知识和基本的分析、计算、实验方法,并受到必要的工程创新实践和职业技能训练,有效培养学生的系统分析能力、知识综合运用能力和团队协作项目组织等能力,为学生在电信领域从业奠定基础。
  参考文献
  [1]夏非.基于CIDO理念的电路实验教学改革与实践[J].教改研究,2015(95):7.
  [2]张强等.电路原理基于SPOC翻转课堂教学模式的实施[J].实验技术与管理,2016,33(1):187-189.
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