基于CDIO的电工电子实验教学信息化建设研究与实践

2016-04-26 17:54刘艳孙科学张昀丁可柯
科技视界 2016年10期
关键词:教学改革

刘艳 孙科学 张昀 丁可柯

【摘 要】对电工电子实验教学进行了深入探讨和改革,利用CDIO工程教育模式,开展实验教学信息化建设,注重实验教学案例,优化项目教学流程,着力培养学生的工程素养,增强解决实际工程问题的能力。

【关键词】CDIO工程教育;电工电子实验教学;教学改革

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果之一。从2000年起麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学创立了CDIO工程教育理念,并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)[1-2]。它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、实践的方式学习工程。基于CDIO的工程教育教学是指学生利用课外时间完成基础知识的学习及工程项目的构思,课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所,包括答疑解惑设计中的问题、知识的实现和运用等,加强实践教学、强化电子实践应用和创新能力的培养、突出系统概念以及软硬件的联系,从而达到更好的教育效果[3]。

1 如何把CDIO工程教学理念引入到电工电子实验教学中

由于电工电子实验课程的特殊性,实验教学与操作的场地被局限于实验室。如何能够让学生让随时地学习和复习电子实验中的知识?在本校的电工电子实验教学信息化建设中,引入CDIO工程教育的理念,提出了一个更高效的解决方案。

电子实验教学体系是由若干个知识点构成的。教师在教学设计过程中,按照CDIO工程教育的理念,把课程体系的知识点分解到不同的子项目教学案例中,每个子项目案例目标明确,易于学生接受。每个子项目的知识点在信息化建设过程中被制作成微视频,短小精悍,重点突出。学生在分析实验项目过程中,把应用到的内容映射到课程体系中的各个知识点。这是一个互逆的过程。通过预学习和实践等环节,让学生以主动的、实践的方式学习工程。

基于CDIO电工电子实验教学信息化建设,教师设计实验教学案例,把课程体系中的知识点分解到每个子项目,每个子项目在实施过程中,按照四个阶段实施,分别是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)四个阶段。在构思阶段,分为教师课题布置、学生课前预习;在设计阶段学生分解实验项目,分为子项目设计、子项目仿真等;在实现阶段,教师审核设计方案,学生开始电路搭建;在运作阶段,学生系统调试及系统完善,教师验收成果,器件回收利用。学生以工程项目流程、控制时间成本以及材料成本的观点来进行电工电子实验实践。

在整个教学过程中,运用CDIO工程教育理念,具有很强的的可操作性实践性,明确教学信息,重新构建了学习流程。让学生在“带着问题去学习”,亲自动手实践去解决问题。在整个教学过程中,学生成为主体,成为演员,教师成为导演。

2 实验教学方法改善:研究教学方法,实现教学手段的信息化和现代化

2.1 运用CDIO工程教育理念,重新构建学习流程

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的成果之一。在实验课程教学中,教师注重案例设计,明确教学目标,建立项目的概念,让学生以主动的、实践的方式学习工程。学生利用课外时间完成基础知识的学习,工程项目的构思。课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所,包括答疑解惑设计中的问题、知识的实现和运用等,达到更好的教育效果。在教学过程中,“以学生为中心,突出自主学习能力”,采用不同的设计策略,在尽可能简约、精练的前提下,在工程实践项目设计上进行突破与创新。

2.2 开展实验教学信息化建设,开展翻转课堂,微课教学等

利用信息化技术(如教学视频、移动技术、云技术),构成网络课堂,让学生利用碎片时间来学习。在教学过程中,加强理论性讲解,克服课堂教学的随意性;突出操作性,克服课堂教学的单一化;增强灵活性,克服课堂教学模式化。在实验方案设计上,鼓励学生参与设计,鼓励多样化设计,强调预习与仿真验证,鼓励学生在教师讲解后重新归纳和整理知识点,强调独立的动手,通过学生仿真和动手实验,课程内容进行巩固和提高。这些教学形式的变化,激发学生的学习热情,培养创新思维能力。

2.3 尊重学生的差异,开展不同层次的实验教学

尊重学生的差异,小班化一对一教学,完成不同层次的实验内容。建立多样化的学习目标,满足学生的不同需求,实现多层次目标化实验教学[4]。遵从“教为主导,学为主体,训练为主线”的教学原则。教学过程是师生共同参与的过程,并且时时把学生放在主体地位。运用CDIO工程教育理念,控制学习过程。信息化建设使学生能够利用“碎片时间”来学习和复习基础知识,在实验教学课堂上重点解决问题,不同实验方案的讨论。调动学生主动学习的兴趣、旺盛的求知欲、积极的探索精神;自顶向下,明确带有挑战性的目标,激发学生的兴趣,促进学生对整个课程的融会贯通。

3 电工电子实验教学信息化建设创新与效果

在实验教学方法上,引进团队教学和研究性教学方法。探索全新的教学改革策略,开展团队教学和研究性教学,精心设计教学案例,信息化建设实验项目,培养学生的创新能力和操作能力,重视学生综合能力提升。

在实验教学效果上,加强学生电子设计的应用知识,解决问题的能力、工程实践能力和创新能力。指导学生开展课内外立体化训练,适合不同层次不同专业学生,使学生的知识、能力、素质综合协调发展的发展,探索采用课内外一体,教学与科研、教学与创新工程相结合的方法。

强化校企合作,共同培养人才。高校和企业相结合、相辅相成、优势互补、协同培养工程技术人才,是今后工科院校办学的趋势。本校先后与美国ALTERA公司、美国TI公司、XILINX公司等中外知名企业合作,利用企业提供的技术支持,包括硬件支持和软件支持,培养学生参与全国电大学生电子竞赛等实践项目。提高学生电子设计的应用知识的能力,解决问题的能力工程实践能力和创新。

长期以来,本校十分重视学生多层次创新实践能力的培养,一直把提高人才培养质量、提高学生的就业竞争力作为办学的主要目标之一。在教学过程中,紧扣学校的办学目标,在电工电子实验信息化建设中,引入CDIO工程教育理念,提高学生对新知识、新技术的学习能力、创造能力,全面提高学生的创新实践能力。采用目标化教学,实践从课本理论到实际应用的过程,能够迅速提高学生的兴趣,使学生在设计算法的同时,享受到自己学习成功的喜悦感和成就感,从而极大的激发学生学习的自主性和创造性。

【参考文献】

[1]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育究,2008,03:1-6.

[2]顾佩华,沈民奋,李升平,庄哲民,陆小华,熊光晶.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008,01:12-20.

[3]马知远,朱旭芳.以实践教学为主线的电子技术系列课程教学模式[J].实验室研究与探索,2015,11:213-216.

[4]李宗平,张战锋.基于自主性、开放性和创新性的电工电子实验教学体系的构建[J].实验室科学,2013,02:168-171.

[责任编辑:王楠]

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