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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。 标志性成果：提交电子版调研报告。（C）
阶段二：各项目组确定项目内容和方向，并在充分调研的基础上，确定基本设计方案，内容主要包括每组选定项目的基本思路、电路结构、软件流程等，要求涵盖功能特点、成本、环保、外形尺寸、进度计划等指标。
标志性成果：提交电子版可行性报告。（D）
阶段三：根据既定方案，启动项目，按进度计划要求按时完成每一阶段的任务。主要是在既有的硬件条件下完成原理样机的设计，样机应基本符合可行性报告中主要指标要求。同时应完成实际完整电路系统的原理图、PCB板的设计等，即该PCB板应符合实际产品的尺寸、外形等要求，并给出原材料报表。本阶段要求学生阅读一定量的文献资料，目的是促进学生读书，培养自主学习能力并互相学习、取长补短。对于存在的问题，可以同学之间或课堂师生之间进行交流解决。在实现项目的过程中，需要记录实现的过程、遇到的问题及解决的办法、仍然存在的问题以及进一步改进的思路等。
标志性成果：基于电子综合设计系统板和电路模块的能正常运行的原理样机、实际电路PCB板。（I）
阶段四：实际电路系统PCB制板、调试、装配、进一步完善并形成最终产品。项目经理给每个成员的工作情况进行平价，进行项目总结，结束项目周期。该阶段根据实际条件进行取舍。
标志性成果：提交电子版项目总结报告。（O）
项目完成后，在第16周，每个项目组向全班同学和老师进行汇报，由老师和同学对项目进行评价、评分。
四、考核评价体系的设计
在CDIO工程训练模式下，传统的理论教学和实践教学考核方式己不能适应现代新的高等教育形式的要求。根据本课程的实践性强的特点，要求学生不仅要掌握某一方面的知识，侧重学生技术能力的考核和综合素质的考核。学生学习效果的评价拟修改现在的“理论+平时+实验”的模式，将项目的整个运行过程“构思－设计－实现－运作”纳入考核范围，鼓励学生在做中学、在学中做，教师则为其提供实验条件和指导，保障学生充分自由地发展，增强创新意识。
CDIO工程教育模式第11条标准指出学生的基本个人能力和人际能力，产品、过程和系统构建能力以及学科知识如何融入专业考核之中，它以项目设计为导向，强调学习评估方法和学习成果相结合。教学改革的重点体现在对学生实际应用的强化训练上。考核模式改革用阶段考核代替以往课程结束时单一的考核方式。教师注重过程考核，根据学生的分工、设计、演示情况和答辩情况综合打分，得出本门课程成绩，形成“4+3+2+1”考核模式，具体包括：“4”指平时（到课情况、文献阅读、平时操作、小组交流）；“3”指作品（实物、功能演示、作品工艺水平）；“2”指报告（方案论证、设计思想，设计过程、测试数据结论）；“1”指答辩。
这种考核方式的优点是引导学生平时注重学习，有的放矢，积极主动地配合教师的日常教学活动，上课互动性好，能有效地激发学生上课学习的积极性，提高学习的效率，尤其是学生能自觉地注重动手技能的训练，较好的达到了学习本门课程的目的。
五、改革成效
经过近一个学期的试点教学，新教学模式下的“电子综合设计”课程取得了较好的效果。
学生普遍表现出对知识的渴求，有更多的学生提出很多新鲜的问题，并动手进行实验，学习主动性明显提高；学生愿意将更多的时间花在实验室，组成小团队共同讨论、协作完成课题，专业基础水平和团队合作意识比以往有了明显提高；教师的业务水平也比以往有了更大的提高，教师与学生间的交流与合作、教师间的交流明显加强。
教学模式改革是一个综合性的工作，一门课程的探索工作可以给其他课程启示，但是若要得到一个综合的教学效果，且能够在学生身上长久体现则离不开整个教育环境，离不开其他专业课程的配合。
参考文献：
[1]高等学校土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业教育培养目标和培养方案及课程教学大纲[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]顾佩华,等.从CDIO 到EIP - CDIO:汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008,(1).
