時間：2023-03-21 17:04:36
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一、教學體系改革
修改教學大綱和授課計劃，縮減“數字電子技術”課程的授課學時，由64學時改為48學時。在教學內容上要緊跟科技發展，結合實際工作需求調整教學內容，保證基礎知識講透徹，減少冗余知識點，摒棄陳舊內容，增加前沿科技，深入淺出的引導學生學習。對本科生教學要注重基本電路原理分析，將簡單器件的原理解釋清楚。將該課程分解為“數字電子技術”和“數字電子技術實驗”兩門課，增加實驗課時，增加對實驗室的建設投入，開放實驗室，建立大學生創新實驗室，鼓勵學生利用實驗室自主學習。
二、教學方法改革
1.探究式教學
在理論教學中，注意引導學生主動提出問題、思考問題、解決問題，以增強其對理論知識的理解。首先由老師提出問題，啟發學生采用新方法解決問題。例如，由具有邏輯相鄰性的最小項相加可以合并為一項，并消去一個不同因子，啟發學生是否可以利用圖形的方式，使邏輯相鄰的最小項在幾何位置上也相鄰，由此引出卡諾圖化簡。在CMOS門電路講解中，可以由普通CMOS反相器輸出端直接連接引起的短路問題，引出OD門來解決輸出端線與的功能。
2.計算機輔助教學
多媒體輔助教學（CAI）已經成為一種廣泛應用的教學方式，在教學中如果能夠充分利用多媒體技術，將大大豐富課程的內容、增強其理解性。因此在教學改革中，對PPT進行全面改進，增加電路板、集成芯片等實物照片，對復雜的工作原理和物理現象增加動畫演示。在傳統PPT教學的基礎上，充分利用電路仿真軟件Multisim對電路工作過程進行模擬仿真。該軟件提供了一個豐富強大的元件庫及虛擬儀器，可對復雜的電路原理圖進行仿真分析。例如，教學過程中，理論分析之后，用該軟件對CMOS和TTL門電路進行仿真，通過仿真軟件可以測量出門電路各部分原件的電壓、電流值，與理論分析相結合，使學生更容易理解CMOS和TTL門電路的基本原理。受到實驗設備、經費、課時等條件的影響，理論知識有很大一部分不能在實驗課當中得到驗證，因此借助Multisim軟件對數字電路進行仿真，可以提高學生的學習興趣，增加學生理論與實踐相結合的能力。
三、實踐教學改革
1.實驗教學
實驗是工科類專業中非常重要的一個環節，通過親自動手實驗，可以增強學生對理論知識的理解，適當增加實驗的趣味性，更容易激發學生的學習興趣。但在實驗教學中發現，很大一部分學生對理論知識掌握不牢固，其實驗過程只是機械的按照實驗指導書中的步驟進行操作，而并不思考其原理，也不會通過理論分析來判斷實驗結果的正誤。針對這種情況，進行了如下改進：首先要求進行實驗預習，提前復習相關理論課程，并通過分析得出實驗內容的理論數據。其次在實驗之前對實驗原理進行講解，強調實驗注意事項。最后在實驗結束后進行總結，將理論分析結果與實驗結果相對比并分析誤差原因。
2課程設計
數字電子技術課程設計是在學生完成《數字電子技術》、《Multisim仿真分析》《DXP電路設計》等課程之后，獨立完成一個電路系統的設計，例如多路搶答器、電子鬧鐘的設計等。以往的選題由教師決定，導致部分學生對指定選題沒有興趣，設計積極性不高。我們做了如下改進，由教師對已有固定選題進行難易評估，學生可根據自身能力選擇不同難易程度的題目，對于創新性思維活躍、動手能力強的學生，可自主選擇題目，由教師對其復雜程度進行控制。選題完成之后，要求學生自主查閱資料，確定設計方案，并通過Multisim對電路進行仿真，仿真實現之后，通過DXP繪制電路PCB，完成電路板的制作，最后對電路進行安裝和調試，以達到設計要求。
四、考核方式改革
將課程總考核成績分為三部分：平時成績占30%、期中考試占10%、期末考試占60%。其中平時成績分為到課率、作業、課堂提問、課堂筆記幾部分。增加平時成績比重，并細化平時成績考核內容，更有利用督促學生重視日常學習。傳統閉卷考試形式，學生需要識記內容較多、負擔較大，很多學生通過死記硬背應付考點，而開卷考試又不適合主干課程的考試。因此我們創新式的改變傳統期末考試形式，采用半開卷考試方式。提前要求學生在復習時對重點知識進行歸納，并總結在一張A4紙上，期末考試時允許且僅允許攜帶該一張A4紙。通過自己完整的歸納總結一遍，學生可以更好地理解所學知識，并在不知不加深了記憶。這種方式在近幾次的期末考試中取得較為滿意的效果，既可以檢查學生掌握知識的水平，也反映出教學中存在的問題，以便在以后的教學中改進。
五、結束語
科技發展越來越需要具有工程技術和創新能力的人才，在課程改革中要緊跟時代的步伐，注重對學生動手能力和創新能力的培養，教師也要不斷學習提高自身水平，才能使教學質量不斷提高。在教學中逐步引入雙語教學，引導學生查閱外文文獻資料，與國際接軌。此外，對電子技術興趣較為濃厚的學生，要組織他們積極參加全國大學生電子設計競賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽等。總之，只有不斷的改進教學方法，更新教學內容，注重創新能力培養，加強實踐教學，才能提高教學質量，培養出社會需要的有用人才。
作者:鄭麗媛 李如 單位:河南科技學院機電學院 河南科技學院高等職業技術學院
參考文獻：
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[2]趙航.“數字電子技術”課程教學改革與實踐[J].吉林工程技術師范學院學報，2012.04
