《论CDIO工程教育模式在中职电子技术应用专业教学成效中的优势》——市级论文二等奖

 

论CDIO工程教育模式在中职电子技术应用专业教学成效中的优势

内容摘要：目前大多数中职学校电子专业老师拿到手上的教材在进行教学时，尽管用了多种办法去进行教育教学，但由于学生现有知识迁移能力不强或理解能力不高等多种原因，导致最终的教学效果都不能很好的达到自己的预期，从而使得自己很难获得职业成就感、幸福感和认同感。近年来，也有不少同行一直致力于尝试各种方法来改变这一现状，但收效仍不如人意。本文就是鉴于目前电子技术应用专业教学困境，借以CDIO工程教育模式的应用，为中职电子技术应用专业教学注入一剂新活力，让教师与学生均可从中获得教与学的快乐。

关键词：CDIO  电子技术  专业教学  优势

中职电子技术应用专业的专业课程教育教学成效的提升，一直以来都是身处其中的全体专业课程教师所追求的，随着近年来教育教学手段的不断更新与实践，确实也收到了一些成效，但长效机制仍难以为继。为了提升中职电子技术应用专业专业课程教育教学的成效，尝试了多种模式和方法，比较之后，可以发现CDIO工程教育模式的优势更胜一筹，其优势有如下几方面：

一、顶级名校实践、国家层面重视的优势——CDIO的背景

CDIO工程教育模式是自2000年起，由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学历经四年的探索研究才创立的。CDIO四个字母分别代表的意思为C——构思（Conceive）、D——设计（Design）、I——实现（Implement）和O——运作（Operate）。注重的是一个从产品研发开始到产品运行的生命周期里、是主张让学生的主动性、实践性与课程之间进行有机联系起来进行学习的工程方式。

由于CDIO工程教育的独有特点——系统的提出了具有实际可操作性的学生能力培养和全面实施与检验测评的12条金标准，2008年中国教育部高等教育司正式对外发文成立“CDIO工程教育模式研究与实践课题组”，8年后的2016年教育部为了更好的促进成效的推广，在原“CDIO工程教育改革试点工作组”基础上还成立了“CDIO工程教育联盟”

二、教学构思优势——CDIO中的C

电子技术应用专业的课程在进行教学时，如果不能很好的进行工程构思，学生们在学习时将会逐渐失去对专业学习的兴趣，如何去结合一个工程实例让学生更好的接受并消化？CDIO工程教育中C（构思）可以做一个很好的向导。

例如：在讲解陈振源主编的第2版《电子技术基础》第十一章组合逻辑电路第四节数据选择器及分配器理论时，可以将数据进行传输时经过的过程构思成具有交通管制通行的道路行驶控制。即将有关内容——数据选择器输入端的D数据作为待通行的车辆、数据选择器控制端的地址信号A做为交警1手上接收放行指令的对讲机1、数据选择器做为车辆通行指导的交警1、数据选择器输出端的Y要经过的传输线路与数据分配器输入端相连接而作为通行道路、数据分配器的地址信号A做为交警2手上接收放行指令的对讲机2、数据分配器做为车辆通行指导的交警2、数据分配器输出端的D做为数据的输出指定通道构思成立时，例讲交警1（数据选择器）拿着的对讲机1发出指令10（数据选择器的地址信号）时，交警1将立即知道此时要将D2车辆引入进行选择，即将选择开关连通数据D2，让D2进入传输线（通行道路），到达数据分配器输入端时等待交警2接收通行引导指令放行，若此时正好交警2（数据分配器）接收对讲机2发出的指令10(数据分配的地址信号）时，交警2就可以将选择开关连通通道D2，这样所要发送与接收的D2数据就能很顺利的经由数据选择器、传输线、数据分配器到达所要传送到的目标位置。

又比如：在描述变压器能够通过耦合作用传递交流信号时，同学们通常不容易直观形象的理解，为此可以构思一个与之相匹配的感观实训，让同学们真实的感受一下变压器耦合传输交流信号。此时可以将手机的耳机线其中一个放音喇叭端剪断，露出的两根导线分别去接到变压器的其中一个绕组上；将变压器的另外一个绕组用导线接上一个扩音喇叭。做好这些之后，将手机耳机插孔端插入手机耳机插孔，打开手机音乐播放软件，随意播放一首音乐，即可以听到从与变压器另一端绕组相连的放音喇叭放出也手机音乐播放软件播放的同步音乐。这个即简单又实用且能直观感受的小实训构思，只要执行了，学生们自然会对变压器可以通过耦合作用传递交流信号留下深刻的印象。

