基于CDIO+創(chuàng)新班+學科競賽的電工 技術實訓改革探索

胡艷麗　伍龍　劉團結　聶文艷

【摘? ?要】? ?在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念背景下，依據應用型本科人才培養(yǎng)定位，對電工技術實訓的課程目標、項目內容、課程創(chuàng)新、課程考核、教學效果等方面進行分析，對傳統教學模式進行改革，提出了基于CDIO+創(chuàng)新班+學科競賽的創(chuàng)新培養(yǎng)模式，并與課程思政相結合，培養(yǎng)社會和現代企業(yè)所需的具有工匠精神的技能型多元化人才。

【關鍵詞】? ?CDIO;課程思政;學科競賽;創(chuàng)新班

Exploration on the Reform of Electrician Technical Training Based

on CDIO+ Innovation Class + Discipline Competition

Hu Yanli， Wu Long*， Liu Tuanjie， Nie Wenyan

（Huainan Normal University， Huainan 232038， China）

【Abstract】? ? In the context of the innovation and entrepreneurship education concept， according to the applied undergraduates cultivation orientation， the analysis on the course objectives， project content， course innovation， course assessment and teaching effect of electrical engineering training as well as the reform of traditional teaching modes are explained. On the above basis， the innovation training mode based on CDIO+ innovation class+ discipline competition is proposed， which is integrated with ideological and political courses to cultivate diversified talents with craftsman spirit needed by society and modern enterprises.

【Key words】? ? ?CDIO; curriculum ideology; discipline competition; innovation class

0? ? ?引言

實訓、實驗等實踐類課程是理論聯系實際的主要橋梁，也是高校培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才的重要途徑。培養(yǎng)優(yōu)秀的能夠適應時代發(fā)展的高級技術工程人才，應該轉變實踐教學理念，對實踐類課程進行改革[1]。隨著社會對多元化工科人才的需求，作為工程教育改革最新成果的CDIO教育模式已經被越來越多的實踐類課程作為教學改革的方向。電工技術實訓課程內容全部以工程項目的形式開展，重在過程考核，從而培養(yǎng)工程創(chuàng)新和分析解決問題的能力。實訓課程組教師針對學院電氣工程及其自動化等四個專業(yè)的特點，改革實訓模式，在CDIO的基礎上，突出技能、溝通、創(chuàng)新、團隊合作等能力的培養(yǎng)[1]。成立創(chuàng)新班，面向實訓課程中的優(yōu)秀學生進一步深入培訓，最終將被選拔參加學科競賽。創(chuàng)新班和學科競賽的引入，拓寬了學生的知識構架，同時為教學質量的監(jiān)控提供了有力支撐。

結合淮南師范學院機械與電氣工程學院自動化類專業(yè)人才培養(yǎng)的現狀，采用CDIO+創(chuàng)新班+學科競賽相結合的教學模式，重新構建電工技術實訓課程構架，擴大了學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練和學科競賽的受益面[2]。

1? ? ?傳統教學存在的不足

電工技術實訓課程是學院四個專業(yè)的必修課，是在電路、電機學、電氣控制與PLC等課程的基礎上開設的，理論和實踐緊密結合，突出實踐部分。實訓課程組目前有7位教師，均通過了電工三級職業(yè)技能鑒定，并獲得學校雙師雙能型教師認定，4名教師有企業(yè)工作經歷。五年來，經過課程組教師認真探討和借鑒其他高校的實訓經驗，該課程目前已形成較為完善的課程體系，已有1250名學生成功參加實訓（表1）。但由于機械和軌道都是新開專業(yè)，電氣和自動化兩個專業(yè)辦學歷史也短，在教學過程中對傳統教學模式依賴性強，還存在一些突出問題：教學計劃、教學內容不夠具體;課程知識連貫性不夠好;實訓項目工程性不強、創(chuàng)新性不夠;課程考核形式單一等。

1.1? ?課程目標不明確

傳統電工技術實訓課程教學大綱沒有列出課程目標與畢業(yè)要求二級指標點支撐關系，教學內容系統性不足，無綜合性項目。比如：低壓電器實訓、測量電路安裝實訓、PLC編程實訓、觸摸屏編程實訓，目前授課是按這四部分內容獨立實訓，而對內容之間綜合案例講解較少，導致學生難以形成對課程知識的系統性掌握。

1.2? ?案例教學不足，創(chuàng)新性不夠

電工技術實訓課程的實踐應用性較強，學習該課程的主要目的在于應用。但是，傳統實訓教學開設的實訓項目以實訓指導書的知識點獨立開設，比如：電氣控制、測量電路安裝、可編程控制器、觸摸屏組態(tài)控制技術四個項目只針對各自知識點開展實訓，和工程案例及競賽案例相結合的實訓項目較少。