[3]陸冰，魏蕓，閭燕，張琛.“數字電子技術”課程教學改革的實踐[J].電氣電子教學學報，2013.08
（1）使課程設計的手段和實驗教學的內容變得多樣化、徹底有效地貫通課程設計和實習教學。豐富課程的設計手段和實驗教學內容，是構建多樣化、立體全方位教學體系的核心基礎，因此，我們應該從加強基礎的能力入手，是創新的教學體系以整體的形式覆蓋模擬、數字化電子技術的教學內容，同時綜合電路設計的專業訓練，此外還包含了編程邏輯的器件、CAD設計、EWB方針、單片機等創新技術的實驗教學，通過這些來促動電子技術課程設計教學內容的特點開展，如在點在的元器件教學的內容上采取利用多媒體文檔的形式和教師的實驗課程內容相結合起來的教學方式；電子課程的設計環節采用上機的實際操作的教學和教師課前準備的教學材料相結合的方式；在電子產品的實踐制作的環節上以學生的實際操作為主，以教師的教學材料為輔的方式來達到預期的效果；同時學生自主探索式教學和問題的情境教學的方法相結合，可以有效激發學生的自主學習、開拓創新以及動手實踐的積極性，要注重課程設計與電工電子實習教學的方法相整合優化、有次序的關聯起來，通過這些方法為學生構建出集電子技術設計，電路器件的測試、計算機的輔助的應用和設計、制版焊接的技術應用、系統的調試技術等綜合技能于一身的教學體系。
（2）科學的編制電子課程設計和教學內容，大力推舉開放性實驗室的管理模式的完善建立，在編制課程設計的大綱環節上，我們應該充分了解電子技術課程設定的教學目標的定位，以新一輪的教學改革為指導方向，要充分注重教學的實踐性、素質教育、自主創新，要突出對學生的自主創新的能力和實際操作能力的雙方面能力培養，為學生制定出一系列的、分為不同層次的、不同渠道的實踐訓練課程，推動課程結構和其他科目的貫通，從而使電子技術課程設計教學能跟上時展的腳步，能滿足社會主義市場經濟對這樣的人才需求。當今社會信息化發展突飛猛進，我們必須要用現代化的信息武器來武裝自己，充分利用現代化信息技術的設備、教學材料和各種教學媒體進行模擬演練、虛擬實驗練習并構建完善的電子技術課程設計教學題庫，使這一教學具有科學、綜合、實踐、新穎、包含的知識量多、內容完善的特點，從而可以推動學生對研究電子科學的積極性。我們在編寫課程設計指導書的時候，要對學生參與實踐操作的環節加以充分的重視，讓學生通過查詢各種不同的資料，為他們提供自主創新、通過計算機軟件進行模擬、接通電力原件、測試調試環節的依據，從而使學生在科學有效的指導下實現自主的實踐的充分鍛煉。
2結語
1.師資力量不足
專業課教師年輕化，教學和企業生產一線工作經驗不足。隨著近幾年來招生規模的擴大，學院引入了大量年輕教師，他們承擔了大部分的專業課程教學工作。這些年輕教師大部分是剛從普通高校畢業的研究生，他們均是從學科體系的教育模式下成長起來的，對于現代職業教育思想認識還不夠深刻，更缺乏企業生產一線工作經驗。也有一部分年輕教師是從企業引進的，但是他們在企業生產一線的工作時間都不長，仍然存在專業技術知識不足、實踐動手能力不強的問題。在學習領域課程的開發和教學過程當中，特別是對于學習情境的創設和開展，很多年輕教師顯得力不從心。
2.校企合作不夠深入
校企合作、工學結合是高職院校真正培養出高素質技能型人才的必由之路，這已經成為廣大高職院校的共識。雖然，在校企合作方面，學院近幾年來不斷健全了相關體制機制。但是，校企合作的深度也僅限于學生的企業參觀、生產實習、頂崗實習等活動，沒有完全深入日常的專業課教學、技能培養等方面。專業教師在學習領域課程開發過程中進行的崗位分析、工作過程分析、學習情境分析等活動，還僅限于理論分析層面，沒有落到實處。
3.學習資源匱乏、單一
學習資源包括實訓設備等硬件設施和教材等軟件資源，是學習領域課程開發和成功實施的基礎。對于硬件資源，一方面是學院經費不足，缺乏投入，另一方面是購買的硬件設備不能滿足學習領域課程改革的需要。對于軟件資源，專業教師缺乏編寫學習領域課程教材等資源的精力和經驗。
二、案例教學在”電子技術”學習領域課程開發中的應用
根據姜大源對德國職業教育學習領域的課程方案的研究，學習領域課程方案是范例指向的，因此放棄了學科系統的完整性。通過我們多年的教學改革實踐，根據學校自身硬件和軟件的實際，在”電子技術”課程教學中，設置了若干實用有效的電子制作案例，結合理實一體教學模式改革，進一步提高了”電子技術”課程的教學效果。現以電子信息工程技術專業為例，說明”電子技術”課程的開發思路。
1.確定課程的總體教學目標
首先通過行業企業調研等手段對本專業畢業生從事的崗位進行分析，分析出本專業畢業生的初始崗位為電子產品裝配操作員，目標崗位為電子產品生產線線長，發展崗位為電子產品生產車間主任。從而確定本專業的培養目標：主要面向電子產品制造企業，培養德、智、體、美全面發展，適應電子產品的裝配調試、質量檢驗、生產管理等生產、服務、管理第一線需要，具備相關專業知識和技能，有良好職業道德的高素質技術技能型人才。然后，分析”電子技術”課程的性質和任務：是本專業的專業基礎課程之一，其主要任務是培養學生掌握電子電路的識圖、分析和調試等知識與技能，為學生學習本專業有關后續課程和畢業后從事電子產品制造相關工作打下堅實的基礎。最后，”電子技術”課程的總體教學目標可以總結歸納如下：學生能夠根據電路圖完成典型電子產品的裝配、調試和故障檢修。對于高職學生，我們弱化了學生電子電路的設計能力，重點培養學生在今后工作中需要的電子技術應用能力。
