基于CDIO教學(xué)理念的飛機電控實習(xí)教學(xué)改革與實踐

任勵勇

摘 要 飛機電控實習(xí)科目是飛機維修專業(yè)類學(xué)生的重要實踐課，本文針對實際教學(xué)中存在的問題，以強化學(xué)生操作標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力為目標(biāo)，運用CDIO教學(xué)理念對實習(xí)科目及實習(xí)設(shè)備和教學(xué)方法進(jìn)行改革與創(chuàng)新，實踐證明，改革取得了良好的教學(xué)效果，達(dá)到了預(yù)定的效果。

關(guān)鍵詞 CDIO 電控實習(xí) 飛機維修

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

據(jù)國家權(quán)威機構(gòu)發(fā)布的調(diào)查數(shù)據(jù)，國內(nèi)工科畢業(yè)生只有10%符合跨國公司聘用標(biāo)準(zhǔn)，而發(fā)達(dá)國家達(dá)到70%以上。從實習(xí)教學(xué)角度考慮，究其原因是離散的課程實踐環(huán)節(jié)很難培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，致使工程設(shè)計能力與基本技能實踐能力不能很好地結(jié)合。而民航飛機維修又是國際化程度高、跨專業(yè)、多種技能知識綜合運用的特殊工作，實踐證明畢業(yè)生只有符合其國際化標(biāo)準(zhǔn)，才能勝任飛機的修理、改裝等任務(wù)。

1 飛機電控實習(xí)教學(xué)的現(xiàn)狀

航空電機學(xué)與飛機電氣控制是本校電氣類的專業(yè)課，而飛機電控實習(xí)又是對以上學(xué)科知識的綜合應(yīng)用與實踐。該實習(xí)科目理論性、實踐性都很強，能培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和動手操作能力，但從目前的實習(xí)狀況看，主要存在以下問題：（1）針對學(xué)生的操作技能考核不夠規(guī)范，不同老師執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不同，有的學(xué)生對老師的評價不認(rèn)同；（2）工程應(yīng)用背景不明確，和飛機實際電氣控制有差別；（3）設(shè)計性和知識綜合應(yīng)用性不強，不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維；（4）現(xiàn)有的教學(xué)方式不能體現(xiàn)以學(xué)生為本的指導(dǎo)思想，不能做到因材施教，能力強的學(xué)生潛能沒有充分發(fā)揮，能力弱的學(xué)生則完不成教學(xué)任務(wù)；（5）現(xiàn)有的實習(xí)設(shè)備不能做到電路功能的擴展，學(xué)生無法將設(shè)計好的電路用在教學(xué)設(shè)備上，不能做到電路控制的實際運行。

2 飛機電控實習(xí)科目的改革思路

CDIO 是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement） 、運作（Operate）4 個英文單詞的縮寫，它表示從構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)到運作這四個環(huán)節(jié)來完成一個完整的項目教學(xué)周期，并以這種工程體系為載體，培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力、團隊交流能力和掌控能力等?？梢哉fCDIO 是“做中學(xué)”和“基于項目的教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達(dá)，其提倡的“基于項目的教育學(xué)習(xí)”教學(xué)模式，是以工程項目設(shè)計為主線，所有教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞項目設(shè)計這個核心展開，并與這個核心融合在一起，形成一個有機的、系統(tǒng)的整體，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用理論知識的能力和實踐動手的能力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，基于CDIO教學(xué)理念，改革和完善飛機電控實習(xí)教學(xué)，形成滿足社會需要的工程人才培養(yǎng)方案，是培養(yǎng)工程技術(shù)人才的理想方法。

根據(jù)CDIO教學(xué)理念，飛機電控實習(xí)科目課程設(shè)計實踐教學(xué)模式主要分為四個階段：（1）依據(jù)現(xiàn)役飛機維修需要，制定飛機電控實習(xí)科目要達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)并完成該習(xí)科目的設(shè)計選題的構(gòu)思與論證；（2）通過設(shè)計環(huán)節(jié)將選出的實作題目按工程項目的形式展開設(shè)計與實施；（3）通過實現(xiàn)環(huán)節(jié)完成具體的實習(xí)科目的教學(xué)；（4）通過運作環(huán)節(jié)對該實習(xí)科目進(jìn)行評價，并根據(jù)評價結(jié)果對課程設(shè)計進(jìn)行完善和改進(jìn)。