1.3? ?課程考核形式單一

傳統課程考核采用的考核方式為兩個成績的結合，即平時和期末成績各占50%，平時成績根據作業(yè)、考勤、課堂操作表現、實訓報告等指標綜合判定，期末考核為理論考試和答辯環(huán)節(jié)。通過近幾年情況來看，此種考核方式期末考試所占比例較大，過度側重于實訓相關的理論部分，忽略了學生在實訓中的過程考核，即忽略了過程中的能力考察，導致許多實訓報告抄襲、考前理論突擊等問題，學習興趣不高。

2? ? ?基于CDIO理念的教學大綱修訂

2.1? ?明確課程目標

以淮南師范學院電氣工程及其自動化專業(yè)為例，根據該專業(yè)人才培養(yǎng)方案以及新形勢下社會對專業(yè)人才的需求，結合近年來教學反思和CDIO理念[3]，針對原實訓大綱進行修訂。在2019版新修訂大綱中增加課程目標與畢業(yè)要求指標點的支撐關系，部分內容見表2。

2.2? ?增設綜合實訓項目

根據實訓課程目標要求，在舊版大綱中的實驗項目基礎上進行修訂，在原來“可編程控制器實訓”（2課時）和“觸摸屏組態(tài)控制技術實訓”（2課時）項目基礎上，增加“基于PLC和觸摸屏的三相電機延時聯鎖正反轉控制”（4課時）;在原來“電氣控制實訓”（2課時）和“測量電路安裝實訓”（2課時）項目基礎上，增加“三相電機聯鎖控制的測量電路實訓”（4課時）;同時增加了競賽類項目。在原項目中，學生1人一組，新增的綜合性實訓項目要求學生2-3人一組，學生可以在掌握原項目要求的設計、編程、通訊基礎上將知識點進行融合，不僅鍛煉了技能，而且增強了溝通、創(chuàng)新、團隊合作的能力。

2.3? ?完善課程考核標準

根據CDIO模式，實訓的考核重心在學科知識和實踐技能環(huán)節(jié)[4]。

除了針對課程中安排的相應教學內容進行考核，同時也針對溝通、表達、團隊建設等能力進行考核[5]，這種考核對學生未來的成長非常重要。項目完成后要進行測試、答辯打分，可以由指導老師或其他項目組學生模擬甲方客戶，對項目進行驗收。課程成績由過程考核和期末考核成績組成，過程考核比例由原來的50%增加到70%，期末考核比例由原來的50%降低到30%，即考核成績=過程考核*70%+期末考核*30%。

過程考核評分標準進行了完善，其中學科知識（項目設計能力、課堂表現、線上學習）占45%，職業(yè)素養(yǎng)占15%，團隊合作占20%，創(chuàng)新能力占20%;期末考核100分，包括期末考試（50%）和期末答辯展示（50%）。

2.4? ?網絡學習平臺建設

學校擁有網絡課程平臺，電工技術實訓課程依托該平臺建立了在線學習平臺，開設的內容有：課程預習要點、預習視頻、PPT、現場錄制演示視頻、課程討論、課程通知、在線測試、在線作業(yè)、課堂活動等。課程網絡平臺的建設使課堂內容在課外得以延伸，在時間和空間上為學生提供便利。由于學習過程系統都有記錄，因此可以為教師對學生的過程性考核提供依據。

3? ? ?融合CDIO工程理念+創(chuàng)新班+學科競賽的教學改革理念

針對學院自動化類專業(yè)的現狀和應用型本科專業(yè)“工匠精神”的人才培養(yǎng)模式，電工技術實訓課程將CDIO工程理念、創(chuàng)新班和學科競賽進行了融合[6]。該模式下，以項目的形式開展實訓教學，學生分組參與到教學過程，發(fā)揮其主體性作用。教師對學生實訓過程進行監(jiān)督，并給予指導，充分發(fā)揮其主導性作用。實訓項目完成出色的學生，被選入到創(chuàng)新班進行深入學習。創(chuàng)新班培訓時間為4-6個月，期間經過多次考核，綜合各次考核結果，從中選拔優(yōu)秀學生申報校級、省級和國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，并按照學生特長擇優(yōu)組隊參加各類學科競賽。這種模式下培養(yǎng)的學生也為開展其他實訓課程、開展專業(yè)課程設計和畢業(yè)設計奠定良好的基礎。融合CDIO+創(chuàng)新班+學科競賽的培養(yǎng)模式如圖1所示。

3.1? ?基于CDIO工程理念的實訓教學實施

電工實訓教學依托“西門子杯”等競賽項目，培養(yǎng)學生處理硬件、軟件、調試等問題的能力，并將責任意識、工匠精神、職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和服務社會的家國情懷等思政元素融入其中，基于CIDO理念的實訓教學實施過程如圖2所示。項目中以單部六層電梯為載體，讓學生完成系統的方案設計、原理圖紙、PLC和WINCC程序設計、項目調試和優(yōu)化、實訓報告撰寫、實訓匯報和答辯等環(huán)節(jié)。教師布置實訓項目，學生組建團隊，制定計劃并實施，教師進行過程指導和監(jiān)督，并進行評價和總結。項目實施過程中，團隊成員在教師的指導下進行完善，并討論優(yōu)化方案，最終使項目參數達到最優(yōu)。項目完成后，向指導教師進行匯報，教師總結評價后選擇優(yōu)秀案例進行表彰與分享。將CDIO工程理念加入實訓教學，在提高學生技能的同時，使學生的職業(yè)素養(yǎng)大大提高[7]。