2.明確課程的能力、知識和素質目標
根據學生職業崗位分析和專業課程體系的分工確定能力目標，例如：能識別常用電子元器件，并判斷其好壞；能選擇并使用常用電子測量儀器對電路進行測量；能讀懂簡單的電路原理圖，能繪制典型電子產品電路原理圖；能根據電路原理圖進行電路的搭接和元器件的焊接；能進行電子電路的測試、故障判斷和排故。根據“必須、夠用”的原則，突出知識為案例學習服務，為案例學習所用，確定知識目標，例如掌握二極管、三極管的伏安特性；掌握三極管基本放大電路各組成部件的作用；掌握常用邏輯門電路的邏輯功能；了解邏輯函數的化簡方法等。根據學生將來主要從事的崗位素質要求，確定素質目標，例如：在電子產品制作與調試過程中能夠按照設備、儀器的操作規程進行操作，愛護實訓設備；在工作過程中養成文明操作意識，能夠自覺保持工作環境的整潔；在分組工作過程中能團結協作、服從組長的安排等。
3.選擇課程的能力訓練案例
根據電子技術模擬和數字兩個模塊的內容，我們選取了兩大類八個案例，開展教學。第一類包括四個模擬電路案例，分別是：直流穩壓電源制作實例、晶體管放大器制作實例、函數信號發生器制作實例、擴音器制作實例；第二類包括四個數字電路案例，分別是：三人表決器制作實例、智力競賽搶答器制作實例、循環彩燈控制器制作實例、數字電子鐘制作實例。案例的選擇本著實用性和趣味性的原則，使學生在學習過程中既能學到今后工作中要用到的專業知識和技能，又能引起學生的學習興趣，調動學生的學習積極性。我們將電子技術原課程知識點以八個電子制作實例為依據進行解構與重構，打破學科體系下的知識結構，將各知識點整合、序化到各個案例中，在完成一個個電子制作實例過程中使學生掌握知識、鍛煉技能，實現教、學、做一體化。課程選取的能力訓練案例，以及每個案例所包含的知識點和技能點。
4.設置情境組織教學（以第一次課為例）
（1）課程導入
播放電視知識競賽視頻，引出并展示直流穩壓電源、擴音器、表決器、搶答器和數字電子鐘等產品實物，介紹電子技術的應用和產品特點。
（2）模擬知識競賽現場
設置情境：安全用電知識競賽，學生角色：選三名學生為裁判，選八名學生為競賽選手，其余學生為觀眾，教師角色：主持人。教師提問安全用電知識，八名學生通過搶答器進行搶答，三名裁判利用表決器對搶答成功的選手回答情況進行表決，每名選手的回答時間由數字電子鐘進行計時。通過這個過程，學生體驗電子產品的應用情況。
（3）學生分組觀察產品實物結構
教師提出問題：這些電子產品是怎么裝配并制作出來的呢？如果使用過程中出現故障該怎么解決？教師引導學生進行分組，組織學生分組觀察產品實物，并設置簡單故障讓學生嘗試排除。
（4）教師進行課程介紹
重點介紹學習目標（學了這門課我們能干什么？）：學生能夠根據電路圖完成典型電子產品的裝配、調試和故障檢修。介紹為何上這門課及對課程的認識，學生要知道課程在專業中的地位、作用以及前后課程的銜接，知道知識和技能在專業工作崗位中的重要性，課程目標，學習要求，課程內容的描述，學習安排，路線圖時間表，學習資源，學習情況的評價標準，學習方法（課堂及課外學習自我管理技巧，獲得好成績的技巧，常見的錯誤或誤解，特殊的學習策略），作業的形式，上交的期限，考試的次數、日期和形式。
（5）總結并布置作業
教師點評總結，布置課后作業：課后搜集三人表決器的裝配資料。
5.改革課程考核方案
課程的考核分為素質表現、能力培養和知識掌握三部分，在期末總評中分值所占比例為3：3：4。素質表現主要包括學生出勤、課堂參與和作業完成等日常學習素質表現情況。能力培養分為過程考核和期末測試，過程考核成績由每個項目結束后的學生自評、學生互評和教師評價組成；對于期末測試，從每個案例中選取一個典型工作任務構成實操試題庫，每個學生都要從試題庫中抽取一個題目進行實操測試。知識掌握分為單元測試和期末測試，在每個案例教學結束后要安排單元測試，通過抽簽的方式，每個小組選取一名學生對知識點進行測試，測試成績作為小組的集體成績；期末測試采用筆試的方式，主要測試學生對所學知識點的綜合應用能力。其中素質表現30分、能力培養過程考核10分、知識掌握單元測試10分在每個案例結束后均通過“考核評分表”進行考核評分，期末將所有案例的得分進行平均；能力培養期末考核20分、知識掌握期末考試30分在所有課程結束后進行考核評分。
三、結束語
作為一種教學方式和教學手段，多媒體圖文并茂，具有效率高、信息量大、省時等優勢，對其充分利用，可以有效地提高課堂教學效率和保證教學質量。在《數字電子技術》課程教學中，對于抽象、難于理解的內容，教師可以充分利用PPT課件講解以及圖片、動畫、視頻、音頻演示、EDA仿真軟件的直觀演示等多媒體輔助教學手段，生動形象地呈現所研究對象的復雜變化過程，使學生通過生動形象的直觀觀察，更好地理解所研究對象的內在規律，對重點、難點及疑點問題理解透徹。如講授模擬電子系統以及模擬和數字集成系統時，以圖1（a）中揚聲器系統原理圖和（b）中CD播放機框圖為例，通過學生直觀觀察和教師必要的講解，能有效提高課堂效率和學生學習的興趣，加強學生對模數轉換和集成系統有更好的理解。《數字電子技術》課程教學中引入多媒體輔助教學手段能在有限的時間內增加授課的信息量，使教學內容形式豐富、靈活，有利于解決“學時短、內容多”的矛盾。但教師作為多媒體教學的實施者，不能過分依賴多媒體，應該以學生為核心，圍繞教學目標，充分將多媒體資源及其它資源共同構成統一的教學資源系統，注重多媒體教學與傳統教學相結合，揚長避短，避免出現講課速度太快、學生跟不上或者講課淪為用PPT演示文字和圖表的單調過程等等。
