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基于 CDIO理念的理论教学模式改革研究
王司杨冬云王岩朱晓明
（黑龙江工程学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨150050）
科技论坛
摘要：分析了CDIO理念的督学内涵，进而设计了一种基于CDIO理念的理论课教学模式。新的教学模式缩短了理论与实践的距离，吕显了理论对实践的指导作用，培养了学生从实际间题中抽象出理论问题的能力，真正达到了培养学生专业技术应用能力的教学目的。
关键调：理论教学：教学模式：人才培养
应用型本科高等学校培养的是生产一线需要的应用型高级专
第五章基带数字信号的表示和传输作为第一个知识单元，对应的实
门人才。提高学生专业技术应用能力是人才培养质量的根本保障
训项目是模拟信号的基带传输系统仿真设计，所用的知识点是抽
[-]。培养学生专业技术应用能力的途径有两条：一是通过实践教学培养，二是改革理论教学模式。本文将CDIO模式应用于电子信息工程专业理论课程教学中，有效地提高了通过课堂教学培养专业技术应用能力的效果。
1CDIO的哲学内
近几年出现的CDIO(ConceiveDesign-ImplementOperate)模式
样、量化、编码方法，基带信号码型和波形的设计，基带系统的设计。第六章基本的数字调制系统作为第二个知识单元，和第一个知识单元合并后对应的实训项目是模拟信号的频带传输系统仿真设计，所用的知识点是QDPSK调制解调方法。第十章信道编码和差错控制作为第三个知识单元，对应的实训项目是通信系统的信道编码，所用的知识点是卷积码的编码和解码方法。第九章多路复用和多址技
是由美国麻省理工学院倡导的一种工程教育课程改革新模式，它融
术作为第四个知识单元，对应的实训项目是时分复用通信系统的仿
人了现代工业产品从构思、设计、实现到运作的生命周期思想，以提
真设计，所用的知识点是时分多路复用方法。
高学生工程实践能力为目的。但是它应用于实践性较强的课程教学中能够获得令人满意的效果。例如CDIO模式在该校的"电路电子学“等工科专业课程中进行了很好的应用探索，但是将它完全应用
2.3信息理论与编码
以傅祖芸编著的信息论与编码为例。把第二部分信源编码作为一个知识单元，对应的实训项目是信源的编码与译码，它的基本功
于理论性较强的课程教学中却要做很多工作，比如应用于电子信息工程专业的随机信号分析课程。由于随机信号分析课理论性较强，与低频电子线路、高频电子线路等实践性较强课程的距离较大，要在这门课中实现从构思到实物设计制作，最后到到调试、操作，所用的知识链条过长，加之学时有限，因此在理论性较强的一门课程中机械地完全照搬、贯彻CDIO理念是不现实的。仔细分析CDIO理念的暂学内涵可以发现，构思(Conceive)是根据实际需要提出的，是由实践到思维的过程，设计(Design)则是思维过程，面实施(Implement)、运作(Operate)则是回到实践的过程。因此只要按照实践、理论、再实践的过程设计教学，也就是遵守了CDIO的替学内涵，也是在贯彻 CDIO的理念。事实上，人类认识发展规律是实践、认识、再实践的过程，认识总是从实践开始的。所以在理论课教学中首先以实践中的问题为先导是符合暂学普遍原理的。
2基于CDIO理念构建理论教学模式
能一是提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和降低码元速率。码元速率决定传输所占带宽，而传输带宽反映了通信的有效性。二是完成模/数(A/D)转换，即当信源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。信源译码是信源编码的逆过程。所用的知识点有： A律13折线编码原理、霍夫曼编码原理、香农费若编码原理，编码效率计算、码元传输速率计算、通信系统有效性计算。把第三部分信道编码作为一个知识单元，对应的实训项目是信道的编码与译码。信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力。数字信号通过信道传输时受到噪声等影响后将会引起差错。为了减小差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加人保护成分（监督元），组成所谓的“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性。所用的知识点有：差错控制基本原理、系统循环码的编码和译码、循环码的检错
本文在以下课程的教学中贯御了上述思想。首先在实践中提炼与纠错计算、漏检概率计算、误码率计算。出需要用所学的理论分析和设计的实训项目，每个实训项目对应一
定的知识目标、能力目标和素质目标，其次将课程划分为若干个可应用的知识单元，每个单元对应一个或几个实训项目。教学的顺序是：在讲授知识单元的理论之前，先把实训项目提供给学生，并加以简单讲解，提出所要解决的关键问题。讲授完相应的理论以后，再组织学生着手做实训项目，实训项目结束以后由老师进行总结。
2.1随机信号分析
以王永德编著的随机信号分析基础教材为例。把概率论简介作为第一个知识单元，对应的实训项目是数据压缩中夫曼编码的平均码长计算，所用的知识点是数学期望的计算；随机信号概论和平稳随机过程作为第二个知识单元，对应的实训项目是相移键控数字通讯系统接收机误码率计算，所用的知识点是高斯随机变量概率的计算和误判概率计算；随机信号的功率谱密度作为第三个知识单
2.4电磁场与电磁波
以王家礼编著的电磁场与电磁波教材为例。把矢量分析作为第一个知识单元，对应的实训项目是失量场环境下的特性分析，所用的知识点是梯度、散度、旋度的计算；将静电场、恒定电流场、恒定磁场作为第二个知识单元，对应的实训项目是同轴线单位长度电容和电感的计算，所用的知识点是三种静态场的基本方程和边界条件；将时变电磁场作为第三个知识单元，对应的实训项目是RFID读写器的设计，实现高频电流与时变电磁场之间的转换，所用的知识点是利用时变电磁场的麦克斯韦方程；将平面电磁波传播作为第四个知识单元，对应的实训项目是RFID天线的设计，实现系统的无线通信，所用的知识点是电磁波的传播特性和极化方式。
3教学效果分析
以往学生学完上述课程以后时总是间它们到底有什么用？怎么
元，对应的实训项目是脉冲幅度调制信号功率谱分析与计算，所用
用？用在哪里？过去在讲授相应的理论课程时，也开设了相应的实
的知识点是随机信号的功率谱密度计算；随机信号通过线性系统作
为第四个知识单元，对应的实训项目是数字信号量最佳接收机理论设计，所用知识点是高斯白噪声通过带限系统后的概率密度计算；窄带随机过程作为第五个知识单元，对应的实训项目是解调系统的信噪比计算，所用知识点是窄带系统输出噪声功率计算；随机信号通过非线性系统作为第六个知识单元，对应的实训项目是非线性最佳量化器理论设计，所用的知识点是非线性量化器误差计算。
2.2通信原理
验，但大多都是为验证理论课所学的理论而设计的实验，且大多数是通过实验箱来完成的，学生只是被动的接受，没有发挥其主观能动作用。虽然有些实验是设计性试验，但不足以涵盖课程主要理论内容，无法单独形成应用能力。还有的理论课程没有开设实验。而相应的课程设计题目对学生来说又因缺少无缝对接的教学内容而难于完成。我们所设计的上述4门课程的教学模式同时克服了传统理论课纯讲解的填鸭模式和传统实践课讲解又过少的模式，可以说它在传统理论课和传统实践课架起了一座新的桥梁，它回答了学生
以樊昌信编的通信原理教程为例。第四章模拟信号的数字化和
提出的有什么用和如何用等间题，学生对所学理论的应（转下页）
万方数据