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【摘要】CDIO工程教育模式从创立以来对全世界的工程教育都起到了积极的作用。数字集成电路的课程基于CDIO模式的教学改革包含对教学方法、教学内容和评分体制三方面的内容。通过分析学生的总结报告和学生考试成绩得出，基于CDIO模式的数字集成电路课程改革极大的调动了学生的学习积极性，提高了学习效率及学习成绩。
【关键词】CDIO 数字集成电路 课程改革
【项目来源】哈尔滨理工大学教育教学研究项目，项目编号：C201200056。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）08-0236-01
1.CDIO简介
工程技术人才的培养直接决定工程技术的水平和发展的速度，决定国家的工业竞争力。因此，世界各国特别是工业发达国家都在大力推进工程教育的改革与发展，力争培养出更高质量的人才，以保持在竞争中的有利地位[1]。
MIT与瑞典的查尔摩斯工业大学、林雪平大学、瑞典皇家工学院在Knut and Alice Wallenberg基金会资助下，通过共同的探索研究，创立了CDIO 工程教育模式，成立了以CDIO命名的国际合作组织[2]。
CDIO 代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）， 它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO 教育理念是美国20多年以来的工程教育大改革理念的传承和发展，它将工程科学、工程学科知识和工程实践能力整合为一体。
2.数字集成电路课程改革
基于CDIO教育理念的数字集成电路课程进行了教学方法、教学内容、评分体制三个方面的改革。
2.1 教学方法改革
传统的教学方法主要侧重于讲解和讲授，和学生的互动比较少；而CDIO理念中提出的主动学习法[3]就是对传统教学方法的一种改进。主动学习方法[3]让学生致力于对问题的思考和解决。该方法不将重点放在被动的信息传递上，而放在让学生更多的从事操作、运用、分析和判断概念上。在《数字集成电路设计》课程的教学中引入的主动学习的教学方法改革包括以下几个方面：
1.讲解。在进行课堂知识讲解的过程中，要引入实际的范例，以加深学生对概念和知识的理解。也可以加入和实践相关的习题，让学生在掌握基本理论的同时，了解在实际的工程中如果遇到了类似的问题，应该如何解决或如何进行取舍。
2.分析。在课程新知识讲授的过程中加入提问和分析的环节，学生经过自己的分析讨论，能加深对这些知识点的理解。采用分析的方法的优点在于，分析的过程就是学生对新知识掌握理解的过程，也是调动学生主动性的过程。
3.提问。不论是新知识的讲解、习题课还是总结复习，在课堂的任何时刻都可以提问，提问的主要目的在于让学生参与、思考，并掌握相关的知识。此外，同学之间也可以互相提问，互相探讨。
4.反馈。反馈是为了把主动教学法更好的应用到日常的教学活动中，不断提高教师的教学水平。反馈表现在对教学内容的反馈和对教学方法的反馈两个方面。反馈的形式可以是多样化的。
2.2 教学内容改革
在理工科学生的教学过程中，必须要根据最新的研究现状对课程内容进行修改和丰富，让学生了解最新的行业状况、研究热点、难点及发展方向，同时在设计相关的作业、实验及课程设计题目时，要充分考虑到相关的行业的现状，向与具体的工程实践靠近。具体的教学内容改革包括以下几个方面：
1.讲课和作业中要引入工程实例，加深学生对专业知识的理解。例如在讲解集成电路的成本时，可以举例厂房、设备都属于固定成本，封装和测试成本则属于可变成本。可变成本和固定成本的最大区别在于是否和产量有关。通过对比两者的不同并举例，学生很容易就能区分在集成电路的成本构成因素中哪部分属于固定成本，哪部分属于可变成本。
2.课程设计以简化的工程实例为载体，使学生了解理论知识在实践中所发挥的重要作用，帮助学生扎实掌握基础知识，熟悉相关工作流程，提高其实践能力。例如，当把加法器作为课程设计的一个设计任务时，首先要确定加数的位数及类型（有符号数，还是无符号数）；其次进行模块的划分及模块的功能定义，确定加法器的结构，实现方式；然后进行每一个子模块的电路设计，并进行仿真验证；最后建立顶层模块，并进行顶层模块的仿真验证。当学生按照这个流程做完整个设计之后，就会对数字集成电路的设计过程有了相应的认识和理解。