2巧設教學情境和問題，激發學生學習興趣，樹立自主學習意識
根據教學內容的難易、重點，向學生提出要解決的中心課題，要求他們分析問題情境，探索問題的解決方法。筆者講授《數字電子技術》中“二值邏輯與基本邏輯運算”時先介紹安全帶報警系統，如圖2所示，然后引到學生思考“什么是與邏輯”，之后了解與運算之后，發問“如何用與門實現安全帶報警系統”。通過巧設問題和情境，激發學生那種強烈的探索欲望，使學生處于一種積極的思維狀態。對于教材中比較抽象的概念和原理，在教學中要深入淺出，用形象生動的比喻去幫助學生進行分析理解，提高學習興趣，激發學習熱情。學生沉浸其中，才會學有所思、學有所問、學有所悟、學有所得，才會有新的發現。要想讓學生沉浸于學習還得發揮學生的主體作用。凡學生能夠自己探索得出的，決不替代，凡學生能獨立發現的，決不暗示，盡可能給學生多一點思考的時間。為讓學生深刻理解74HC151七段顯示譯碼器[6]三個輔助端即燈測試輸入、滅燈輸入和鎖存使能輸入端的功能，筆者讓學生根據74HC151的功能表，分析輸出有字形時對應的三個輔助輸入端信號分別是什么，從而得出結論：燈測試輸入端用于檢查譯碼器本身及顯示器各段的好壞，滅燈輸入端用于將不必要的零熄滅，鎖存使能輸入端由0跳變到1時，輸入碼被鎖存，輸出只取決于鎖存器的內容。
3授課要承前啟后，注重教學內容的銜接
在教學中關注知識之間的前后聯系，了解知識的來龍去脈，可以使我們更好地銜接教學內容之間的關系，形成一個系統的知識鏈；在這一基礎上的教學設計，能促進學生利用遷移、轉化的方法來解決問題，能使我們有效合理地進行教學。一方面注意本課程內容的前后銜接，另一方面注意本課程與前后相關課程的銜接。如講全加器時，可以得出全加和S和進位數Co的表達式，分別如式（1）和式（2）所示。根據式（1）、（2）和已經學習的半加器知識，由此得到圖3（a）所示的全加器實現電路。同時，引導學生將式（1）和式（2）分別變換成如式（3）和式（4）所示的最小項表達式。進而，讓學生回憶二進制譯碼器74HC138重要應用之一，即可以實現給定的組合邏輯函數。最終，在引導下，學生得出如圖3（b）所示的電路圖，即用已學的74HC138實現全加器的功能。這樣學生開闊了思維，加深了對已學知識的理解。有意點撥前后課程中與本課程相關的知識點及其應用，讓學生認識到電子技術課程承前啟后的重要作用，激發學習的興趣和熱情，提高學習的主動性，樹立學好電子技術課程的信心。
4理論聯系實際,拓展學生的思維能力
理論教學學生一般感覺枯燥、難學懂。在理論教學的過程中，若能結合具體實驗案例，則能給予學生感性認識，提高學習興趣，進而通過理論學習上升到理性認識，再到實踐環節中，驗證理論，又可促使學生真正理解理論知識，進一步深化理論。對數字電子技術的掌握更重要的是能夠通過電路的學習學到一種思維方式，學會一些分析問題和解決問題的方法。邏輯運算是數字電子技術的基礎，讓學生理解基本運算是重點也是難點。為此，筆者在講授或運算時，以如圖4所示的“入室盜竊檢測和報警系統”為例講解或運算及或門的應用。這樣一來，學生易于理解或運算的本質及其應用。教學多結合實際，激勵學生不但要具有堅實的理論基礎而且應能夠靈活綜合應用來分析和解決問題。
5重視作業環節
結合幾年教學實踐和CDIO工程教育的特點，對原有的教學模式進行了改革，將授課內容中規律和特點并加以靈活利用，引導學生采用發現學習和掌握學習等創造性學習方法、加強理論聯系實際;從系統角度、實踐角度出發建立了一套適合于“電力電子技術”課程教學的教學體系。
教學思路
在明確教學目標的基礎上，首先，教師一定要意識到，興趣是最好的老師，興趣是學習的動力和源泉。只要通過有效的興趣培養和教學方式，就可以讓這些學生達到甚至超過自己的水平。以科研的態度和精神貫穿于教學之中，讓學生在“學生做”和“做中學”激發課程學習熱情。鼓勵學生走上講臺，敢于大膽走進實驗室;敢于向老師發難，以“我”為中心，全然不顧“名家顏面。
其次在教學理念上，以發展學生思考能力為本，結合課程實驗和教師現有的課題進行實踐，建立系統設計理念，通過對主電路和控制電路、保護電路、檢測電路同時分組進行設計。CDIO強調以熟悉產品研發的生命周期為工程背景的
“做中學”的學習方式，這不是對教師主導作用的弱化，相反對教師在整個教學活動過程中的掌控能力、自身的知識水平提出了更高的高求。“教師”兼為“導師”，實現學生在知識獲取過程中的地位由“被動”到“主動”的角色轉變:學生在教師指導下積極、主動地參與實踐，從獨立學習轉向合作學習;從深層次角度講，就是大學中“物質教育”與“自由教育”的轉變。在探索、實驗和應用中行動上給與相當的靈活性，這樣可以喚起學生的好奇心，使其熱切地尋求有助于解決問題的知識，同時又具備相當的實行工具。學生所具有的創造性的和富有想象力的遠見都將發揮作用，并能控制其沖動和習慣。他自己的目的就能指導他的行動。
再次，就教學方法而言，堅持把工程科學基礎和工程專業知識緊密地揉合在一起進行教學，學生仍然需要堅實的科學基礎。在講述定理、結論時，要注意理論基礎與專業知識的結合。除了應用高等數學和大學物理分析內容的機理之外，還要講定理、結論的提出背景、前提條件以及應用情況和近展狀況等等。在教學手段上注意應用現代信息技術，如多媒體動畫和系統仿真技術。熟練的、精心的準備過的課堂講授仍然是最有效的學習和教授經驗。
