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摘要：CDIO工程教育模式作为国际工程教育研究的最新成果已被许多教育工作者接受，以构思、设计、实施、运作为四个基本环节，强调了工程项目的设计完成、突出了创新能力和团队协作能力的培养。本文基于CDIO教学理念，详细阐述了“电路”课程教学内容改革的思路、操作程序、实施过程和特点。
关键词：CDIO教学理念 工程教育 电路课程 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A
1 引言
“电路”课程是电大类专业的第一门专业基础课，理论性最强，学生通过这门的学习掌握电路网络的最基本的分析方法，为后续多门专业课程如、电子技术、电机学、控制原理等做铺垫。许多高校也将“电路”作为研究生入学考试初试的专业课程，所以，这门课的传统教学方式比较注重理论分析与计算，教师课堂重视例题分析，课下强调习题训练。虽然也配合有实验课程和课程实习，但总体缺乏工程能力的培养，造成与后续专业课程工程应用上的脱节。在教学过程中也发现，现在的大学生对抽象的理论知识兴趣度不高，单纯的理论讲解很难收到好的教学效果，将工程教育理念引入“电路”教学势在必行。
CDIO工程教育理念代表的含义：Conceive-构思、Design-设计、Implement-实施、Operate-运行。它是由麻省理工学院和瑞典三所顶尖的理工学院组成的工程教育改革研究团队耗费巨资所建立起来的一整套先进工程教育理念和可操作的实施体系。不仅包含了对课程基本概念和基础理论的掌握和应用，而且也包含了基于对科技和非科技的各种制约条件的理解和应用，注重工程实践能力的培养与技术创新，注重在工程实践过程中团队协作能力的培养。
2 基于CDIO教学理念提出“电路”教学改革的思路
在全面理解CDIO教学理念的基础上，深入研究我校的培养计划目标和电路课程特点，设计“电路”教学改革思路。首先从教学内容入手，在保证课题教学质量基础上，减少高难度例题讲解，增加工程知识的介绍，如在本科教材中对电路基本元件电阻、电感和电容注重的是伏安特性的讲解，学生学完电路后这些元件不认识，将实物器件带到课堂让学生认识，介绍器件参数的识别和测量方法。讲解动态电路分析时引入实际工程应用，讲解三相电路要加入安全用电知识、家庭供电方式以及家庭用的开关接线方法等，让学生体会到学有所用。讲解电阻电路的一般分析、电路的矩阵方程及线性动态电路的复频域分析时，引入MATLAB计算机辅助分析，让学生学会应用专业软件处理复杂问题的能力。其次从教学方式上进行改革。打破传统的教师课堂集体授课课下批改作业的教学方式，将班级同学分成课题小组，选成绩较好又有责任心的同学担任小组长，负责小组的各方面学习工作的开展。第三，由于本课程的实践性强，为了提高学生的综合素质，最重要的还要突出工程设计理念的培养以及应用工程理念解决实际工程案例能力的提升。
3 基于CDIO教学理念“电路”教学操作程序
基于CDIO教学理念，根据教学内容设置学习任务单元，以课题小组为单位对每个任务单元采用构思、设计、实施和运作四个阶段来实现。构思阶段就是老师帮助学生明确学习任务，为了完成任务需要准备什么，也就是要学生明白自己该做什么，并考虑怎样去做。设计阶段是任务单元实施方案的设计，要求学生自己设计任务单元实施方案。运作阶段是对任务单元完成情况的评价，教师和课题组组长对每位同学的完成情况进行客观评价，并重视学生的反馈意见。
4 基于CDIO教学理念“电路”教学实施过程
以第二章“电阻电路的一般分析方法”为例来具体说明教学实施过程。
4.1构思
有目标的课堂教学：除了提出基本知识要点的掌握要求外，还要提出能力要求：即如何根据电路网络特点合理选择分析方法；如何利用MATLAB软件解决较复杂网络的电路方程求解问题；分析惠斯通电桥测量未知电阻的工作原理，查阅温度传感器测量温度的综合电路。将能力要求目标作为本章的任务单元交给课题小组，并提出相应要求。老师提供学习资料，说明可利用的学习资源，回答学生的疑问，用于帮助学生自主探究学习。
学生的自主探究学习法：学生通过自己复习课堂学习内容，总结本章所学知识点，每个知识点配合适当例题或习题，查阅相关参考教材、网络等资源，实验室设备研究等手段进一步熟悉本章工作任务。
4.2 设计
