CDIO模式在自動(dòng)控制原理教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉洋

摘要：CDIO是近年比較流行的一種工程教育模式，在教學(xué)過(guò)程中引入工程案例，以工程教育認(rèn)證為導(dǎo)向，在教學(xué)工程中側(cè)重構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和操作四個(gè)方面的能力培養(yǎng)。CDIO以學(xué)生為主體，結(jié)合具體的工程項(xiàng)目，以培養(yǎng)學(xué)生掌握工程實(shí)踐的基礎(chǔ)知識(shí)、綜合創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等為導(dǎo)向。本課題組吸收CDIO教育模式的精華，將CDIO模式重新進(jìn)行整合降低相應(yīng)的難度引入到自動(dòng)控制原理及系統(tǒng)教學(xué)中，對(duì)整個(gè)課程教學(xué)的培養(yǎng)模式作了較為深入的改革和探索。

關(guān)鍵詞：CDIO；自動(dòng)控制原理；教學(xué)改革

一、原有教學(xué)中存在的問(wèn)題

自動(dòng)控制原理課程理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象和高等數(shù)學(xué)有密切的聯(lián)系，要求學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中比較困難。在教學(xué)中多年來(lái)一直沿襲前蘇聯(lián)的教育模式，以教師為主體，注重知識(shí)點(diǎn)的講授，輕視對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。原來(lái)的教學(xué)過(guò)程分為四步：首先講授理論然后是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，接著是課程設(shè)計(jì)最后是實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。各個(gè)環(huán)節(jié)彼此獨(dú)立，和工程實(shí)踐聯(lián)系很少。導(dǎo)致學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)為這門(mén)課程只是講授各種算法和穩(wěn)定性分析，在工作中應(yīng)用不多，在教學(xué)體系上缺乏工程教育思想的指導(dǎo)，導(dǎo)致理論和實(shí)踐相脫離。學(xué)生感到枯燥乏味，缺乏學(xué)習(xí)的積極性和自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。這些都是本課題所要解決的問(wèn)題。

二、本課程的研究目標(biāo)

以工業(yè)自動(dòng)化的專業(yè)認(rèn)證為目標(biāo)，以培養(yǎng)“理論+技術(shù)實(shí)踐+創(chuàng)新設(shè)計(jì)”的工程技術(shù)人才為宗旨，以自動(dòng)控制理論為依托，以盡可能接近工程實(shí)際綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目為載體，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作的概念融入到教學(xué)中，重新整合教學(xué)模式，使學(xué)生得到全面的訓(xùn)練和提高。

三、研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新之處

（1）改革教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，教學(xué)內(nèi)容以項(xiàng)目為載體，項(xiàng)目必須來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，所選項(xiàng)目包括自動(dòng)控制理論的基本知識(shí)點(diǎn)，以及工程實(shí)踐中的專業(yè)規(guī)范和企業(yè)接軌。通過(guò)精心選擇的項(xiàng)目將課程體系系統(tǒng)的結(jié)合起來(lái)，所有需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容都圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)這個(gè)核心，并與這個(gè)核心融合在一起。具體安排為：每周教授3學(xué)時(shí)提綱式教學(xué)（提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的總體思路）；每周1學(xué)時(shí)的討論課（通過(guò)典型案例深化基本概念、理論和方法）；每周實(shí)驗(yàn)室2學(xué)時(shí)實(shí)踐與設(shè)計(jì)（根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)方案、自行采購(gòu)、研究與調(diào)試討論）。

（2）實(shí)驗(yàn)課程改革

改變以往實(shí)驗(yàn)課程中以知識(shí)點(diǎn)為核心，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)去驗(yàn)證的模式。我們培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才，實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力。在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師選擇一些小的項(xiàng)目，將學(xué)生分成幾大組，由學(xué)生自己查閱資料，設(shè)計(jì)電路，完成實(shí)驗(yàn)，最后教師點(diǎn)評(píng)給出實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)。教師根據(jù)知識(shí)點(diǎn)確定題目起到的是引領(lǐng)和指導(dǎo)作用，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而解決問(wèn)題，達(dá)到了提高能力的目的，提高了學(xué)習(xí)興趣，分小組也鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