最后，在重點和難點教學模式上，采用項目或者案例教學模式，基于問題解決模式的模式;教師引導學生效仿教師、專家學者做項目的方法，如專題研討、方案和技術設計、仿真模擬和實驗操作等，探索并解決課程內容相關工程應用中的現實問題;培養學生發現問題與綜合分析問題的能力。因此恰當地設計題目是項目教學法運用成功的保證，既不能太難，讓學生望而卻步，又不能太簡單，沒有挑戰性。這要求教師平時有一定知識積累。“電力電子技術”實力較強的幾個院校的積極嘗試為我們提供了較好的參考。浙江大學將“功率因數校正實驗”等部分實驗項目列為創新設計型實驗，由學生自主設計實驗內容和方法，提高學生創新能力。哈爾濱工業大學以直流脈寬調速系統驅動電源的設計為課程設計的主要內容。南京航空航天大學開發了“軟開關逆變電源實驗裝置”課程設計教學平臺，以此設計若干個課程設計題目。中國石油大學選擇反激式開關電源為課程設計題目。這些題目既緊密聯系書本知識，又有創新的空間，值得借鑒。
實驗教學在方式上注重啟發，引導學生積極參與實驗設計的同時;在時間和內容安排上注意了驗證實驗、仿真實驗和綜合設計實驗的循序漸進。在實踐平臺裝置的設計上，注意
“先進性、實用性、開放性、安全性”的特點，滿足基礎型和綜合設計型的實驗教學和實踐活動的要求。使學生既動手又動腦，豐富工程實踐知識，培養學生的創新能力和綜合能力。同時學生小組成員之間密切協作和互相配合，鍛煉學生的責任感和協作、互助的團隊精神。
教學案例
以“電力電子技術”內容直流一直流變流技術為例。首先，教師備課時要把自己想象成學生，想象二下學生的已知與未知，研究學生認知與情感發展的需求，要想到學生在課堂教學過程中可能有的變化，從而使備課活動不再是琢磨怎么講能講得清楚、透徹、到位，讓學生聽得懂、記得牢，要注重的是課堂上學生怎么學、怎么動以及為了實踐活動的有效開展，激發學生的學習興趣，如何點起學生創新的火花，促使學生生動活潑地參與，使課堂教學豐富多樣，把課堂真正還給學生。引言部分如講到buck變換器時，先介紹變換器的背景。授課時，按照“識電路”“畫波形”“會計算”“輸出（電壓或電流）控制”四部曲進行。顯然，第四部曲是壓軸大戲。buck變換器的電路原理圖如圖1所示，先講每一個功率器件的工作原理。再從有源開關V導通，到無源開關VD因反偏而截止，再到輸出濾波電感儲能（或勵磁），并向負載提供能量；反過來從有源開關V截止，到電感電流不能突變。故使無源開關VD正偏而導通，此時電感電流經二極管續流，其儲存的能量繼續供向負載，并由輸出電壓對其進行去磁。輸出濾波電容作用：主要用來限制輸出電壓上的開關頻率紋波分量，使之遠小于穩態的直流輸出電壓。內容強調講穩態關系和特征。buck變換器的特征公式如式1所示，讓學生對比以前學過的理想變壓器的特征公式，說明為什么buck也叫“直流變壓器”。第二部曲是利用多媒體動畫技術演示功率器件開通和關斷時電路的電流流經路徑和主要物理量的波形變化情況。采用MATLAB仿真時所得的波形與課本的波形進行對比，反映了理論知識的現實性。同時對比圖1（b）、（c）圖，對電流下降及上升的原因及“斷續”和“連續”概念結合高等數學中“連續”的概念不一樣的地方進行辨析。當改變參數使得仿真結果變化時，也能通過理論分析與仿真調試，使輸出達到理想狀態。第三部曲講授在已知輸入電壓范圍、負載電流范圍和給定的輸出電壓下，利用獲得的穩態關系，可以方便計算buck變換器的開關占空比范圍，從而來計算buck變換器中的元器件電壓穩態應力、電流峰值、電流平均值和電流有效值。在講第四部曲即“輸出（電壓或電流）控制”時，學生不易明白也看不到。有些內容理解不夠具體，如何控制實現的疑問產生。此時重要的是培養學生有精細、認真、窮追不舍的態度和敢于提出問題、勇于解決問題的創新精神。學生參與設計教師的100V/600A大功率開關斬波恒流源科研項目，共分四組，每一組完成一個功能設計調試或仿真。第一組學生設計不控整流部分的電路結構如圖2所示，具體參數：濾波電抗為1200A/0.71mH，整流二極管600A/1600V，鋁電解電容0.3F/400V。第二組學生參與斬波電路設計，設計的斬波電路圖如圖3所示。通過計算得出電抗器1200A/300μH，C2電容大小190μF/400V。阻容吸收單元選擇電容C3為80μF/450V，選取電阻R1為10Ω。IGBT模塊2MBI1200U4G-120，驅動模塊在教師的指導下選用瑞士CONCEPT公司的IGBT驅動模塊2SD315A，該驅動模塊集成智能驅動、自檢、狀態反饋、隔離等功能于一身，能夠驅動1200A/1200V的IGBT。有的學生還畫了驅動電路圖。第三組學生設計了基于TMS320F28335DSP作為控制回路的核心的數字PI調節器。學生在CCS集成開發環境下編寫的數字PI調節器，在軟仿真下可以明顯看到給定變化引起PWM脈寬的變化。第四組學生負責基于MATLAB下仿真。在實際設計中，學生體會到了控制環節如何閉環、控制量如何檢測，控制算法如何實現，控制信號如何發出，能量流動必須要有電動勢以及流經通路等等。學生們主動、積極利用老師的科研項目，構思、設計、調試以及實驗。教師注意發揮激勵和導向作用，注重肯定、贊賞學生的點滴進步，讓學生感受到成功的歡樂，心中喚起自豪感和自尊感。當設計或實驗受到目的的指引，進行時還有措施和方法時，試驗就變成合理的了。此外注意事實的分析和重組是增進知識、增長解釋能力和正確分類的能力所不可缺少的。總之，“CDIOInitiative”是一個資源開放、寬松自由、包容性強的改革計劃。