（责任编辑：宋秀丽）
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。 标志性成果：提交电子版调研报告。（C）
阶段二：各项目组确定项目内容和方向，并在充分调研的基础上，确定基本设计方案，内容主要包括每组选定项目的基本思路、电路结构、软件流程等，要求涵盖功能特点、成本、环保、外形尺寸、进度计划等指标。
标志性成果：提交电子版可行性报告。（D）
阶段三：根据既定方案，启动项目，按进度计划要求按时完成每一阶段的任务。主要是在既有的硬件条件下完成原理样机的设计，样机应基本符合可行性报告中主要指标要求。同时应完成实际完整电路系统的原理图、PCB板的设计等，即该PCB板应符合实际产品的尺寸、外形等要求，并给出原材料报表。本阶段要求学生阅读一定量的文献资料，目的是促进学生读书，培养自主学习能力并互相学习、取长补短。对于存在的问题，可以同学之间或课堂师生之间进行交流解决。在实现项目的过程中，需要记录实现的过程、遇到的问题及解决的办法、仍然存在的问题以及进一步改进的思路等。
标志性成果：基于电子综合设计系统板和电路模块的能正常运行的原理样机、实际电路PCB板。（I）
阶段四：实际电路系统PCB制板、调试、装配、进一步完善并形成最终产品。项目经理给每个成员的工作情况进行平价，进行项目总结，结束项目周期。该阶段根据实际条件进行取舍。
标志性成果：提交电子版项目总结报告。（O）
项目完成后，在第16周，每个项目组向全班同学和老师进行汇报，由老师和同学对项目进行评价、评分。
四、考核评价体系的设计
在CDIO工程训练模式下，传统的理论教学和实践教学考核方式己不能适应现代新的高等教育形式的要求。根据本课程的实践性强的特点，要求学生不仅要掌握某一方面的知识，侧重学生技术能力的考核和综合素质的考核。学生学习效果的评价拟修改现在的“理论+平时+实验”的模式，将项目的整个运行过程“构思－设计－实现－运作”纳入考核范围，鼓励学生在做中学、在学中做，教师则为其提供实验条件和指导，保障学生充分自由地发展，增强创新意识。
CDIO工程教育模式第11条标准指出学生的基本个人能力和人际能力，产品、过程和系统构建能力以及学科知识如何融入专业考核之中，它以项目设计为导向，强调学习评估方法和学习成果相结合。教学改革的重点体现在对学生实际应用的强化训练上。考核模式改革用阶段考核代替以往课程结束时单一的考核方式。教师注重过程考核，根据学生的分工、设计、演示情况和答辩情况综合打分，得出本门课程成绩，形成“4+3+2+1”考核模式，具体包括：“4”指平时（到课情况、文献阅读、平时操作、小组交流）；“3”指作品（实物、功能演示、作品工艺水平）；“2”指报告（方案论证、设计思想，设计过程、测试数据结论）；“1”指答辩。
这种考核方式的优点是引导学生平时注重学习，有的放矢，积极主动地配合教师的日常教学活动，上课互动性好，能有效地激发学生上课学习的积极性，提高学习的效率，尤其是学生能自觉地注重动手技能的训练，较好的达到了学习本门课程的目的。
五、改革成效
经过近一个学期的试点教学，新教学模式下的“电子综合设计”课程取得了较好的效果。
学生普遍表现出对知识的渴求，有更多的学生提出很多新鲜的问题，并动手进行实验，学习主动性明显提高；学生愿意将更多的时间花在实验室，组成小团队共同讨论、协作完成课题，专业基础水平和团队合作意识比以往有了明显提高；教师的业务水平也比以往有了更大的提高，教师与学生间的交流与合作、教师间的交流明显加强。
教学模式改革是一个综合性的工作，一门课程的探索工作可以给其他课程启示，但是若要得到一个综合的教学效果，且能够在学生身上长久体现则离不开整个教育环境，离不开其他专业课程的配合。
参考文献：
[1]高等学校土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业教育培养目标和培养方案及课程教学大纲[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]顾佩华,等.从CDIO 到EIP - CDIO:汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008,(1).
（责任编辑：宋秀丽）