基于CDIO理念的“电子综合设计”教学改革探索

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摘要：根据工程教育模式对教学改革的要求，制定了基于cdio理念的“电子综合设计”课程教学大纲，分别在教学内容、教学方法及考核评价体系等方面作了新的探索。教学实践效果表明，教学改革拓展了学生的思路，调动了学生学习的积极性。学生在专业知识、个人能力、团队协作等方面受到了较好地锻炼。

关键词：CDIO；电子综合设计；工程教育

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）19-0047-02

CDIO是由MIT等世界著名高校研发的从理念到大纲到课程到教学直至评估的一整套先进工程教育模式。[1]借鉴CDIO教育模式，国内汕头大学的EIP-CDIO创新人才培养模式以及大连东软信息学院TOPCARES-CDIO模式获得了令人钦佩的改革成果。[2]鉴于此，浙江万里学院（以下简称“我院”）从2010年开始尝试CDIO理念的教育改革，“电子综合设计”教学改革是其中之一。该课程是一门综合性极强的电子技术应用型设计课程，是为电类专业本科生开设的一门极具特色的设计性课程。电子综合设计课程的任务在于：训练学生综合应用各种电子技术知识，掌握一般电子系统的设计方法和研发能力；培养学生的科学性、系统性及全面性的设计素质；开拓学生的设计思路，增强他们把理论知识与实践相结合的能力；训练学生的小组组织能力和团队的分工合作精神。

然而，在多年的课程教学过程中，存在着教师难教、学生难学的现象，教学效果一直不是特别理想，分析其主要原因在于：目前在教学内容设置和教学顺序安排方面比较传统，课堂理论教学的学时相对较多，留给学生自己用于思考和设计的时间相对较少，所以没有达到预期的教学目的。显然，现有的教学模式不能适应培养高素质的应用型人才的需求，因此必须改变教学模式，调整教学内容和顺序编排顺序，完善教学评价体系。

一、新的教学目标与大纲

经CDIO理念的改革后，“电子综合设计”的课程目标既包括专业知识要求，又强调能力提升要求。在这一教学目标下，制定能力与知识教学大纲。为达到“电子综合设计”课程教学目标及其相应大纲的要求，在教学内容中安排了若干三级项目。要求学生在学习“电子综合设计”基本知识的基础上，完成一项包括构想、设计、实施、改进和展示全过程的团队研发项目，在合作中进行探究学习，提升CDIO四大能力，并使学生体会发现的乐趣。表1是基于CDIO理念的课程大纲。

目标栏内以A、B、C、D 来表示对此条能力要求达到的程度，A 为最高要求，无要求则留空。

二、教学内容设计

在教学内容的安排上，改变以前分模块、分单元授课，学生实验、写实验报告的授课模式，将整个课程分成4个部分（见图1）：

1.基础理论与CDIO理念教育

有必要向学生介绍课程改革的大体思想，让学生能够对课程的教学方式和考核体系作一定的了解；因本课程是在修完各类先修课程的基础上开展的，所以有关基础理论的教学无需占用过多时间，只需讲授电子产品设计的一般流程与电子产品生命周期等概念。该阶段占用一次课（4学时）即可。

2.系统与模块电路

为更好地达到教学目的，学校专门设计了系统电路板作为课程的开发平台，该平台预留大量外部接口，与外部功能模块配合，以完成综合设计项目。本阶段让学生对系统平台作必要的熟悉，并对两个比较复杂的功能模块（语音录放模块和无线传输模块）作必要的了解，为后面综合项目选题作准备。其余模块在实验指导书中介绍，项目用到时，学生可临时查阅。本部分占用12个学时。

3.综合项目（中期报告）

这是整个课程的重心所在，将完成学生分组、选题、中期报告、综合项目设计等内容，占用40个学时。

4.答辩

每组学生将对本组作品想全班同学汇报并回答老师和同学的提问，占用4学时。

为达到“电子综合设计”课程教学目标及其相应大纲的要求，在教学内容中安排了若干综合设计项目。如：数字留言机、多功能信号源、智能小车驱动器、公交车报站器数字无线耳机以及自选项目供学生选择，充分考虑了不同学生的兴趣爱好，并兼顾了本课程的实践性、综合性等特点。项目尽可能接近企业和社会环境中的实际需求，应体现构思、设计、实现及运作的整个过程，而不是“假戏真做”，或者“假戏假做”。以实际的商品公交车报站器为例进行说明：首先对实际的公交车报站器进行剖析，包括其外包装、外形尺寸、功能特点，把项目置于企业和社会环境中，让学生对产品的社会需求有一个定性认识；通过对实际产品的分析，熟悉其特点，并发现其不足，比如现有产品只能报站，但不能显示站名信息，对于听力障碍人士不能提供有效帮助，设想对产品进行改进、完善，提出自己的构思（idea）；在已有成熟构思的前提下，进行团队间、小组内和师生间的交流，同时查阅大量资料，形成自己的设计方案（design）；在设计方案的指导下，确定产品技术指标、绘制电路、采购器件、电路加工、编制程序、软硬件联调，最后形成产品样机（implementation）；对所设计作品，在仿真环境下进行测试（operation），从而完成产品的整个生命周期（CDIO）。

三、教学方法设计

由于本课程大量增加了学生的项目执行和运作时间，而总的课时基本维持不变，因此必须压缩授课学时，为了保证教学质量，除了增加自学内容外还采用了多种灵活教学方法提高学习效率。改变教师讲、学生听的课堂教学现状，以“做项目”为主线来组织课程，以“用”导“学”，尽量让学生亲自动手和全身心投入。突出项目训练的完整性，在做项目过程中学习必要的知识，知识以必需、够用为度，强调自学能力的培养，强调应用所学知识解决问题。

3～4人一组组建项目团队，各队选出项目经理，项目经理要负责整个综合设计的所有运行过程，包括任务的分割分配、人员管理、分阶段向全班作项目进展情况的报告等。

阶段一：对现有产品的市场需求和发展前景进行调研，同时对市场上现有产品的功能特点、市场价格、环保、功耗等指标等进行充分调研，分析其优缺点。确定每组的成员及项目内容和方向。