三、教学设计优势——CDIO中的D

CDIO工程教育模式要完成一个产品的生命周期，作为其环节中的重要环节之一的设计，有着促进学生思考、分析与规划能力提高的优势。

例如：客户提出要让设计一个可移动的电源配电箱，这个可移动的电源配电箱作为一个产品，要能够切实的满足客户要求并做出来使用，必然就要去设计与客户需要相匹配的电路原理图和电气安装图，并通过与客户沟通选择出性价比高的电气器材，那么这些内容就可以很好的激发学生们去思考，这个电路原理图要如何去设计才可以满足移动电源配电箱的功能要求？满足了功能要求之后，又要怎么去设计其电气安装位置才能更好的节约空间并满足安全需要及防尘、防水要求？对于这个移动电源配电箱的设计，客户的预算是否在设计时会超出预算？如何设计才能选择出最适合需求的电气器材可以即经济又实惠？等等一系列需要解决的问题自然就很清晰的会摆在学生们面前，这些问题的出现，可以很大程度到激发出学生们探究与解决问题的热情与能力，同时也可以强化解决问题过程中的分析问题与规划解决问题的能力。

又比如：在引导学生做单向晶闸管白炽灯调光电路制作实训时，大多数学生不易理解单向晶闸管导电性能特性。此时可以设计一个如图1所示的观察单向晶闸管导电性能的实训电路。通过搭接图1所示电路后，在确认两个开关S1和S2处于断开状态时，将Rp调至最小阻值处，然后首先接通开关S2，这时在晶闸管的A极和K极之间就会有电压存在，可以观察到此时的发光二极管LED是不发光的，且毫安表无读数，说明此时的电路未通，即只有A-K间有电压时，单向晶闸管无法正常导通；如果此时接通开关S1，此时单向晶闸管的控制极G将加上触发电压，可以很明显的看到发光二极管LED立即亮了起来，毫安表也有计数，说明此时发光二极管LED所在电路形成了导通的回路；若此时再断开开关S1，此时单向晶闸管的控制极G虽然失去触发电压，但仍可以看到发光二极管LED继续点亮着，毫安表仍然有读数，这时若想要让发光二极管熄灭，只有将单向晶闸管阳极A电压减小至一定数值（可以通过慢慢调大Rp阻值，毫安表指示数值也将相应变小）才行。反复进行2-3次如此实验，并让学生们自己来亲身感受一下，必将让同学们收到更深刻的理解效果。

四、教学实现优势——CDIO中的I

CDIO工程教育模式是以一个产品生命周期为研究主体，自然要有能实现此产品的要求。在电子技术应用专业教学里，就可以很好的实现一个产品以实体形式的存在，也即CDIO中的I——实现。

例如：教师在向同学们介绍RC电路应用中的微分电路时，可以从教材的理论——RC微分电路的波形要形成尖脉冲必需具备的条件是电路的时间常数τ=RC《tw（矩形波脉冲宽度），引入现实生活中，很难制作出电阻阻值足够小的电阻和电容容量足够小的电容来适应矩形波脉冲宽度，提出疑问“现实生活中做不到如此，是不是RC微分电路就不能实现呢？”引导同学们去思考并寻求解决方案，在同学们通过自己的努力找到通常只要当τ≤0.2tw即可以满足要求并亲自实践检验后，不仅仅可以达到教学实现的目标，也可以让同学们在此之后记忆更深刻。

