谈教学改革引入CDIO工程教育理念电子实习教学革新与实践学术

更新时间:2023-11-26 点赞:7192 浏览:19759 作者:用户投稿原创标记本站原创

摘要 针对电子实习教学中存在的问题,引入CDIO工程教育理念,注重学生基础知识、个人能力、团队协作和设计创新4个层面能力的培养,对电子实习课程进行教学理念、教学模式、考核方法等改革和实践,实践证明效果良好。
关键词 电子实习;CDIO;教学改革
1671—489X(2012)30—0132—03
1 引言
2000年由美国麻省理工学院以美国工程院院士Ed. Crawley教授为首的团队和瑞典皇家工学院等3所大学发起,经过4年的跨国研究而创立了一种新型工程教育模式,称为CDIO(Conceive—Design—Implement—Operate)模式,即“构思—设计—实施—运作”[1—3]。这种模式不仅强调学生基础知识的学习和基本技能的训练,而且注重团队协作和创新精神的培养。它通过项目的构思设计和实施运作,将学生的整个课程体系有机地结合起来,从而达到知识的系统学习和工程实践能力的全面提升。
电子实习是上海工程技术大学非电类专业的学生在完成电工技术、电子技术两门专业基础课程学习之后的一门实践课程。该课程的设置不仅可以巩固学生课堂所学的基础知识,而且有利于培养学生工程实践能力和创新能力。几年前,学校开设的电子实习课程,虽能够达到基本操作训练和动手实践的教学要求,但整体而言,是基本而简单的,缺乏综合性、设计性的教学环节和教学内容,已无法满足学校对人才培养的要求,更无法达到卓越工程师教育培养计划的要求,因此对之进行必要的教学改革和建设。
2 电子实习教学改革前存在的问题

2.1 教学理念落后,主体模糊

教师在实训室里,根据预先安排的电子实习教学内容,进行讲解、示范、辅导,而学生基本上被动听课,然后模仿和完成规定的实习任务。整个实习过程,学生被教师牵着完成任务,缺乏主动性和积极性。

2.2 教学内容陈旧,枯燥乏味

电子实习的内容包括电子元器件的认识与辨别、电烙铁的使用与焊接练习、万用表和示波器等仪器的使用以及直流稳压电路焊接和调试。实习的内容简单陈旧,枯燥乏味,很难激发学生的学习兴趣。

2.3 教学方法传统,手段单一[4]

教师在黑板前讲解实习内容,教授电子元器件的基础知识和演示实习设备仪器的基本使用方法和操作技能。缺少多媒体手段,无法将课件展示给学生,教学效果不理想。

2.4 综合评定的考核内容不全面

学生实习成绩的综合评定主要以考勤、平时表现、考查和实习报告为考核内容,不能全面反映一个学生的综合表现和潜力。
3 引入CDIO工程教育理念的教学改革与实践
立足学校工程实训中心的具体实际条件,在电子实习的教学改革与实践中注重借鉴和引入CDIO工程教育理念,强调在基础知识、个人能力、团队协作和设计创新4个层面对学生加强培养和锻炼。
3.1 树立以学生为主体,以自主创新为目标的教学理念,激发学生独立思考和自主学习的能力
首先,要求在实习教师头脑中确立以学生为实践主体的教学理念,改变以往填鸭灌输式的教学模式,转而强调“做中学”[5]“边做边学”的原则,注重对学生引导和启发。遇到问题和困难,教师不直接告知结论,而是启发学生如何去思考和分析。比如,学生焊接好直流稳压电源后,却无法测得电压。学生急切想知道故障出在什么地方,此时教师只能进行必要的提示和引导,电路焊接是否完整,元器件管脚插接是否正确,万用表是否正常,等等。其次,建立学生的优秀作品展示橱窗,激励和启发学生不断创新和超越的意识。橱窗里展示往届学生的优秀实习作品,不仅给学生树立努力的方向和信心,也可以激发学生的好胜心和创造力。只要学生的实习作品优秀有特色,就可以被选入展示橱窗,甚至取代以往作品,作为典范,激励后学。
3.2 采用学、练、试、创四步实践教学法,培养学生获取知识、运用知识、发现知识和创新知识的能力
将实习教学的具体实施过程分为学、练、试、创4个由初级逐步过渡到高级的阶段。学,主要是知识的获取与积累,比如实习概述和注意事项、基本元器件知识和基本操作技能等。在这个阶段教师的作用在于激发学生的兴趣和爱好,比如给学生讲述电子技术的发展趋势,实习的目的和要求,以及介绍历届学生优秀电子作品和将要完成的项目等。练,主要是知识的消化和吸收,要求学生掌握电路模块工作原理、焊接、调试以及故障诊断排查等技能,培养学生观察、分析和解决问题的能力。这个阶段教师主要引导学生逐步掌握电路模块的调试和诊断。试,主要是知识的运用和发现,通过案例模仿和自主尝试完成教学案例:基于数字编译码芯片的遥控测试电路的焊接、调试和故障诊断。在这个阶段教师要引导学生了解遥控的基本原理、理解发射和接收测试电路的工作原理。创,主要是创新知识能力的培养,通过项目驱动,自由组队,团结协作,完成项目的源于:免费毕业论文www.618jyw.com
原理设计、电路焊接和性能调试,达到或超过设计要求。这个阶段,注重学生在团队中的表现,积极发挥学生的创造性,学生根据项目的任务要求,自拟方案,自主设计,独立调试,教师只是启发和点拨学生,提供必要支持和帮助。
3.3 “团队+项目”的运作方式和“作品+答辩”的考核方式,锻炼学生团队协作和综合创新的能力
在电子实习的后期,给学生布置6个基于遥控的电子产品项目,要求学生自由组队,自主选择其中一个项目。通常,每5个或6个学生一组,构成一个项目团队。每个学生根据自己的特长,承担一部分项目任务,这些任务大致包括资料查阅、统筹协调、原理设计、电路焊接、电路调试、编写报告和陈述答辩等。每项任务都需要团队里每个成员团结协作和共同努力,并最终顺利通过答辩考核。而最后的考核要求在规定的时间内,提交实物电子作品和团队项目设计报告,并推选一名成员进行项目完成情况的陈述答辩。学生电子实习成绩的综合评定包括两部分:个人表现(占60%)和团队表现(占40%)。其中个人表现主要包括考勤、平时表现、实习报告等。而团队表现是团队在项目实施过程中的表现,团队得分越高,个人得分越高。考虑到有些学生在项目中表现积极,发挥了较大作用,教师可对这些学生酌情加分。这种综合考核方式,不仅可以较好地培养学生的团队意识,而且能够激发他们的潜力和创造力,较为全面地衡量学生的综合表现。3.4 建立大学生创新工作室,为优秀学生团队的继续研究和项目推进提供场地保障和管理支持
在完成项目设计之后,学生和团队的创造力被激发,往往意犹未尽,希望进一步实践与探索。或者他们有了新的设计方案,需实验或验证。如果实训室依旧严格按教学计划来安排和管理,显然就无法满足这部分优秀而有潜力的学生和团队的创新要求。因此,尝试建立大学生创新工作室,为学生进行课外实验、实习、课程设计、项目实施,以及大学生创新研究计划创造有利条件,提供必要的支持。这样,他们可以自主选题、设计、调试和实施自己的实验和项目,也可协助教师参加科研,从而进一步激发和培养创造力。根据部门现实条件,在保证正常教学的前提下,最大限度地开放大学生创新工作室,采用定期开放与预约开放相结合的管理模式,即规定每学期的周二和周五下午3:00以后开放创新工作室,其他时间需要,须申请预约,由管理人员核定后进入。这样为优秀学生团队的深入学习和研究提供了场地保障和管理支持。
4 教学效果
通过学生报告、调查问卷和师生座谈等形式,了解到进行电子实习教学改革尝试之后,广大学生普遍感觉受益匪浅,主要表现在以下几个方面。