1修改人才培養方案人才培養方案制定得是否合理，關系到本專業的生存和發展。隨著現代科學技術的迅猛發展，電類的各專業的界線越來越模糊，各學科相互交叉、相互滲透，電氣專業傳統的“發電、輸電、用電”知識結構已經不能滿足當今人才培養要求。因此，對人才培養方案和教學計劃要進行適當的修改和調整。由于電氣工程及其自動化專業是一個強電和弱電相結合的寬口徑專業，而電力電子技術是諸多學科相互交集的學科，是由基礎課到專業課過渡的橋梁和紐帶，是強電和弱電的有機結合。因此，在修改和調整人才培養方案和教學計劃時，要體現出電氣專業的“以強電為主、弱電為輔、強弱協調”的主導思想，加大教學力度，要意識到“電力電子技術”課程在電氣工程及其自動化專業教學中重要性和必要性，以拓寬學生的知識面，提高學生的工程實踐能力和創新能力以及擴大學生畢業后的就業面。
2教材內容的合理取舍任課教師要選擇一本合適的電力電子技術課程教材作為主教材，再參考其他的輔助教材，取長補短，主講教師應具有寬闊的知識面及豐富的電力電子工程實踐經驗，注重應用型人才培養目標。教材的內容既有豐富的理論知識，還要注重工程實際的應用，要體現電力電子技術發展的新技術，也要體現出“電力電子技術”課程是基礎課到專業課平穩過渡的橋梁，使教材內容更符合二本院校電氣工程及其自動化專業的人才培養的要求。主教材中除重點講授交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類基本變流電路及它們的組合之外，還要聯系當今電力電子技術的發展趨勢及應用情況，注重電力電子技術在電力系統及其他工程領域中的應用，注重主電路設計、驅動電路設計、保護電路設計、參數計算及元器件選擇，還應該適當介紹SVC、SVG、高壓直流輸電、開關電源、UPS電源、感應加熱電源、光伏逆變器等裝置的工作原理和實際應用情況，以適應電氣工程及其自動化專業寬口徑就業要求。
3課堂教學方式改革教學過程中應以學生為主，教師為輔，避免一人堂和填鴨式教學方法，針對教學內容和學生的具體情況組織安排教學內容。由于“電力電子技術”課程的教學內容繁多，課堂教學中需要繪制大量的電路圖和波形圖，以及諸多公式推導及各種參數計算等。由于課程學時少而教學內容又多,僅僅依靠傳統的黑板加粉筆的教學方式顯然是達不到教學效果的，所以多媒體技術逐漸走進了“電力電子技術”的課堂教學，大大地提高了課堂教學效果。這里需要強調的是，多媒體教學的引進并非完全取消黑板加粉筆的課堂教學方式，二者應該相互協調、相輔相成，各有各的長處。對于復雜的電路及波形的繪制和分析，可以充分利用多媒體的音容并茂的特點，使學生更容易理解和掌握電路的基本原理和工作過程，如以flas的方式顯示電力電子器件的開通和關斷過程、過電流和過電壓的產生過程、電路的輸入輸出電壓和電流波形等，使學生感到生動而有趣，使學生的課堂學習不再枯燥無味；而對于簡單電路的分析以及例題習題的講解，還是黑板加粉筆的方式顯得更簡單便捷，更具親和力，加強了教師與學生間的互動和情感交流。總之，課堂教學十分重要，教師要根據自身的特點、教學內容、學生的素質，充分利用現代化教學手段及互聯網資源，在有限的課堂教學時間內，最大程度地使學生理解和吸收所學的知識。
4改革實驗教學環節為了提高學生的工程實踐能力，對原有的電力電子實驗室設備進行了更新和改造，引進近幾年內較為先進的電力電子實驗設備，對原有的驗內容和實驗計劃進行了修改和調整，盡量減少簡單的驗證性實驗，增大設計性和綜合性實驗的比例，根據專業的特點和理論教學情況組織實驗教學。我院現有的電力電子綜合實驗室可開出多種實驗，囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大電力變換所需的實驗，如整流及有源逆變實驗、交流調壓及交流調功實驗、直流斬波實驗、無源逆變變實驗等。為了培養學生的科技創新意識，還增設了開放性實驗和創新性實驗，加強了教師與學生間的知識交流，也使電力電子課程的實驗教學延伸到課外，對教學時間的不足起了一定程度的彌補作用；同時，在我院的大學生電子挑戰杯大賽中，部分學生的競賽題目與電力電子技術有關，提高了學生的電力電子技能。另外，我院每個學期舉行教師實踐技能大賽，有相當一部分競賽題目與電力電子技術有關，大大提高了教師的電力電子技術實踐能力和實驗教學水平。
5將Matlab仿真軟件引進課堂教學和實驗教學Matlab仿真軟件是各院校普遍開出的課程，將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程相結合，在課堂上，利用Matlab仿真軟豐富友好的圖形界面，使學生更直觀地掌握所學的知識，也避免了教師畫電路圖、波形圖的繁瑣及時間的浪費；將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程實驗相結合，是原有的實驗操作的有益補充，同時又具備原有實驗裝置不具備的優點，如解決設備費用高、實驗所花時間長、危險性大的缺點。而利用仿真教學工具代替實際元件在計算機上進行仿真，既不擔心元器件損壞，也沒有任何危險，學生完全可以在無人指導的情況下，在任何地點的計算機上自行完成電力電子電路的仿真實驗，在此基礎上再進行適當的真實性實驗，這樣不僅激發了學生的學習興趣，更重要的是提高了學生發現問題、解決問題和實際動手的能力，會收到事半功倍的實訓效果。