（3）課程設(shè)計(jì)改革

根據(jù)改革后的人才培養(yǎng)模式、知識(shí)體系的要求和時(shí)間的限制，加大計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)工作量（撰寫(xiě)報(bào)告，成果驗(yàn)收），分小組，以團(tuán)隊(duì)進(jìn)行PPT答辯（合作精神，表達(dá)能力），選留“開(kāi)放式問(wèn)題”（獨(dú)立思考，創(chuàng)新意識(shí)）。課程設(shè)計(jì)的主要目的是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的掌握程度，設(shè)計(jì)的題目有兩種形式，一種是由教師和企業(yè)指導(dǎo)教師共同確定的題目，另一種是由學(xué)生自選，在設(shè)計(jì)過(guò)程中注重考查學(xué)生的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)等方面，通過(guò)課程設(shè)計(jì)推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)系統(tǒng)建模、穩(wěn)定性分析、計(jì)算仿真、信息檢索等技能。教師通過(guò)技術(shù)研討、方案研究等形式啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（4）實(shí)訓(xùn)改革

聘請(qǐng)企業(yè)或行業(yè)的專家參與指導(dǎo)，根據(jù)職業(yè)院校的特點(diǎn)和學(xué)生的基礎(chǔ)，我們制定了兩種實(shí)訓(xùn)形式：項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)和企業(yè)實(shí)訓(xùn)，項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)是在教師和企業(yè)專家指導(dǎo)下進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)。將項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)和理論授課結(jié)合在一起，不同層次學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)不同，均以解決問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)要求、掌握知識(shí)點(diǎn)為目的?？己顺煽?jī)以項(xiàng)目的產(chǎn)品為依據(jù)。企業(yè)實(shí)訓(xùn)是在三年級(jí)完成所學(xué)課程后，實(shí)習(xí)之前，把學(xué)生送到企業(yè)，由企業(yè)按照員工的要求做一個(gè)項(xiàng)目，從設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)到交付，全面考核學(xué)生能否成為一個(gè)合格的員工。實(shí)訓(xùn)有效地提高了學(xué)生的自學(xué)能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作和動(dòng)手能力。

（5）課程改革的創(chuàng)新之處

我們把CDIO工程教育理念結(jié)合高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)，把自動(dòng)控制原理專業(yè)課程與企業(yè)硬軟技能深度融合，構(gòu)建了高等職業(yè)教育專門(mén)人才培養(yǎng)模式（Speciality專業(yè)、Enterprise企業(yè)、Skill技能、Cooperation合作）、改革了教學(xué)體系結(jié)構(gòu)、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)，構(gòu)建了各部分“板塊式”的體系結(jié)構(gòu)。每一部分課程都有3級(jí)項(xiàng)目作為該課程知識(shí)點(diǎn)的載體，按照集成化課程設(shè)計(jì)原則實(shí)施。行業(yè)、企業(yè)參與度高，具有可操作性。在課程改革過(guò)程中走訪畢業(yè)生和企業(yè)對(duì)課程進(jìn)行調(diào)研，分析自動(dòng)控制原理這門(mén)課程在生產(chǎn)實(shí)踐中的主要應(yīng)用。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，課題小組成員及相關(guān)企業(yè)人員組織研討課改的具體措施，包括教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)訓(xùn)等。

四、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)課程改革后本專業(yè)學(xué)生改變了以往的理論和實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題，具備了從事工業(yè)自動(dòng)化相關(guān)工作所需的自動(dòng)控制原理知識(shí)的能力；具備本專業(yè)必需的分析、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、仿真等基本技能，具有熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力；具有追求創(chuàng)新的精神和意識(shí)；具有綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)系統(tǒng)和過(guò)程的能力，了解對(duì)新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)；具有一定的組織管理能力、較強(qiáng)的表達(dá)能力和人際交往能力，以及在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮作用的能力；掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]林建.構(gòu)建工程實(shí)踐教育體系，培養(yǎng)造就卓越工程師[J].中國(guó)高等教育，2012，13（14）：15-17.

[2]鐘金明，李苑玲.基于CDIO理念的工程教育實(shí)踐教學(xué)改革初探[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2009，7（6）：67-69.

[3]張秀玲，劉志新，馬慧.基于CDIO教育理念的自動(dòng)控制理論精品課教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].教學(xué)研究，2012，35（3）：41-43