2.3 评分体制改革
传统的评分方式主要包括卷面成绩和平时成绩两部分。卷面成绩包括期中、期末考试成绩，平时成绩包括出勤、作业。从卷面成绩上反应出的是学生对知识的理解和掌握情况，而平时成绩则评价的是学生的的平时表现。
对平时成绩的改革包括考核出勤、作业、课堂内回答问题的情况、实验的认真程度、参与讨论的情况，从多方面衡量学生的平时表现。
课程设计或毕业设计评分时，从学生中选出四个答辩委员会成员，教师和答辩委员会给出的成绩各占总成绩的60%和40%。
3.课程改革效果评估
在课程结束时每学生提交一份报告，写出自己在本门课程中学到的知识、收获和建议，还希望获得什么样的知识和能力，以及对评分体制的满意程度。
通过对学习本门课程174位同学的报告进行分析总结，发现83.7%的学生可以对所学的内容进行系统总结、列出学习大纲， 9.2%的同学对教学内容、教学方法有自己的见解，98.7%的同学对教学内容满意，99.3%的同学对新的教学方法满意，99.8%的同学对新的评分方式满意。采用CDIO教学理念后，本学年学生比上学年学生的平均成绩提高了6分，最低分提高了12分。
4.结论
通过对数字集成电路课程的课程内容、教学方法及评分体系进行改革，引入新的教学方法，改革课程授课方式，极大的提高了学生的学习积极性、能动性，提高了学习效率和学习成绩，加深了学生对知识点的掌握和理解，课程大纲中对学生的各项技能要求也得到了充分的实践和提高。
参考文献：
[1]张黎，沈秀，戎红仁，乔元明，席海涛.结合CDIO 教育理念的卓越工程师教育培养计划研究与探索[J].武汉职业技术学院学报，2011，6（10）： 21-24
[2]顾佩华，包能胜，康全礼，陆小华，熊光晶，林鹏，陈严.CDIO在中国（上）.高等工程教育研究， 2012，3：24-40
[3]顾佩华， 陆小华编译.CDIO工作坊手册.汕头：汕头大学出版，2008，12：2-12
作者简介：
刘倩，女，哈尔滨理工大学电子科学与技术系，讲师。
宋明歆，男，哈尔濱理工大学电子科学与技术系，系主任，副教授。
殷景华，女，哈尔滨理工大学应用科学学院书记，教授。
【关键词】CDIO 数字集成电路 课程改革
【项目来源】哈尔滨理工大学教育教学研究项目，项目编号：C201200056。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）08-0236-01
1.CDIO简介
工程技术人才的培养直接决定工程技术的水平和发展的速度，决定国家的工业竞争力。因此，世界各国特别是工业发达国家都在大力推进工程教育的改革与发展，力争培养出更高质量的人才，以保持在竞争中的有利地位[1]。
MIT与瑞典的查尔摩斯工业大学、林雪平大学、瑞典皇家工学院在Knut and Alice Wallenberg基金会资助下，通过共同的探索研究，创立了CDIO 工程教育模式，成立了以CDIO命名的国际合作组织[2]。
CDIO 代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）， 它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO 教育理念是美国20多年以来的工程教育大改革理念的传承和发展，它将工程科学、工程学科知识和工程实践能力整合为一体。
2.数字集成电路课程改革
基于CDIO教育理念的数字集成电路课程进行了教学方法、教学内容、评分体制三个方面的改革。
2.1 教学方法改革
传统的教学方法主要侧重于讲解和讲授，和学生的互动比较少；而CDIO理念中提出的主动学习法[3]就是对传统教学方法的一种改进。主动学习方法[3]让学生致力于对问题的思考和解决。该方法不将重点放在被动的信息传递上，而放在让学生更多的从事操作、运用、分析和判断概念上。在《数字集成电路设计》课程的教学中引入的主动学习的教学方法改革包括以下几个方面：