4.1 获取、共享和应用知识的能力得到锻炼

为了顺利完成设计项目,团队成员必须查阅技术资料和技术手册,提出可行的电路设计方案,然后相互交流沟通,反复讨论,并最终确定合理的设计方案。整个过程中,所有团队成员都积极参与,分析、比较、讨论,并最后综合出一个合理的设计方案,因而锻炼了学生获取、共享、传播和应用知识的能力。

4.2 提高个人能力,增强心理素质

多数学生反映电路的设计与调试是最锻炼能力的环节,一旦遇到故障,需要反复检测,耐心调试,细心排查,不断发现和解决问题,这个过程很好地锤炼了耐心和毅力。而最后的答辩环节,不仅锻炼了他们的语言组织和表达能力,而且增强了他们临场发挥和随机应变的心理素质,为以后的毕业设计答辩提前做了准备。

4.3 团结协作精神的培养

电子实习后期布置的设计项目,是对团队打分,一荣俱荣,一损俱损。因此要求项目团队里的每个人承担责任,完成好自己任务,不能够拖团队的后腿。无论哪个环节出问题,都会影响到电子作品的进度和最后的答辩,这无形之中就培养和锻炼了学生的团队精神。

4.4 “创新源于实践”的体验

实习报告中,学生有一个共同的感受:“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”许多在课堂上学到的理论知识,需要在实习过程中得到应用和验证之后才真正变成属于自己的知识和技能,而且一旦动手操作起来,会涌现出很多实际问题,稍一疏忽,就得付出沉重的代价。比如测量须注意共地的问题,芯片管脚悬空还是接入电平,电路没有信号该如何诊断等。而这些困难和问题,往往又能激发学生的探求欲和创造力,为了克服困难,不断实践,也不断收获创新的喜悦[6]。
5 结语
通过借鉴和引入CDIO工程教育理念,注重加强对学生的基础知识、个人能力、团队协作和设计创新4个层面的培养和锻炼。在电子实习教学改革和实践中,树立以学生为主体,以能力培养为目标的教学理念,探索学、练、试、创的实践教学方法,尝试“团队+项目”的教学模式,改革学生综合评价的考核方式,建立大学创新工作室的课外创新和管理机制。实践证明,在电子实习中引入CDIO工程教育理念的这些改革与探索,提高了教学质量,增强了教学效果。
参考文献
Crawley E F, Malmqvist J, Ostlund S, etc. Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach[M].Berlin:
Springer,2007.
陶勇芳,商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006(11):81—83.
[3]康全礼,陆小华,熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报,2008,31(4):15—18.
[4]韩芝侠,脱慧,饶汉文,等.电子工艺实习教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2007,26(11):108—111.
[5]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,20摘自:毕业论文选题www.618jyw.com
08(3):1—9.
[6]刘琳,苏寒松,李昌禄.电子工艺实习工程教学改革的探索[J].实验室科学,2011,14(2):63—65.
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