3.2? ?創(chuàng)新班和學科競賽融入實訓的教學模式實施

3.2.1? ?開辦創(chuàng)新班，發(fā)揮傳幫帶作用

創(chuàng)新班是機械與電氣工程學院開展的第二課堂活動，是電工技術實訓等課堂教學的延伸[8]。創(chuàng)新班的學習內容是課堂知識的拓展，比如電氣控制與PLC課堂所學是S7-200 PLC，創(chuàng)新班在此基礎上開設S7-1200PLC課程，使學生豐富知識、開闊視野，更有利于創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。教師在進行電工技術實訓教學時，積極指導，認真觀察，選拔動手能力強、編程邏輯強的學生進入創(chuàng)新班進一步深入學習。創(chuàng)新班成績優(yōu)秀者頒發(fā)“優(yōu)秀學員”證書，同時為協助老師上課的創(chuàng)新班競賽學生擇優(yōu)頒發(fā)“優(yōu)秀助教”證書。這種團隊模式不僅為學生提供知識互補的交流平臺，還可以促進學生間“傳幫帶”精神的發(fā)揮。

3.2.2? ?融入學科競賽，培養(yǎng)多元化人才

課程組教師在實訓課堂中加入實際工程案例，比如將西門子杯中國智能制造挑戰(zhàn)賽單部電梯賽題分解成小項目進行實訓。該賽題考察學生的PLC邏輯編程及觸摸屏編程能力，分解的子項目有：開關門控制實訓、啟?？刂茖嵱?、運行監(jiān)控實訓等，學生實訓時選取其中一個小項目進行PLC編程并進行調試，通過仿真模型觀察電梯運行狀況，并能夠WINCC實時監(jiān)控。新增項目相比其他項目難度加大，在大綱中作為選修實訓項目，但選修該項目的學生學習興趣很大，課堂上沒能實現全部功能，會利用實驗室開放時間去完成，西門子杯競賽往屆獲獎學生作為課程助教進行指導，形成“以老帶新”的模式。這種以賽促學的教學方式，將大賽中要求學生解決的工程問題引入教學，讓學生模擬工程師身份進入到工作角色[9]。

4? ? ?課程改革成效及評價

經過幾年的努力，融合CDIO+創(chuàng)新班+學科競賽的課程改革模式，實現了實訓教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的無縫對接。學生經過實訓環(huán)節(jié)的動手實踐和創(chuàng)新班的集中培訓，獲批國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目8項、省級20項、校級21項。學生參加技能和科技競賽活動獲得省級及以上獎勵93項，其中A類競賽國家級特等獎1項、一等獎7項、二等獎和三等獎共6項;華東三賽區(qū)特等獎9項，一等獎19項。培養(yǎng)的學生就業(yè)質量高，已有多名創(chuàng)新班學生成功實現創(chuàng)業(yè)夢想。

為全面深入了解課程改革效果，便于及時總結經驗，對2018級兩個專業(yè)的學生進行問卷調查，學生也對此次調研給予了積極配合，參與人數120余人。調查問卷主要包括學生對基于CDIO+創(chuàng)新班+學科競賽的課程教學模式、內容安排、作業(yè)情況、線上教學資源、教學效果等方面的滿意度，下一步教學改進建議等。

通過對調查問卷總結，93.22%的學生對課程整體評價等級為“優(yōu)秀”，6.78%的學生評價等級為“良好”。學生認為通過這樣的學習模式，鍛煉了自己分析和獨立解決工程問題的能力，希望多增加創(chuàng)新班學生人數，多增加競賽案例融入項目中。課改無止境，課程組將積極探索更好的方法，從而全面提升學生綜合能力，使教學改革取得更好效果。

5? ? ?結語

電工技術實訓課程改革中，基于CDIO+創(chuàng)新班+學科競賽的創(chuàng)新改革模式，讓學生在學習專業(yè)理論知識的基礎上進行項目實訓，強化學生的技能、溝通、創(chuàng)新、團隊合作能力的培養(yǎng)。課程組對改革運行模式進行全面優(yōu)化，用工程思維方式引導學生，開辦創(chuàng)新班，融入學科競賽，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術人才及工匠精神等職業(yè)素養(yǎng)，彌補了傳統教學模式存在的不足。

[參考文獻]

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[9] 周璇. 基于TCISCEAM-CDIO計算機類應用型人才培養(yǎng)模式的實踐研究[D].長春：長春師范大學，2017.