以学习小组为单位，小组讨论制定任务计划书，进行各项任务详细描述，说明任务达到的任務目标。因为课题知识总结属于复习内容，学生容易完成，重点放在MATLAB软件的自主安装学习以及惠斯通电桥的工作原理和工程应用。根据学生制定的计划书，老师给予点评，对存在问题及时反馈给学生进行修改，最终确定任务完成计划和实施方案。
4.3 实施
老师讲解MATLAB软件的基本操作环境，矩阵的输入法和基本矩阵运算，让学生了解该软件的强大计算能力，体会学习计算机辅助分析的必要性，学会借助该软件解决本章的负载电路网络列出的较复杂方程的计算。介绍温度传感器的基本原理，集成运放的差分电路工作原理。因为温度传感器测量温度的电路相对比较综合，老师适当介绍各部分工作原理。
学生独立完成，完成MATLAB的安装，应用该软件进行辅助分析计算。先应用Multisim仿真软件完成设计电路的调试，再应用实验室工作台，根据设计电路，完成电桥测量未知电阻的具体电路的实现。为学生提高发现、分析、解决问题打下良好的基础，提高了学生的实践技能。电路是第一门专业课，学生的实践能力还比较薄弱，指导老师应注意组织、技术和安全等方面的指导和监督。
4.4 运作
每个学习小组以小组为单位按照任务书设计要求汇报完成情况，并进行相应的演示和实际操作，老师及各小组组长对任务完成程度进行验收，并进行自评、小组互评和教师评价，根据考核评价标准给出综合成绩。
5 基于CDIO教学理念“电路”教学模式的特点
这种教学模式是以学生为中心的自主学习，可以调动学生学习的积极性与主动性。任务单元的完成是以团体合作方式进行，学生在合作过程中培养了团队合作精神和交流能力。在任务体系中，既有基本理论知识的拓展，也有理论联系实践的工程问题，实现了任务与课题知识、技能的相互融会贯通。实施CDIO教学模式，学生在“做中学”，提高了学生的工程实践能力，增强了工科学生综合素质的培养，可以提高学生就业竞争能力。
参考文献：
[1] 巨辉，周蓉.电路分析基础[M].高等教育出版社，北京，2012.5 .32-51.
[2] 吴桂峰，刘敏华，贾仙鱼.基于CDIO理念的电路课程教学改革与实践[J].中国科教创新导刊，2013.1：187+189.
[3] 周美茹，沈春宝，纪春明.“教学做一体”的CDIO教学模式实践[J].职业，2011.9：145-156.
[4] 王旃，姚缨英，孙盾.基于CDIO/DEC的电路实验教学[J].电气电子教学学报，2013，35（4）：97-99.
作者简介：闫俊荣（1972-），女，河北万全人，硕士，讲师，研究方向：从事电路、电子、电机的理论与实验教学.
关键词：CDIO教学理念 工程教育 电路课程 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A
1 引言
“电路”课程是电大类专业的第一门专业基础课，理论性最强，学生通过这门的学习掌握电路网络的最基本的分析方法，为后续多门专业课程如、电子技术、电机学、控制原理等做铺垫。许多高校也将“电路”作为研究生入学考试初试的专业课程，所以，这门课的传统教学方式比较注重理论分析与计算，教师课堂重视例题分析，课下强调习题训练。虽然也配合有实验课程和课程实习，但总体缺乏工程能力的培养，造成与后续专业课程工程应用上的脱节。在教学过程中也发现，现在的大学生对抽象的理论知识兴趣度不高，单纯的理论讲解很难收到好的教学效果，将工程教育理念引入“电路”教学势在必行。
CDIO工程教育理念代表的含义：Conceive-构思、Design-设计、Implement-实施、Operate-运行。它是由麻省理工学院和瑞典三所顶尖的理工学院组成的工程教育改革研究团队耗费巨资所建立起来的一整套先进工程教育理念和可操作的实施体系。不仅包含了对课程基本概念和基础理论的掌握和应用，而且也包含了基于对科技和非科技的各种制约条件的理解和应用，注重工程实践能力的培养与技术创新，注重在工程实践过程中团队协作能力的培养。
2 基于CDIO教学理念提出“电路”教学改革的思路
在全面理解CDIO教学理念的基础上，深入研究我校的培养计划目标和电路课程特点，设计“电路”教学改革思路。首先从教学内容入手，在保证课题教学质量基础上，减少高难度例题讲解，增加工程知识的介绍，如在本科教材中对电路基本元件电阻、电感和电容注重的是伏安特性的讲解，学生学完电路后这些元件不认识，将实物器件带到课堂让学生认识，介绍器件参数的识别和测量方法。讲解动态电路分析时引入实际工程应用，讲解三相电路要加入安全用电知识、家庭供电方式以及家庭用的开关接线方法等，让学生体会到学有所用。讲解电阻电路的一般分析、电路的矩阵方程及线性动态电路的复频域分析时，引入MATLAB计算机辅助分析，让学生学会应用专业软件处理复杂问题的能力。其次从教学方式上进行改革。打破传统的教师课堂集体授课课下批改作业的教学方式，将班级同学分成课题小组，选成绩较好又有责任心的同学担任小组长，负责小组的各方面学习工作的开展。第三，由于本课程的实践性强，为了提高学生的综合素质，最重要的还要突出工程设计理念的培养以及应用工程理念解决实际工程案例能力的提升。
