基于CDIO的电子工艺实践教学的探索与改革

朱新芬

[摘要]针对电子工艺实践教学现状，结合CDIO工程理念，阐述在课程教学中构建“以学生为主体、以项目为内容”的实践教学方法，以及重视过程和综合各项能力的考核评价手段，即通过更新实践内容、改进实践方法，贯彻“做中学”的教学理念，以初步培养学生的工程实践能力。

[关键词]CDIO；实践教学；电子工艺

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]10054634（2015）060101050引言

电子工艺是电子信息工程本科专业的必修课，是专业入门级的课程，也是重要的电工电子技术基础实践课，学生不但要掌握相关的课程知识，更应该通过实践初步建立工程理念，为后续课程的学习打好基础。

近年来，社会与企业越来越认识到，高校工程专业所培养的毕业生难以适应现实工业生产需要。为解决高校教育与工业生产需要的矛盾，调整高校人才培养方式，美国工程技术认证委员会在充分调研的基础上，对工程专业毕业生人才培养目标做出了大规模调整。高校工程教育必须主动调整人才培养模式。以满足工业生产领域的需求。CDIO工程教育模式就是在这种情况下应运而生的。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）[12]，该模式以培养新一代高水平工程师为目标，强调工程教育应关注实践，将教育过程置身于产品系统生命周期的具体环境中。它以产品研发至产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、关注课程之问有机联系的方式学习工程，是一种倡导“做中学”的新型教学模式，以增强学生的动手能力，培养学生的创新意识、项目设计的能力和团队协作的精神[3]。笔者将该理念运用于电子工艺课程的实践教学中，实现了学生主动学习、勤于思考、团队合作、沟通交流的良好学习氛围，提高了学生动手能力和分析解决问题能力，真正做到了“素质知识能力”的有机结合[4]。

1电子工艺实践教学的现状及存在问题分析1.1课程设置

为培养学生成为应用型高技术人才，在现有的教学计划、课程设置安排上大大加强了实践性环节，如实施了实验课独立设课、大型实验、课程设计、课外电子制作、电子设计竞赛培训、校企合作培训、校外认证等，提高了学生的实践能力，但还不够充分。存在的问题是理论知识体系与实践环节的衔接不够紧密，各知识不够互为融贯；有的实践环节是针对全体学生的，有的只针对部分学生，这样造成学生能力的参差不齐。

1.2课堂教学方法

目前课堂教学方式是教师授课和学生操作，是典型的传授接受模式，在教学过程中也应用了多种教学手段，如提问、视频观摩、演示、讨论等，能保证每个学生完成教学任务，存在的问题为教师处于主体地位，学生处于被引导地位。因此，在调动学生的主动学习、积极探索知识方面做得还欠缺[5]。

1.3学习态度

现在有很大部分学生学习的目标不够明确，学习积极性不够。上完课后，课外时间用在学习上的很少，课外时间都被网络、各种电子通讯装备占用，只要修完课程能拿到学分就行。虽然学生工作部门在学风建设上下了不少努力，但由于学生的主观能动性不足，学习较被动，学风面貌难有大的改观。因此，学生对知识不能有很好的积累和应用，创新就更难了。

1.4考核方式

目前，教师对学生从出勤纪律、学习内容的掌握情况、实习报告三方面来评价，较客观的反映了学生的总体情况。然而，培养的人才不是孤立于团队与集体，一个人的成功与否技术固然重要，但决定因素还是非智力因素。因此，学校在培养中也应该明确培养、考核学生的非技术能力，即团队协作能力、沟通交流能力等，这样的考核内容就显得比较单一，不够明确细化。

综上所述，在电子工艺实习课程在教学过程中，教师为适应以培养应用型高技术人才为目标的教学要求，以及社会对工程技术人员的素质要求，培养了实践动手能力，学生掌握了电子工艺的一般知识和基本技能，同时也存在较多的不足之处，学校要不断改革以提高学生的工程设计、实践能力[6]。

