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 本刊论文 |
| 基于CDIO理念改革电子类专业课程设计探索 |
| 作者：李稳国 时间：2016/08/03 点击：370 |
摘 要 课程设计是高校电子类专业中一个重要的实践教学环节，传统的课程设计在时间安排、指导教师、设计题目、学生团队精神培养以及考核方式等方面都存在一些问题。目前，国内外许多高校非常推崇CDIO工程教育模式，并且提出许多基于CDIO的教学改革方法或措施。为了提高人才培养质量，针对电子类专业传统的课程设计存在的问题，提出基于CDIO理念的改革措施。
关键词 CDIO理念；电子类专业；课程设计
为提高人才培养质量和就业竞争力，很多高校采取一些措施来进行教学改革。对于电子类专业的教学改革之一就是通过加大教学实践环节的比重来培养学生的实践能力和创新能力，而课程设计作为其中重要的一个实践环节，它要求注重学生综合运用知识能力的培养。然而，传统的课程设计由于存在许多问题，严重制约了学生能力的培养，因此，对其改革势在必行。
1 传统课程设计存在的弊端
时间安排不合理 传统的课程设计一般安排在该课程结束之后的两个星期内，要求学生完成某个课题的设计任务。由于课程结束之后的时间已接近于期末考试时间，学生一方面要准备考试，另一方面要进行课程设计，为了保证期末考试取得好的成绩，很多学生对待课程设计的态度不是积极主动，而是为了获得成绩来进行课程设计。因此，通过这种被动式的学习方式来达到学生能力的培养几乎是不可能的。
此外，有的学校为了不让期末考试影响到学生的课程设计，甚至将课程设计安排在期末考试完之后再进行。这种方式看似更加合理，但由于考完之后，许多参与课程设计的学生看到其他学生都离校了，难免回家心切，导致无法安心完成设计任务。
指导教师单一 有些高校电子类专业开设的课程设计中，有数字电子技术、模拟电子技术和单片机原理及应用等课程设计，这些课程设计分别由该课程的任课教师承担。对于数字电子技术和模拟电子技术的课程设计，虽然与其他课程之间的联系较少，但是如果从培养高质量人才的角度出发，课程设计不能只有一个仿真结果，而应做出实物。因此，这样一个课程设计就涉及多门课程，仅由该门课程的任课教师承担，难以做到对学生的全面指导。
对于单片机原理及应用这样一门综合性课程设计来说，是一个很好的锻炼学生硬件设计、软件设计、团队合作等能力的平台。如果单片机原理及应用课程设计既要仿真，又要将元器件焊接在电路板上，除本课程知识之外，还可能涉及电路理论、数字电子技术、模拟电子技术、传感器原理、自动控制原理、Keil C、Proteus等课程的知识。因此，仅由单一的该课程任课教师来承担课程设计，显然不能对学生进行很好的指导。
设计题目简单 考虑到学生要在两个星期内完成课程设计，为了使学生能顺利完成设计任务，指导教师只能提供一些简单的、容易完成的设计题目。这种简单的课程设计题目虽然要求学生做成实物，但是由于时间关系，大多数学生只能进行仿真，即使做出实物，也可能调试不出正确的结果。此外，为了激发学生的学习热情，允许学生根据个人的兴趣爱好自选设计题目，但是在短时间内即使基础很好的学生也难以完成相对难的课题。因此，学生顺利完成课程设计的条件并不是让学生设计一个简单课题就能实现的，更重要的是一个简单的课程设计不能很好地促进学生能力的培养。
缺乏团队精神 有些学校要求课程设计一人一题，这种方式不仅有利于培养学生独立解决问题的能力，而且可以避免学生之间相互抄袭的问题，然而这并不利于学生团队合作精神的培养。实际上，学生在大学学习阶段，要求通过同学之间的合作来共同解决某个问题的教学环节几乎没有，像平时的课堂作业、课程实验、毕业论文或毕业设计、产品组装、毕业实习、生产见习等实践环节几乎都要求学生独立完成，因此，学生独立解决问题能力的培养得到很好的锻炼。然而，在今后的实际工作中，学生常常要依赖于团队的力量才能解决问题。如果学生在大学期间的团队能力能得到相应的培养，那么学生将更能胜任今后的工作。所以，为了培养学生的团队合作精神，可以通过课程设计这一环节来实现。
考核方式的唯一性 目前，一些高校考核课程设计的方式仍然只根据学生的课程设计报告书来进行评定，这种只重结果忽略过程的考核方式很难体现公平性，因为仅凭结果很难判断学生是抄袭的还是自己设计的。如果能够增加一些考核环节，特别是像答辩这样的考核方式，不仅能够判断学生是否抄袭，而且能锻炼学生的语言表达能力和临场应变能力。可以说，如果学生在大学期间不主动去参与一些社团活动，仅通过日常教学，通过上台进行语言表达能力锻炼的机会是非常有限的。因此，课程设计中有必要引入答辩这种考核方式。
2 CDIO工程教育模式