3 基于CDIO教学理念“电路”教学操作程序
基于CDIO教学理念，根据教学内容设置学习任务单元，以课题小组为单位对每个任务单元采用构思、设计、实施和运作四个阶段来实现。构思阶段就是老师帮助学生明确学习任务，为了完成任务需要准备什么，也就是要学生明白自己该做什么，并考虑怎样去做。设计阶段是任务单元实施方案的设计，要求学生自己设计任务单元实施方案。运作阶段是对任务单元完成情况的评价，教师和课题组组长对每位同学的完成情况进行客观评价，并重视学生的反馈意见。
4 基于CDIO教学理念“电路”教学实施过程
以第二章“电阻电路的一般分析方法”为例来具体说明教学实施过程。
4.1构思
有目标的课堂教学：除了提出基本知识要点的掌握要求外，还要提出能力要求：即如何根据电路网络特点合理选择分析方法；如何利用MATLAB软件解决较复杂网络的电路方程求解问题；分析惠斯通电桥测量未知电阻的工作原理，查阅温度传感器测量温度的综合电路。将能力要求目标作为本章的任务单元交给课题小组，并提出相应要求。老师提供学习资料，说明可利用的学习资源，回答学生的疑问，用于帮助学生自主探究学习。
学生的自主探究学习法：学生通过自己复习课堂学习内容，总结本章所学知识点，每个知识点配合适当例题或习题，查阅相关参考教材、网络等资源，实验室设备研究等手段进一步熟悉本章工作任务。
4.2 设计
以学习小组为单位，小组讨论制定任务计划书，进行各项任务详细描述，说明任务达到的任務目标。因为课题知识总结属于复习内容，学生容易完成，重点放在MATLAB软件的自主安装学习以及惠斯通电桥的工作原理和工程应用。根据学生制定的计划书，老师给予点评，对存在问题及时反馈给学生进行修改，最终确定任务完成计划和实施方案。
4.3 实施
老师讲解MATLAB软件的基本操作环境，矩阵的输入法和基本矩阵运算，让学生了解该软件的强大计算能力，体会学习计算机辅助分析的必要性，学会借助该软件解决本章的负载电路网络列出的较复杂方程的计算。介绍温度传感器的基本原理，集成运放的差分电路工作原理。因为温度传感器测量温度的电路相对比较综合，老师适当介绍各部分工作原理。
学生独立完成，完成MATLAB的安装，应用该软件进行辅助分析计算。先应用Multisim仿真软件完成设计电路的调试，再应用实验室工作台，根据设计电路，完成电桥测量未知电阻的具体电路的实现。为学生提高发现、分析、解决问题打下良好的基础，提高了学生的实践技能。电路是第一门专业课，学生的实践能力还比较薄弱，指导老师应注意组织、技术和安全等方面的指导和监督。
4.4 运作
每个学习小组以小组为单位按照任务书设计要求汇报完成情况，并进行相应的演示和实际操作，老师及各小组组长对任务完成程度进行验收，并进行自评、小组互评和教师评价，根据考核评价标准给出综合成绩。
5 基于CDIO教学理念“电路”教学模式的特点
这种教学模式是以学生为中心的自主学习，可以调动学生学习的积极性与主动性。任务单元的完成是以团体合作方式进行，学生在合作过程中培养了团队合作精神和交流能力。在任务体系中，既有基本理论知识的拓展，也有理论联系实践的工程问题，实现了任务与课题知识、技能的相互融会贯通。实施CDIO教学模式，学生在“做中学”，提高了学生的工程实践能力，增强了工科学生综合素质的培养，可以提高学生就业竞争能力。
参考文献：
[1] 巨辉，周蓉.电路分析基础[M].高等教育出版社，北京，2012.5 .32-51.
[2] 吴桂峰，刘敏华，贾仙鱼.基于CDIO理念的电路课程教学改革与实践[J].中国科教创新导刊，2013.1：187+189.
[3] 周美茹，沈春宝，纪春明.“教学做一体”的CDIO教学模式实践[J].职业，2011.9：145-156.
[4] 王旃，姚缨英，孙盾.基于CDIO/DEC的电路实验教学[J].电气电子教学学报，2013，35（4）：97-99.
作者简介：闫俊荣（1972-），女，河北万全人，硕士，讲师，研究方向：从事电路、电子、电机的理论与实验教学.