2电子工艺实践教学的改革

分析本院已培养出的优秀学生，原因是具有兴趣引导的实践项目的经历以及项目引导的工程能力的学习。教师开始思考这种成功能否复制？如何将行业要求的能力落实到教学体系中？学校的教学团队在不断的教学研讨期间，接触了大量的国内外教学模式的探讨，结合学院实际，团队成员普遍认为CDIO模式对培养学生工程能力有很好的借鉴意义。在历年的教学改革中，我们的教师针对提高学生实践动手能力做了大量的有益的尝试，大家欣喜地发现自己做的许多工作与CDIO的指导思想不谋而合。CDIO大纲站在一个比较高的视角，对整个4年教育过程进行通盘规划，并形成了指导意见，从而构成了一个一体化的实践教学体系。若能够按照CDIO的指导思想统领整个教学、实践过程，所形成的合力和乘数效应将是个别教师教改探索所不能达到的[7]。

基于CDIO对培养计划、课程结构、教学方法、教学评估和学习构架的指引，电子工艺从以下几方面作了如下改革。

2.1修改本课程的教学大纲和教学计划

根据CDIO工程教育理念，教师的课程目标除了达到相应的技术能力外，还应达到一定的团队协作能力、沟通表达能力，制定了利益相关者认定的CDIO教学大纲及教学计划，指明了CDIO相关能力在本课程中的培养目标，作为教学的执行指南；明确了各教学内容在“记忆理解应用综合分析”各要求上要达到的目标，如表1所示[3]。

2.2教学组织形式的转变

时间安排上由原来的暑期短学期集中周授课改为春季学期授课，为弥补课程的课内学习时间不足提供了有利条件，使学生学习一个知识点后有足够的课外时间去消化、探索与扩展。以四、五人组成的学习小组进行团队协作学习，引用项目的形式将课程知识与应用技能紧密相结合，还给学生自主学习的机会与能力。

2.3教学内容与方法的改进

本课程的内容有用电常识、基本工具仪器仪表的正确使用、常见电子元器件的认识与检测、手工焊接技术、电子产品的制作。原先是按部就班的一项一项做下来，在一周时间内集中完成。本次改革是把所有的内容整合在一起，通过两个项目贯彻执行，把所学知识由浅入深、由基础到实际应用得以牢固掌握，明确了各教学内容在CDIO模式指导下在“记忆理解应用综合分析”各要求上要达到的目标，具体内容与目标如表2所示。

教学方法由讲授、操作、研讨相结合，传授、指导、自学、互助共存，课内、课外时间充分利用来执行。在课堂教学中，压缩教师授课时数，加入研讨时间、学生讲授，培养学生认识问题和解决问题的能力，从而引导学生主动学习、探索新知识。通过实践课的操作练习，引导学生的专业思路，培养学生的动手能力、创新能力以及严谨踏实、科学的工作作风。以项目为主线，把要掌握的知识点有机地整合起来，使学生在实践中学习新知识、新技能、新方法。通过分组研讨及小组协作完成产品，培养学生全面的专业、个人、职业、团队、交流及社会意识与能力。具体实施方法如下。

对电子元器件的认识与检测知识点的教学。先给每小组发一份包含各种电阻、电容、电感、晶体管及芯片的元器件和检测仪器仪表，讲授识别方法、检测方法及选用方法，使学生有了对元器件及仪器仪表的初步认识；组织学生以小组（3～4人）为单位讨论学习具体电路中各电子元器件的选择方法及在电路中所起的作用，然后去电子市场熟识和购买电子元器件，调研市场并完成调研报告，使学生对电子元器件有了进一步的了解；接下来就是选择两个实用电子电路的制作来巩固对元器件知识的掌握。

