基于CDIO理念的“数字电子技术”实验教学模式研究

季秀霞

摘要：本文基于CDIO理念和“數字电子技术”课程的特点，将“合作学习+项目驱动”的教学模式引入“数字电子技术”的实验课程教学中，有效保证了教学质量，促进了学生个性发展和实现教学目标。教学实践证明，这种实验教学模式不但能够提高学生的实践能力与综合应用能力，同时还能培养学生的团队合作精神与沟通能力。

关键词：CDIO；合作学习；项目驱动；实验教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）27-0279-02

一、CDIO理念简介

CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运作（Operate），它是美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学在2004年提出的工程教育模式。

CDIO理念的核心是“做中学”和“基于项目教育和学习”，即充分利用大学学科齐全、学习资料丰富的条件，以实际工程项目为载体，从产品的需求分析、功能设计、生产运行、开发周期等方面培养学生专业技术知识、个人能力、职业能力和方法能力，是一种与产业发展同步的教育模式。作为当前高等工程教育的一种新型模式，CDIO以其先进的工程教育理念、优良的实践可操作性、全面系统的课程体系、普遍适应的人才培养模式，赢得了世界上众多高等工程院校的关注和青睐。

二、“数字电子技术”课程特点

“数字电子技术”课程在教学过程中，除了要求学生熟悉相关的基础内容，还要提升相应逻辑思考能力以及专业素养。传统的以“验证性”实验为主的实验教学模式与实践脱节，学生无法获得实际的工程经验，无法从整体上把握系统开发的思路。可见，“数字电子技术”课程传统的重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的实验教学模式与CDIO理念有很大差距。为了提高学生理论分析与动手实践的能力，本文从CDIO理念出发，将“合作学习+项目驱动”的教学模式引入到“数字电子技术”的课程教学中，对实验教学模式进行改革。

三、基于CDIO理念的“数字电子技术”实验教学模式

1.“合作学习+项目驱动”教学模式。“合作学习”以小组为单位，以集体授课、学生个人学习为基础，通过组织学生进行合作性的学习交往活动来完成个人和小组的学习任务，并以小组成绩为评价标准的一种学习活动。同组的学生为了完成共同的任务，会明确责任分工，互助学习，这些有利于学生学习理论知识与培养团队合作精神。

“项目驱动”教学模式是指将学习内容和实际工程项目相结合，将知识点融入项目中，学生在完成项目的过程中，通过对问题的探究和逐步解决，完成相关知识点的学习。与传统的教学模式相比，“项目驱动”式教学更能提高学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和综合应用知识的能力。通过项目的完成树立学生的自信心，达到培养和提高学生综合设计能力的教学目标。

“数字电子技术”实践性很强，所以教学过程中对实验课应该有足够的重视。既要选择一定量的验证性实验，同时也应该有适量的应用性实验。以工程导引为思想，以实际工程项目为载体，在讲解每一单元模块的知识点前，给学生布置一个工程设计任务，在教学过程中始终围绕如何实现该设计任务进行相关知识点的讲解；在项目设计上选择一些贴近生活、富有趣味性的小系统。当合作学习小组中的成员遇到困难时，可以通过沟通协作、互相讨论，在小组成员的互相鼓励帮助下最终完成项目的设计，进而培养学生的沟通、合作能力，提升教学效果。

2.“合作学习+项目驱动”的教学模式在“数字电子技术”实验教学中的实践。在“数字电子技术”实验课程教学中，引入“合作学习+项目驱动”的教学模式，结合硬件实验平台和Multisim虚拟电子实验台，通过对各章各个知识点的仿真练习演示，使学生在巩固学习知识点的同时学会运用各种逻辑关系、选择不同逻辑功能的芯片实现特定功能的小型数字系统。

验证性实验教学：在实验教学过程中，根据理论指导设置合理的实验目的、实验内容和实验要求，让学生根据课堂所学知识做好实验预习报告，并在实验课上验证。教师在课堂上与学生一起分析实验现象和实验结果，解决实验过程中遇到的问题，让学生掌握实验验证理论的分析过程和方法，加深理解理论指导实践、实验验证理论的过程。

项目设计式实验教学：项目设计式实验教学内容应引导学生充分发掘和选取合适的项目课题，设计的项目不但和所学理论知识点相结合，还应该尽可能和学生所学的专业和生活实际结合起来，如智能交通专业的学生可以用交通灯控制器，电子信息专业学生可以用电子游戏机，电子工程专业学生可以用简易电子表、智力竞赛抢答器这类生活中看得见的事物作为设计的题目，这样可以让学生直观地理解芯片在实际生活中的应用，增加学生对实验课程的兴趣，充分调动学生的发散思维。开展项目式的学习，在各个不同层次的项目实验中，可以将一个完整项目分散成若干个相对独立的子项目，通过子项目的训练掌握单一技能，最后将子项目综合起来，完成整体项目的内容，让学生既有整体的认识，又有专一的训练，从而获得较完整的工程实践经验。具体的“数字电子技术”课程设计实验项目如表1所示。

以智力竞赛抢答器设计项目为例：老师首先在屏幕上播放知识竞赛抢答现场的录像，然后请学生们思考这种多路抢答电路是如何实现的，包含哪些功能，设计时可能需要哪几个部分，每部分电路可以采用哪些芯片来完成……同组学生集思广益，可以通过查阅资料、分析讨论、分工合作一起完成整个电路的设计。对学生存在的共性问题，可以统一示范、集体解决，而对于个性问题，老师可以单独辅导。每组同学集思广益，设计的逻辑电路不一，采用的芯片不一，但是功能齐全，全部完成了设计。图1是学生利用Multisim9.0仿真软件设计的作品。

与此相应，“数字电子技术”课程的考核也进行改革，采取多元化的评价体系。既关注学生的基本技能及基础知识掌握情况，也关注学生的创新能力；既关注项目最终的完成情况，也关注项目实施中的团队协作能力及个人的职业素养；既有教师的评价，也有学生间的互评等。本课程期末考试仅占总成绩的50%，课程实验项目成绩、作业、课堂讨论等占总成绩的50%，改变了“期末一考定终身”的方式，强化了学生参与教学全过程的意识。

通过对“数字电子技术”实验教学模式的改革，增加创新型工程实践项目，使学生在完成项目的过程中了解知识点如何应用，学生思考问题和解决问题的能力得到逐步提高。学生从信息收集、制定计划、选择方案到实施方案的过程中全程参与，使学生从深度和广度上扩充知识，激发了自身的学习积极性和创造性，有助于创新能力的培养。

四、结论

本文从CDIO教学理念出发，对“数字电子技术”课程教学模式进行改革，引入“合作学习+项目驱动”的教学模式，以学生为教育主体，以实际工程项目为载体，培养学生构思、设计、实现、运作的能力，对激发学生学习兴趣、明确学习方向、转变学习态度、提高专业基础水平和团队合作意识以及提高教学效果等方面发挥出了明显的积极作用。

参考文献：

[1]潘明，潘松.数字电子技术[M].北京：科学出版社，2008.

[2]袁立，李晓理.基于CDIO的“模式识别”课程教学改革研究探索[J].中国电力教育，2013.3