3 飛機電控實習(xí)科目的實施方案

3.1 實習(xí)內(nèi)容和組織形式采用階段式、層次式結(jié)構(gòu)，將項目操作分為兩個階段、兩個層次進(jìn)行

（1）“構(gòu)思”，以工程為背景，分級實施。要求學(xué)生實現(xiàn)運五飛機（較簡單）升降舵電路控制功能，學(xué)生需要以航空電機學(xué)和飛機電氣控制專業(yè)知識為依托，通過了解運五飛機升降舵如何操縱，升降舵活動范圍與飛機姿態(tài)的關(guān)系，依據(jù)電路設(shè)計原則制定控制電路方案，并在研制的電控箱內(nèi)完成電路的安裝與調(diào)試。對學(xué)有余力的學(xué)生，如果他們設(shè)計運行成功，則可以進(jìn)一步實現(xiàn)波音737飛機水平安定面電路控制（相對復(fù)雜）。他們需要了解飛行員如何對其操作、主操作和備用操作的關(guān)系，飛機升降舵和水平安定面之間關(guān)系等，在運五控制電路的基礎(chǔ)上再設(shè)計，控制電路采用模塊化（帶插槽的控制板，控制板上有相關(guān)電氣元件），電路功能擴展采用插件方式實現(xiàn)。

（2）“設(shè)計”，以工作任務(wù)為導(dǎo)向，按學(xué)生分流情況實施。運五飛機升降舵操作電氣控制相對簡單，容易實現(xiàn)，但也需要資料查詢、自行設(shè)計環(huán)節(jié)，學(xué)生通過自己摸索，除了完成教學(xué)任務(wù)外，還能了解設(shè)計方法是如何實現(xiàn)的；在完成運五飛機電控功能實現(xiàn)和運作后，此時學(xué)生已經(jīng)出現(xiàn)了分流狀況，便更進(jìn)一步地設(shè)計了（波音737飛機水平安定面電氣控制）。他們依據(jù)以前（運五飛機升降舵設(shè)計）經(jīng)驗，選擇相應(yīng)技術(shù)路線進(jìn)行設(shè)計。教師只需要把握好設(shè)計功能是否和真實飛機工作狀態(tài)一樣，其設(shè)計方案與選擇技術(shù)路線是否能夠?qū)崿F(xiàn)，電路設(shè)計是否新穎等關(guān)鍵問題即可，其它的則完全由學(xué)生自己完成。

（3）“實現(xiàn)”，強調(diào)所學(xué)各種技能的綜合應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化操作。教師按標(biāo)準(zhǔn)線路施工要求檢查相應(yīng)的電路安裝接線、布線、工具使用、儀表使用。如果學(xué)生提出異議，教師只需要求他們利用其所學(xué)的手冊進(jìn)行查詢，做到檢查標(biāo)準(zhǔn)化，操作規(guī)范化。

（4）“運行”，主要檢測和確定其設(shè)計與構(gòu)思是否完善。電路設(shè)計安裝完畢后，需要通電運行，以判斷其設(shè)計是否有缺陷。針對采用不同技術(shù)路線實現(xiàn)的方法，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行同學(xué)之間的交流與討論，讓學(xué)生反思在構(gòu)思、設(shè)計階段的得與失。

3.2 基于CDIO教學(xué)理念研制相應(yīng)的教學(xué)設(shè)備

工程項目設(shè)計是工程實踐的精髓，CDIO培養(yǎng)模式就是通過項目設(shè)計將整個課程體系有機而系統(tǒng)地結(jié)合起來，所有需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容都圍繞項目設(shè)計這個核心來完成。所以相關(guān)教學(xué)設(shè)備也需具備能按照CDIO教學(xué)理念來完成教學(xué)任務(wù)。2010年以示范中心建設(shè)為契機，獲批飛機電控設(shè)備箱的研制項目，重新研制相關(guān)教學(xué)設(shè)備，使其能夠具備工程設(shè)計及功能擴展的能力。項目共研制控制箱16套、模塊化控制電路板8套，控制面板預(yù)留出開關(guān)、儀表、電流調(diào)節(jié)元件、信號輸入及輸出裝置、信號燈等裝置，為電路設(shè)計提供了硬件支撐，學(xué)生可以按需選用。電氣元件按模塊化組成可插卸電路板，功能擴展只需將設(shè)計好的電路板插在控制箱插槽內(nèi)就能實現(xiàn)。該實習(xí)室還配備手冊查詢設(shè)備，裝有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)施工手冊、機型手冊，同時還可以利用網(wǎng)絡(luò)下載學(xué)生設(shè)計時所需的各種資料，從而大大改善了該科目的實作環(huán)境。