2） 对焊接技术的教学。先讲授焊接基础知识及工具的正确使用方法，而后学生练习手工焊接技能，并观看焊接技术的相关视频，了解社会上企业中的实际焊接技术，有条件可去相关企业组织学生前去参观，以增强学生对焊接技术的认同感，增强掌握焊接技术的主动性。

3） 项目一的教学。利用已掌握的基本知识与技能进行简单实用电子电路的制作直流稳压电源的制作。在信息发达的现代社会人人都离不开直流电源，因此项目一设计得小而易实现且实用，能大大地激发学生的学习热情。即使遇到问题也能通过小组成员间的互助解决。先进行元器件的检测，再进行电路板的设计，放置元器件、焊接元器件、检查电路、通电测试、参数调试、故障排除一系列的实践。在学习过程中学生完全是自主地进行，教师只起到提醒、点拨、协助解决问题的作用。通过项目一的学习使学生初次体会到了把元器件合理的进行电路焊接能实现想要的功能，消弱了学生“为学而学”的被动学习状态，学生初步体会到了专业的乐趣。这也为项目二更为复杂的电路制作打下了基础。

4） 项目二的教学。利用已掌握的基本知识与技能进行稍复杂的实用电子电路的制作声光控开关的制作。相比直流稳压电源的制作，声光控开关要复杂多了，但也有了初步的经验。也是通过元器件的检测，再到电路板的设计，放置元器件、焊接元器件、检查电路、通电测试、参数调试、故障排除一系列的实践。学生明显熟练多了，但因电路较前复杂，也需要更多的、更慎密的思考才可做出优秀的产品来，也就更能锻炼学生的各方面能力了。

对于项目一、二的教学内容可根据学生的前期知识的掌握情况作出调整，可选择老师提供的内容，也可结合课外科技立项的内容，因材施教，引导学习的兴趣与主动性。

除了以上针对内容的教学方法与安排外，在整个教学当中结合学生的学习状况，适时地安排了研讨问答环节，使学生能及时地分享学习心得，发现问题、解决问题，同时也锻炼了学生的多媒体应用能力、口头表达能力、团队协作能力[8]。

2.4考核方法的改进

考核机制对学习有直接的导向作用，以多元（知识+能力）考核项目达到多元的培养目标。通过制定合理的、规范的、严密的、详细的考核项目表来对学生作出客观公正的评价。具体如下。

1） 对元器件的认识与检测知识点的考核制定了考核表一，包括元件外观识别20分，元件型号参数识别30分，元件测试40分，出勤10分，总100分，占总评20%。评定方法是教师随机抽查每小组的其中一人，作为该小组的成绩，小组内进行自测，两者结合得出每生分数。

2） 对焊接技术的考核制定了考核表二，包括电烙铁的处理20分，练习板的焊接质量60分，拆焊10分， 考勤纪律10分，总分100分，占总评20%。评定方法是教师对每生安评定标准进行打分。

3） 对项目一、项目二制作考核制定了考核表三，包括元件检测10分，元件安装工艺20分，电路焊接质量20分，电路性能测试20分，项目报告20分， 考勤纪律10分，总分100分，占总评20%和30%。评定方法是教师对每生安评定标准进行打分。

4） 对研讨课的考核制定了考核表四，包括PPT的制作质量30分，讲评的表现30分，讨论的踊跃度20分，小组的协作能力20分，总分100分，占总评的10%。评定方法是教师和学生对每组表现进行打分，作为该小组的成绩，小组内进行自测，两者结合得出每生分数，两者结合得出每生分数[9]。