目前，CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育模式得到国内外许多高校的认可。这一模式旨在通过加强学生工程实践训练来培养学生的各种能力，它体现了现代工程师对工业产品从构思、设计、实现到运行的全过程所必须具备的基本能力[1-2]。由于CDIO工程教育模式解决了当今高校应如何培养适应现代企业所需的工程人才问题，因此，国内许多学者也开始开展有关CDIO工程教育模式的研究，特别是将CDIO理念引入各学科专业的各教学环节的改革已成为当前教学改革研究的一个热点[3-5]。
鉴于电子类专业传统的课程设计对人才培养存在诸多问题，基于CDIO理念来进行改革，成为解决这些问题的有益探索。
3 基于CDIO理念改革电子类专业课程设计的措施
修改教学大纲与计划，合理安排课程设计时间 CDIO工程教育模式的标准之一就是根据需求分析来制定教学大纲[2]。为了让学生有充足的时间完成一个高质量的课程设计，将教学大纲和教学计划的课程设计时间安排在该课程结束后的下一个学期的第一周到第十六周：第一到第三周确定课程设计题目以及下达任务书；第四到第九周完成硬件设计及制版；第十到第十四周完成软件设计及软硬件调试；第十五到第十六周撰写课程设计报告书。对于数字电子技术和模拟电子技术的课程设计，由于不需要软件设计，因此第四到第十四周用于完成硬件设计、制版及硬件调试。
提高指导教师的能力，不同任课教师共同指导 CDIO工程教育模式其中的一个标准是加强教师的CDIO能力，这种能力包括教师个人自身能力、团队合作能力、建造产品和系统的能力[2]。目前，国内很多高校注重教师的科研成果，而许多高水平的科研成果都需要深入理论研究，这就导致高校教师重理论而轻实践，以致CDIO能力不强。为使教师能很好地指导学生，需要加强教师的CDIO能力。同时，由于一个课程设计涉及多门课程的知识，采用多门课程的任课教师共同指导，要比单一的一门课程任课教师指导效果更好。
实现选题途径多样化，确保设计题目难易并存 为了从一开始就激发学生的兴趣，首先要使课程设计题目丰富多彩。因此，课程设计的题目可以是各种来源，包括教师自拟题目和学生自选题目。学生自选题目可以来源于学生自拟题目、大学生科研项目、大学生研究性学习和创新性实验计划项目、教师科研项目和电子设计大赛题目。对于教师自拟的题目，需要全体指导教师共同来拟定，并且说明题目的难易程度，以便于学生进行选择。对于学生自选题目，由相应的指导教师和学生共同商定来确定题目的可行性。
制订合理的实施方案，培养学生团队合作精神 为了发挥学生各自的长处，根据题目的难易程度，每一个题目由3～4名学生组成，每个学生根据自身的特点分别负责不同的任务，这些任务具体包括查找资料、确定设计方案、硬件设计、制版、软件设计、撰写课程设计报告书。由于不同的学生负责不同的任务，只有每位学生完成了自己的任务才能完成整个课程设计，这种既分工又合作的方式不仅能够培养学生的责任心，而且有利于培养学生的合作能力。为确保学生得到良好的指导，如果某个课程设计涉及某门课程的知识，那么就分配一个担任该门课程的任课教师作为其中的一位指导教师。在整个设计过程中，虽然学生可以向指导教师请教一些专业问题，但是每个环节都必须由学生自己去完成，因此，学生必须经历从设计到制作的实践过程。这种设计制作实践也是CDIO工程教育模式中的一个标准[2]。
利用多形式考核方式，实现公平公正考核学生 CDIO工程教育模式将CDIO能力评价作为其中的一个标准，它是对学生个体在CDIO教学方法中获得成效的具体衡量[2]。为了公平公正评价学生，课程设计成绩由四部分组成：平时成绩、实物制作成绩、课程设计报告书成绩和答辩成绩。
1）平时成绩是反映学生在课程设计过程中工作态度、个人能力和完成情况等方面的一个评价，由指导教师分别对所指导的学生进行打分，然后计算每位学生所得的平均分，以平均分作为学生的平时成绩。这部分成绩占整个课程设计成绩的30%。
2）实物制作成绩打分由所有指导教师中硬件制作方面的教师负责，主要从实物制作的外观和功能两个方面评价学生。这部分成绩也是取所有教师评价结果的平均分，占整个成绩的20%。
3）课程设计报告书成绩由一位教师负责所有报告书的成绩评定，主要对学生的写作水平和格式是否规范等方面进行评价。这部分成绩占整个成绩的20%。
4）答辩成绩由所有指导教师分成多个答辩小组，每个答辩小组给每位学生进行打分，每位学生所得分数为其答辩成绩。这部分成绩占整个成绩的30%。为保证答辩成绩评定的公平，学生不能安排在其指导教师所在的答辩小组。
4 结语
为使高校培养的人才符合当今社会发展需求，需要改革传统的教学环节以促进学生实践能力的培养。课程设计作为高校电子类专业中一个重要的实践教学环节，目前一些高校还存在时间安排不合理、指导教师单一、设计题目简单、学生团队精神培养不足以及考核方式不公平合理等问题。本文针对上述问题，提出基于CDIO理念的电子类专业课程设计改革措施，取得了很好的实践效果。
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