6課程設計環節的改革“電力電子技術”課程教學改革后，在課程教學的后期,增加了課程設計環節，由主講教師布置該課程的設計任務,為避免雷同，每人一題，主要以電力電子技術的四大電力變換為核心，結合工程實際，根據給出的技術參數和技術指標，要求學生綜合運用所學的相關知識,設計出總體方案、主電路圖、驅動電路、保護電路等，并進行相關參數計算及元器件選擇。較簡單的題目，要求制作電路板和元器件焊接，并使用實驗室的儀器和工具進行調試；較復雜的題目要求用實驗室的實驗設備驗證或進行matlab仿真，最終以論文的形式完成課程設計，并進行課程設計答辯。課程設計環節的增加，拓寬了學生的知識面，提高了學生獨立分析問題、解決問題的能力，是理論與實踐相結合的有益補充，同時為后期的畢業設計、就業及將來打下基礎。
7畢業設計環節的改革為了提高電氣專業學生的電力電子技術理論知識和工程實踐能力，近幾年來，在電氣工程及其自動化專業畢業實習過程中，除了到發電廠、變電所參觀實習外，有相當一部分學生到電力電子裝置的廠家實習；有時也請電力電子產品的專家學者做專題報告。在畢業設計選題方面，除了發電廠、變電所、繼電保護、電氣照明等傳統設計題目外，許多教師在本科畢業設計中也增加了許多有關電力電子技術方面的設計課目，如感應加熱電源、大功率開關電源、UPS電源、光伏逆變并網系統、SVC、SVG、高壓直流輸電等方面的題目。有些設計題目還獲得了省級或校級優秀學士學位論文。
二、結束語
在考核方式上，主要改革就是改變“期末成績＝平時成績＋期末考試成績”這樣的傳統方式，結合獨立院校學生學習積極性低、到課率差的現狀，讓“平時成績＝平時成績＋考勤成績”，這樣“期末成績＝平時成績＋考勤成績＋期末考試成績”，按照數字電子技術課程實踐要求較高的特點考勤成績占10％，平時成績占30％，期末考試成績占60％。其中考勤成績可要求學生按時上下課，并認真聽講即可得滿分，這樣可以很大程度上提高學生上課積極性，改善到課率低這樣的現狀，其中平時成績可分為兩部分，平時作業占10％和實驗占20％，作業要求學生認真獨立完成。實驗可參考實驗操作，實驗報告以及實驗考試三個部分來打分。
2教學方法改革
（1）改變傳統教師直接講新內容的方式，可以在每節課開始，先寫出本節課要解決的所有問題，按照問題來講課，讓學生帶著問題聽課，這樣可以提高學生學習興趣。例如在講卡諾圖化簡時，可先提幾個問題：①什么是最小項？②卡諾圖的結構？③邏輯函數和卡諾圖的關系？④用卡諾圖如何化簡表達式以及卡諾圖化簡規則？在講課中可一步一步逐漸解決問題，最后讓學生學會如何用卡諾圖化簡邏輯表達式。
（2）因為在數字電子技術課程中主要以分析和設計兩部分為主，在學生學習這門課程中就可以讓學生逐步建立設計思維，可從最基礎最簡單的開始，例如最初可讓設計一個判斷輸血者與受血者的血型是否符合的邏輯電路，4－6個人分為一組，采用小組討論的形式，最后要求每組說明自己的設計思路，并比較每種設計的優劣點。這樣可逐步設計計數器、秒表計時器等等。當然在此過程中，為防止個別學生偷懶，可在每組說明自己的設計思路時，要求每位同學只說一個部分。
（3）傳統的教學手法主要用黑板講授，但是數字電子技術這門課有大量的電路，像集成芯片的內部電路圖，需花費大量時間畫圖，而且這種教學手法單一，很難提高學生學習興趣，隨著現代教學技術發展，多媒體技術應用越來越多，我們可以在數字電子技術的教學中采用多媒體教學，當然多媒體教學也有弊端，幻燈片放映過快，沒有黑板講述思路清晰，所以我們可以在以多媒體講課為主的情況下，采用黑板輔助的教學方式。這樣既節省大量教學時間，又可以提高學生學習興趣。
（4）實驗教學部分需要降低驗證性實驗的比例，增加設計性實驗內容，為增加學生對實驗的重視度，可增加實驗考試部分，可在實驗開始時告訴學生將會進行實驗考試，實驗考試內容就在所有做過的實驗中，到時抽簽決定做那個實驗，可以提高學生獨自做實驗的積極性。
3結束語
我國于2005年開始進行CDIO模式的高校工程教育改革，改革目標是通過注重培養學生系統工程技術能力，尤其是項目的構思、設計、開發和實施能力以及較強的自學能力、組織溝通能力和協調能力，吸收世界先進的工程教育理念，建立符合國際工程教育共識的課程體系。目前，CDIO教育理念已應用于人才教育模式和課程體系建設等方面的教育或教學改革，而這些改革都是以使學生具有較強的設計和建造的能力、創新能力、較強的團隊精神和領導能力為目標。“數字電子技術”是電類專業一門核心主干基礎課程，其教學內容抽象、理論性強、實踐要求高。而本課程的教學效果不甚理想，體現在以下方面:學生普遍感覺比較枯燥，學習興趣很難持久;學生了解邏輯門電路的功能和原理，卻不清楚在現實生活中如何應用;學完課程后只會設計幾個功能簡單的數字邏輯電路，缺乏實際運用能力，無法完成一個完整實際電路的分析和設計。為了擺脫目前教與學的困境，本文借鑒CDIO教育理念，重構“數字電子技術”課程的教學模式。
二、基于CDIO教育理念的“數字電子技術”課程教學模式重構
1．課堂授課策略的重構