考核表都注明了每项的评分标准和分值，在开始上课前就发给学生，以使学生有依据可循。

3教改效果

引用几段学生的总结：“这门课自一开始就注定跟其它课不一样，预习+听课+理解+实践+讨论+总结=能力提高。我觉得这种教学方式是现在大学教学所缺失的，不说真正意义上面可以带给我们什么，我讲不出，因此它产生的效益是微妙的，就像等你有感觉的时候，你就已经获益了。这就够了”。“电子工艺实习课程在尝试走一条不一样的教学路线——CDIO，虽对此不甚了解，但是明显感到不同，（1）能够让我们高效的完成教学任务；（2）以小组形式进行任务分配，可以更好的实现比学赶帮超的学习氛围；（3）不同角色扮演会有不同收获，很好地锻炼了学生的组织协作能力、加强了学生的责任心、上进心；（4）给了每个人一份美好的回忆”。

综合学生的反馈和自己的体会，这次教改的方向是正确的，所实施的教学方式应该也是有效可行的，是受学生欢迎的，得到师生一致的肯定，总结如下。

1） 教与学的目标明确，学生在整个学习过程中不在盲目，可执行性强；

2） 学生的学习主动性得以发挥，并营造了很好地学比赶帮超的学习氛围；

3） 以点带面，不仅全面完成了课程各知识点的学习，更是在知识学习的过程中带动了动手能力、分析解决问题能力、协作能力、表达展示能力的全面锻炼与提升；

4） 考核成绩的优良率明显提高。成绩统计分析见表3：未参加教改的班级不管是电子10级还是电子12级优秀率都是20%以内，中等及以下有20%～30%；参加了教改的各班级的优秀率都上升到20%以上，提高了10%以上，二中及以下的人数下降到20%以内，及格人数下降为0。

4结束语

本次教改基于CDIO模式，课程不再是以各自的授课、学习、考核方式孤立存在，而是把每门课在整个教学计划中的地位明确，应达到的要求全都具体量化考核，因此在教学内容安排、授课方式、考核方式都将与传统的方式有很大的改观，课程改革达到了预期的目标，表现在如下几点。

1） 以项目为主线，把要掌握的知识点有机地整合起来，可加强学生对知识的消化、吸收，并能及时灵活应用。

2） 以学生为主体，通过教师与学生互换角色、课堂讨论、互评等形式充分调动学生积极性，颠覆以往课堂教学模式，提高学习兴趣，不仅在课堂上提高学习的效率，还将把学生课外的学习时间利用起来，提升学生主动学习、探索知识能力。

3） 以小组为单位，共同协作完成相应的课程项目，培养学生的组织领导能力、团队合作精神、交流沟通能力。也达到了小组成员间互相提携，共同进步的良好学习氛围。

4） 以量化形式进行各方面的考核，每个项目的每一项技能都进行量化考核，考核又分教师考核小组、小组考核各小组、学生考核学生几种相结合，这样让教师学生都有据可依，通过分析考核表可及时做出在哪方面的改进提高。

电子工艺这门课的CDIO模式的实践证明改革是可行的并可在其他课程推广应用。通过整个CDIO教学模式在电子信息工程专业的实施，提高了学生的实践能力、创新能力、团队协作能力及交流沟通能力。

参考文献

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[8] 董华青，阮慧敏，刘华彦，等.地方院校卓越工程师培养方案的构建与实践以浙江工业大学化学工程与工艺专业卓越工程师培养方案为例[J] .浙江工业大学学报，2013，12（1）：9398.

[9] 刘美华，李建明，屈喜龙.基于CDIO项目教学法的电工电子实习改革与实践以湖南工程学院为例[J].湖南工程学院学报（社会科学版），2014，24（4）：103106.

Exploration and reform of Electronic Craft

practical teaching based on CDIO

ZHU Xinfen

（Zhijiang College，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang310024，China）

AbstractAgainst the teaching status of electronic craft practice，combined CDIO congineering concepts，Elaborated in Teaching build a "studentcentered，projectcontent" practice teaching methods，and an emphasis on the ability to process and the comprehensive appraisal means，that practice by updating content，improved practices，implementation of the "learning by doing" teaching philosophy to preliminary engineering students practical ability .

Key wordsCDIO；practice teaching；electronic craft