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软件工程专业的数字电路CDIO实验教学设计

摘要：在软件工程专业数字电路的实验教学中，普遍存在硬件基础薄弱、动

手操作少、工程能力受限等特点，针对这些现状，文章阐述介绍基于CDIO工程

教育理念的数字电路实验教学模式，提出将课程教学与涵盖多数知识点的实际工

程项目有机结合的授课方式，使学生在做中学，在学中做，不断提升其工程实践

能力。

关键词：数字电路；CDIO；实验教学

软件工程专业是实践性很强的工科类专业。培养能够适应经济社会发展的高

素质的应用型、创新型软件人才是我们的最终目标。然而，目前国内外普遍面临

工程人才缺乏、工程教育质量良莠不齐等问题。因此，如何革新教育理念、改变

教育模式、提高学生的工程素质是每一位教育工作者都应该思考的、不可回避的

重要课题。

数字电路作为软件工程专业的一门重要的专业基础课，要求学生不仅要掌握

数字逻辑电路的课程知识，还要具备分析和解决实际工程问题的能力，具有很强

的工程实践性。长期以来，由于本身的专业特点及学校对硬件课程的重视不够等

问题，学生中普遍存在电路及硬件基础薄弱、动手操作能力差等现象，加上传统

实验模式的诸多弊端，导致学生缺乏解决实际问题和工程综合的能力，无法适应

新世纪对软件人才的需求。

1、全新的CDIO教学理念

传统的数字电路实验教学通常安排在理论教学之后，实验内容基本按照理论

课程的进展逐一开设，以验证理论知识为主，实验类型多是单纯的验证性实验和

简单的设计性实验。

这种模式的弊端在于：①实验教学与理论教学的界线过于明显，二者相辅相

成、相互促进的关系无法得到体现；②实验项目缺少工程性，各实验内容孤立存

在，缺乏相互间的衔接，学生对这些零散的知识很难融会贯通；③以教师为中心，

教师是教育的主动实施者，学生则成为知识的被动接受者，学生的主观能动性受

到很大的抑制；④学生获取的能力范围有限，除知识能力外，其他方面的能力很

难得到提升。

CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运作（Operate）

的缩写，是近年来国际工程教育改革的必威体育精装版成果。它是以美国麻省理工学院为首

的全球几十所著名大学探索实践出来的一种全新的工程教育模式，给国内的工程

教育带来了一场新的教育改革风暴。

CDIO以产品研发至产品运行的生命周期为载体，以培养高素质的应用型、

创新型工程师为目标，强调工程教育应当关注实践，将教育过程置身于产品/系

统生命周期的具体环境中，培养学生各方面的工程能力。这种能力不仅包括知识

学习能力，而且包括工程组织能力、团队交流能力以及在企业环境下的项目构思、

设计、实施和运作能力等。

CDIO是一种倡导“做中学”的新型工程教育教学模式，将它引入到数字电路

实验教学的优势在于：①打破先理论、后实验的传统教学模式，以实际工程项目

为主线来组织课程，理论课与实验课均围绕项目来开展，实现理论和实践的一体

化教学；②实际工程项目被分解成不同的实验子项目，并被穿插到平时的实验中，

实验子项目间形成一个紧密联系的有机整体；③坚持以学生为主体，教师为主导，

通过项目的一步步实施，不断激发学生探索的欲望和乐趣，不断启发学生对项目

方案加以创新、完善，主观能动性得到充分的发挥；④通过小组实验及项目答辩

的形式，学生的表达能力、解决问题的能力及项目组织能力等都得到很好的锻炼，

综合素质得到提高。

图1所示为传统教学模式，图2所示为CDIO理念下的教学模式，两图直观

地描述了CDIO理念下教学模式与传统模式的区别。

2、CDIO理念下的实验教学开展流程

根据CDIO的教育理念及其他院校的成功案例，我们对实验教学的开展流程

作了总结和规范，图3所示为基于CDIO的实验教学开展流程。

1）实际工程项目：将课程教学与实际项目紧密联系起来，对教学资源进行

优化重组，选取合适的工程项目，并以此为主线来组织课程教学。选择的工程项

目既要涵盖多数的理论知识点，又要具有一定的实用性、趣味性，从而不断激发

学生学习的兴趣。

2）项目分解：工程项目的分解与实施过程，就是学生学习与掌握知识的过

程。通过分析，工程项目被分解为一个个由浅入深、层次分明的子项目。教师通

过子项目的需求来讲解相应的理论知识，实现对项目的自然引入。

3）学生分组及项目调研：将学生分成若干个项目小组，每个小组推选出一

名项目经理，负责项目进展把握、资源调配及沟通交流，