3.3 完善相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)

通過考核來引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生按照CDIO培養(yǎng)模式進(jìn)行實習(xí)是教學(xué)改革目的。原有的考核只重視完成的標(biāo)準(zhǔn)、工藝，沒有涉及到工程設(shè)計，因此通過制定相應(yīng)考核標(biāo)準(zhǔn)，以提高學(xué)生動手操作能力、工程設(shè)計能力，實現(xiàn)對創(chuàng)新思維的引導(dǎo)。具體考核標(biāo)準(zhǔn)如下：實習(xí)報告的質(zhì)量占10%；設(shè)計方案占20%；進(jìn)度合理，分工明確，積極參與，相互合作占25%；是否達(dá)到設(shè)計要求占15%；項目是否完成占10%；總結(jié)報告相互交流情況占20%。

3.4 改進(jìn)和完善教學(xué)方法

CDIO 主張通過一體化學(xué)習(xí)經(jīng)驗帶動科學(xué)知識與個人和人際交往能力，產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)建造能力的獲??；這種經(jīng)驗是把工程實踐問題和學(xué)科問題相結(jié)合。在該項目實際教學(xué)中，將教學(xué)的主動權(quán)交給學(xué)生，教師主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生如何選用相關(guān)的資料、選擇合適的技術(shù)路線完成教學(xué)任務(wù)、督促學(xué)生按計劃完成相應(yīng)階段性工作、檢查其設(shè)計、構(gòu)思是否合理，相互交流與協(xié)作能否順暢，考核其設(shè)計、構(gòu)思、是否新穎，有無創(chuàng)新。

將具有工程背景的實際問題應(yīng)用到飛機電控教學(xué)中，并對所選題目難度、實用性、與所學(xué)專業(yè)知識（飛機電氣控制與飛機電機學(xué)）相關(guān)性和現(xiàn)有條件進(jìn)行綜合評估，精心選擇適合實習(xí)教學(xué)的題目，將所選題目細(xì)化到必做題與選做題，并確定相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮學(xué)生實習(xí)操作的潛能，實作題目以解決相關(guān)工程問題為背景，以任務(wù)的形式交予學(xué)生進(jìn)行實施，來激發(fā)學(xué)生實習(xí)操作的興趣，目的是讓學(xué)生運用或自主通過相關(guān)知識的學(xué)習(xí)來解決實際問題，通過分組實施與考核來促進(jìn)學(xué)生間的相互交流并逐漸培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

4 結(jié)束語

通過運用CDIO教學(xué)理念實施的飛機電控教學(xué)方法及研制的教學(xué)設(shè)備，能夠建立起學(xué)生的工程價值觀，激發(fā)學(xué)生實習(xí)操作的興趣，學(xué)生的團隊協(xié)作精神得到了加強，分層分流因材施教得以實現(xiàn)，學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力得到提高，經(jīng)過3屆學(xué)生的實踐，取得良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 李珍香，李全福.基于CDIO模式的微機原理與接口技術(shù)課程實驗教學(xué)改革與實踐[J].實驗室科學(xué)，2013（1）：65-68.

[2] 郭小勤，王鑫，李漓.基于CDIO工程教育理念的實驗教學(xué)設(shè)備研制[J].實驗技術(shù)與管理，2010（6）：64-67.

[3] 陶勇芳，商存慧. CDIO 大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83.

[4] 胡志剛，任勝兵，吳斌.構(gòu)建基于CDIO理念的一體化課程教學(xué)模式[J].中國高等教育，2010（22）：44-45.

[5] 曹勇鋒，張可方.自制設(shè)備在專業(yè)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2009.7（3）：135-137.

[6] 李培根，許曉東，陳國松.我國本科工程教育實踐教學(xué)問題與原因探析[J].高等工程教育研究，2012（3）：1-6.

[7] 周學(xué)君，趙亮方.大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃教育體系的探討[J].中國電力教育，2011（1）：111-112.

[8] 顧學(xué)雍.聯(lián)結(jié)理論與實踐的CDIO——清華大學(xué)創(chuàng)新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[9] 顧佩華，李異平，沈民奮等.以設(shè)計為導(dǎo)向的EIP-CDIO 創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2009（3）：47-49.

[10] 周合兵，黃曉波，沈文淮等.建立大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃長效機制的實踐與 探討[J].實驗室研究與探討，2009.28（8）：4-7.