目前，在多數高校中“數字電子技術”課程普遍采用的是“教師講授+多媒體教學”的傳統教學形式，主要以教師講解為主，以幫助學生熟練掌握基礎知識為指導思想，一般是先利用幻燈片向學生介紹本章節涉及的邏輯單元的內部結構、工作原理和邏輯功能等，然后通過例題給學生講解組合邏輯電路或時序邏輯電路的工作原理及其實現過程。在整個課堂教學過程中，學生更多的是充當“聽眾”的角色，跟著教師的思路去理解、記憶相關的知識點，學生的“學”完全圍繞教師的“教”來進行，這種傳統的教師主動“教”的模式，只能帶來學生被動“學”的困境。不可否認，這種教學方法對學生快速掌握課程知識點具有顯著的效果，但是，也會導致學生在未來工作中面對實際的工程項目束手無策的尷尬局面。根據CDIO“做中學，學中做”的理念，教師要改變原有的教學方法，采取能培養學生的自主學習能力和創新能力的基于問題的教學方法(Prob-lembasedLearning，PBL)。PBL教學方式是先由教師在課前提出根據教學目標精心設計的具有啟發性的問題，再由學生通過查閱相關資料學習解決問題的“教與學”緊密結合的過程。在這個教學過程中，作為課堂教學主體之一的教師是學習方法的引導者、基礎知識的講授者、創新教學模式的整體設計者、學習過程的監控者、學習質量的評價者和師生互動之間的協助者;而作為教學過程中心的學生，需要自己解決學習問題，承擔自主學習的責任，成為學習過程的真正主體。“數字電路技術”課程中組合邏輯電路這部分教學內容，教師可以立足于生活引出“數字顯示搶答器”的設計問題，由學生分組討論并各抒己見，讓學生的自得到尊重，讓學生的學習興趣得以激發，在學生完成設計后，教師在現場用電子電氣設計自動化(ElectronicDesignAutomation，EDA)軟件Multisim搭接電路并仿真實效，對學生的設計做出評價，EDA軟件具體可參考文獻。這樣的教學模式，不僅能讓學生在解決問題的過程中掌握相關的知識技術和學習策略，也有利于學生更好地適應未來職場上創新性的開發工作，而于教師本身而言，也是一個教學相長的過程，對教學水平的提高和職業技能的開拓都大有裨益。
2．教學內容的重構
“數字電子技術”原有課程教學內容以數字邏輯電路的基礎知識和原理為主線，教學目標主要是讓學生了解或驗證相關的知識點。在現有教學內容和目標的框架下，學生雖然能夠掌握單一的知識點及其應用技巧，但不清楚如何在整個項目中合理地使用各類技術，形成“只見樹木，不見森林”的認知習慣，造成學生知識結構的單一性和淺薄性。筆者在教學過程中，經常遇到學生反映教學內容枯燥難懂，在未來工作中又沒有實際意義，由此形成了教學主客體的雙重尷尬局面。在CDIO特色的教學內容體系下，通過項目設計將整個課程體系有機、系統地融合起來，所有的教學內容都圍繞該項目展開;符合CDIO模式思想的“數字電子技術”教學內容，需要教師能從較高層次把握這些內容各自的地位和作用，幫助學生理清課程中各種內容之間的關系，從而凸顯設計和應用，改變過去重視原理、忽視設計、忽視應用的狀況。“數字電子技術”課程教學內容以原理、設計和應用為主線，將課程教學內容劃分成與之對應的三個部分:(1)數字電子技術原理部分，涉及邏輯門電路和觸發器等;(2)數字邏輯電子電路設計部分，涉及組合邏輯電路和有記憶功能的時序邏輯電路等;(3)數字電子技術應用部分，涉及硬件描述語言、EDA電子仿真實驗和硬件電路調試實驗等。筆者擬建立基于CDIO特色的“數字電子技術”教學內容體系，如圖1所示，虛線框的內容代表教學內容，實線框的內容代表教學內容相應教學的作用。
3．教學評價模式的重構
在傳統教學評價模式中，理論考試和實踐考試分離，課程考核基本采用單一筆試的考評方式，像大部分課程仍采用“期末成績(70%)+平時成績(30%，包括出勤和作業兩個部分)”的評價模式，該模式簡單公正，但注重的是理論知識的考核。這種考核方式僅僅反映出學生對理論知識的掌握程度，很難體現學生的實踐能力和工作態度;此外，這種只關注結果的考核評價具有較濃的功利色彩，學生也僅僅為考試而學習，沒有主動參與學習過程的熱情，根本體會不到學習的樂趣，更談不到創新能力的提高。CDIO創新教學模式的愿景是要為工科學生提供一種強調工程基礎、建立在實際工程上產品的C—D—I—O過程的環境基礎上的工程教育;而基于CDIO的教育理念構建的課程考核評價方式，應將培養符合產業界的工程師需要具備的各種能力和素質變為學生考核的主要目標。因此，我們擬建立以教師、實驗師和學生三方為主體，結合學習過程、項目結果和考試三方面的綜合評價模式，在這種評價模式下課程的成績評定，采用“結果性”考核與關注學生在學習過程中體現出的態度、素養、人際團隊能力和工程系統能力等“過程性”考核相結合的模式來決定。減少“結果性”期末理論考核在總評中所占比例，設定比例為35%，重點考查學生的知識和技術。加強“過程性”考核的力度，提高平時考核所占比例，學習過程和項目結果占的比例為65%，重點考查學生的能力和態度。學習過程考核主要由課堂表現16分和協作成績14分組成，教師評課堂表現，學生互評協作成績;項目結果考核中項目質量和創新占20分，項目答辯占10分，這兩部分成績是教師和實驗師針對項目團隊打出的，互評成績5分是根據項目組內根據對項目的貢獻程度由學生互評得出，既能使成績總體上取決于團隊成績，使學生重視團隊協作，又能衡量在一個項目組內各學生對項目貢獻的大小。然而，項目設計的結果往往不是唯一答案，因此，要重點關注有特點、亮點的設計方案，并給予大力鼓勵與表揚。總之，“結果性”和“過程性”課程的考核評價不僅注重知識和技術的評價，而且要注重能力和態度的評價。
三、結語