1.讲解。在进行课堂知识讲解的过程中，要引入实际的范例，以加深学生对概念和知识的理解。也可以加入和实践相关的习题，让学生在掌握基本理论的同时，了解在实际的工程中如果遇到了类似的问题，应该如何解决或如何进行取舍。
2.分析。在课程新知识讲授的过程中加入提问和分析的环节，学生经过自己的分析讨论，能加深对这些知识点的理解。采用分析的方法的优点在于，分析的过程就是学生对新知识掌握理解的过程，也是调动学生主动性的过程。
3.提问。不论是新知识的讲解、习题课还是总结复习，在课堂的任何时刻都可以提问，提问的主要目的在于让学生参与、思考，并掌握相关的知识。此外，同学之间也可以互相提问，互相探讨。
4.反馈。反馈是为了把主动教学法更好的应用到日常的教学活动中，不断提高教师的教学水平。反馈表现在对教学内容的反馈和对教学方法的反馈两个方面。反馈的形式可以是多样化的。
2.2 教学内容改革
在理工科学生的教学过程中，必须要根据最新的研究现状对课程内容进行修改和丰富，让学生了解最新的行业状况、研究热点、难点及发展方向，同时在设计相关的作业、实验及课程设计题目时，要充分考虑到相关的行业的现状，向与具体的工程实践靠近。具体的教学内容改革包括以下几个方面：
1.讲课和作业中要引入工程实例，加深学生对专业知识的理解。例如在讲解集成电路的成本时，可以举例厂房、设备都属于固定成本，封装和测试成本则属于可变成本。可变成本和固定成本的最大区别在于是否和产量有关。通过对比两者的不同并举例，学生很容易就能区分在集成电路的成本构成因素中哪部分属于固定成本，哪部分属于可变成本。
2.课程设计以简化的工程实例为载体，使学生了解理论知识在实践中所发挥的重要作用，帮助学生扎实掌握基础知识，熟悉相关工作流程，提高其实践能力。例如，当把加法器作为课程设计的一个设计任务时，首先要确定加数的位数及类型（有符号数，还是无符号数）；其次进行模块的划分及模块的功能定义，确定加法器的结构，实现方式；然后进行每一个子模块的电路设计，并进行仿真验证；最后建立顶层模块，并进行顶层模块的仿真验证。当学生按照这个流程做完整个设计之后，就会对数字集成电路的设计过程有了相应的认识和理解。
2.3 评分体制改革
传统的评分方式主要包括卷面成绩和平时成绩两部分。卷面成绩包括期中、期末考试成绩，平时成绩包括出勤、作业。从卷面成绩上反应出的是学生对知识的理解和掌握情况，而平时成绩则评价的是学生的的平时表现。
对平时成绩的改革包括考核出勤、作业、课堂内回答问题的情况、实验的认真程度、参与讨论的情况，从多方面衡量学生的平时表现。
课程设计或毕业设计评分时，从学生中选出四个答辩委员会成员，教师和答辩委员会给出的成绩各占总成绩的60%和40%。
3.课程改革效果评估
在课程结束时每学生提交一份报告，写出自己在本门课程中学到的知识、收获和建议，还希望获得什么样的知识和能力，以及对评分体制的满意程度。
通过对学习本门课程174位同学的报告进行分析总结，发现83.7%的学生可以对所学的内容进行系统总结、列出学习大纲， 9.2%的同学对教学内容、教学方法有自己的见解，98.7%的同学对教学内容满意，99.3%的同学对新的教学方法满意，99.8%的同学对新的评分方式满意。采用CDIO教学理念后，本学年学生比上学年学生的平均成绩提高了6分，最低分提高了12分。
4.结论
通过对数字集成电路课程的课程内容、教学方法及评分体系进行改革，引入新的教学方法，改革课程授课方式，极大的提高了学生的学习积极性、能动性，提高了学习效率和学习成绩，加深了学生对知识点的掌握和理解，课程大纲中对学生的各项技能要求也得到了充分的实践和提高。
参考文献：
[1]张黎，沈秀，戎红仁，乔元明，席海涛.结合CDIO 教育理念的卓越工程师教育培养计划研究与探索[J].武汉职业技术学院学报，2011，6（10）： 21-24
[2]顾佩华，包能胜，康全礼，陆小华，熊光晶，林鹏，陈严.CDIO在中国（上）.高等工程教育研究， 2012，3：24-40
[3]顾佩华， 陆小华编译.CDIO工作坊手册.汕头：汕头大学出版，2008，12：2-12
作者简介：
刘倩，女，哈尔滨理工大学电子科学与技术系，讲师。
宋明歆，男，哈尔濱理工大学电子科学与技术系，系主任，副教授。
殷景华，女，哈尔滨理工大学应用科学学院书记，教授。