又比如：在进行单向晶闸管直流电风扇调速实训样例教学时，要很好的调动起学生学习的兴趣，可以采用引导的方法，引导学生思考怎么样去实施？此样例需要哪些元器件？这些元器件的参数如何？元器件的参数如何匹配电路要求？怎么去选用性价比最优的元器件？需要什么样的电路板在承载这些元件所构成的电路？在依据电路原理图制作电路时有没有什么注意事项？电路制作时的安全防护等级和防尘、防潮等级有没有要求？如何满足电路实施过程中各元器件的正确安装？如果出现意外，如何及时补救？硬件制造时的过程是怎么开展的？需不需要软件的参与？正确装备电路之后，如休去实施测试与验证，以确保电路的安全、可用？实现过程中的过程管理有哪些需要注意的细节等等。通过这一系列的思考及问题解决，一个完整的、功能完备的单向晶闸管直流调速电风扇即可以很好的展现在每个人面前，也可以很好的提升同学们解决问题、思考问题的能力，激发同学们对专业爱好的兴趣和认同感、归属感。

五、教学运作优势——CDIO中的O

中职校电子技术应用专业的同学们最喜欢的就是学到的知识可以应用到自己制作的作品上面，所以同学们对于电子产品的设计制作十分热衷，如何让自己的作品看起来更美观、性能更优越等是同学们观注的最多的，这与CDIO中产品生命周期的运行极度契合，操作起来也极易实现。

例如：作为各省省上指定参赛赛项之一的中职组《单片机控制装置安装与调试》赛项，训练时经常会出现一个因未考虑分布电容及分布电感现象，而出现运行结果错误的问题。很多时候，惯用的排查方法都过了一遍后，仍然不能很好的解决这一问题。指导教师这个时候就可以通过引导参训学生改变思路，优化电路结构——将信号线与动力线之间人为设置间距、不同信号线之间走线尽可能不交叉、不同信号线之间采用屏蔽措施等等，在做完这些之后，再来让参训学生重新完成赛项任务，将会发现之前一直难以解决的问题，此刻将不在出现，将极大程度上解决参训学生困扰着的思想问题，缓解参训压力并提升竞赛成绩等等。

又比如：进行多级放大电路教学安排时，可以根据不同方式的多级放大电路信号传输特点等方面去引导同学们设计和优化出更适合的多级放大电路。比方说要设计的多级放大电路要求各级间的静态工作点互不影响，也能各自调整到自己所需合适的位置，且传输的不是缓慢变化的信号或恒定不变的直流信号，就可以选用阻容耦合方式进行级联的多级放大电路，因为此种方式下的多级放大电路是通过耦合电容与后级电阻连接起来构成的，耦合电容在两极间可以隔离开两级间的直流电影响，让前后级之间的静态工作点不至于产生相互影响而导致输出信号失真的情况等等。

CDIO作为一种逐渐兴起来的工程教育模式，以其独有的特点在各高职院校成功应用之后，中职学校也在纷纷学习与效仿，以便更好的将CDIO工程教育模式对教育教学的优势发挥出来。此背景之下，完全有理由相信在不久的将来，通过中职校大多数电子技术应用专业教师们践行的努力之后，中职电子技术应用专业将再次迎来新一轮的飞速发展。

参考文献

1.《基于CDIO国际工程教育理念的创新型IT人才培养模式探索与实践》  吴丽华主编  人民邮电出版社出版  2014年12月  国际标准书号ISBN：9787115373953

2.《SWH-CDIO-E工程教育模式导论》  方荣、万军主编  水利水电出版社出版  2018年10月  国际标准书号ISBN：9787517066927

3.《CDIO在高职教育教学改革中的探索与实践》  陈柔主编  化学工业出版社出版  2020年11月  国际标准书号ISBN：9787122375438

4.《基于CDIO工程教育模式的高职教育教学改革研究》  余建军主编  浙江工商大学出版社  2017年11月  国际标准书号ISBN：9787517823537

5.《CDIO工程教育模式在中职电子技术应用专业中的可行性分析》  潘振芳主编  知网收录  2015年第18期  DOI：CNKI:SUN:KJXY.0.2015-18-023

6. 《CDIO教学模式在中职课程中的实践——以电工电子专业强电类课程为例》  施向军主编  科学教育期刊收录  2015年第06期  文章编号:1006-3315 (2015 )06-136-001

7.《中等职业学校工科专业推行CDIO工程教育模式的实践与思考》  李杰主编  知网收录  2018年第18期  DOI: CNKI:SUN:JSJU.0.2018-18-009