CDIO與《自動控制原理》課程教學(xué)改革

摘要：《自動控制原理》課程概念多，抽象難懂。筆者從教學(xué)實踐出發(fā)，結(jié)合CDIO先進(jìn)教學(xué)理念，針對該課程的現(xiàn)狀及特點，談了對該門課程教學(xué)改革的一些看法。為工科CDIO課堂教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：CDIO；《自動控制原理》；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）25-0047-02

一、前言

《自動控制原理》是自動化專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是自動化專業(yè)的門牌課程，同時也是電氣類、機(jī)電類等許多工科專業(yè)必須掌握的課程之一。其主要任務(wù)是通過對控制理論知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對控制系統(tǒng)的分析設(shè)計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力[1]。該課程理論性較強(qiáng)，概念抽象難懂，學(xué)生學(xué)習(xí)時容易因不知作何用而產(chǎn)生厭學(xué)心理，因此如何既能傳授好理論知識，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的熱情，一直是本專業(yè)教師討論的熱點問題。當(dāng)前，在CDIO改革試行的大環(huán)境下，我校已成為第二批CDIO試點高校，為適應(yīng)現(xiàn)代工程教育需要，結(jié)合CDIO理念的自控原理課程教學(xué)改革自然成為了一項緊迫任務(wù)。筆者依據(jù)對CDIO的理解，結(jié)合該課程的特點和講授經(jīng)驗，對我校正在進(jìn)行的本課程教學(xué)改革進(jìn)行淺析，以起到拋磚引玉的作用。

二、CDIO理念和內(nèi)涵

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，它系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的12條標(biāo)準(zhǔn)。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[2]。CDIO工程教育的核心思想是以職業(yè)道德、基礎(chǔ)知識培養(yǎng)為抓手，以工程設(shè)計任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)個人基本能力、團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力為目標(biāo)，注重培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，通過貫穿整個人才培養(yǎng)過程的團(tuán)隊設(shè)計和創(chuàng)新實踐訓(xùn)練，培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)扎實、職業(yè)道德高尚的新一代高水平工程師[3]。

可見，要貫徹CDIO，必須加強(qiáng)高校的課程理論教學(xué)和實踐的結(jié)合，在實踐環(huán)節(jié)，如實驗、實習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計乃至課堂討論中注意著重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、實踐能力、團(tuán)隊合作等綜合素質(zhì)。因此，融入CDIO的《自動控制原理》課程改革就應(yīng)當(dāng)以此為原則和根據(jù)。

三、《自動控制原理》課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，教、學(xué)兩難。《自動控制原理》因為理論性較強(qiáng)、涉及知識面廣、概念抽象，牽涉的數(shù)學(xué)知識多，是具有一定深度和學(xué)習(xí)難度的課程。學(xué)生通常感到難理解，數(shù)學(xué)推導(dǎo)看不明白并不知所用，從慢慢開始聽不明白到干脆放棄。另一方面，課程信息量廣且更新快，教師既要面對失去興趣的學(xué)生，又要不斷提升自身業(yè)務(wù)水平以跟上課程內(nèi)容的發(fā)展，勁頭不足。

2.實踐環(huán)節(jié)設(shè)置和成績考核不夠合理。理論課時分配較多，使教師過于注重知識的系統(tǒng)性和完整性以及知識點的深度，往往認(rèn)為本科學(xué)生應(yīng)更多地掌握系統(tǒng)的理論知識，而忽視了實際工程應(yīng)用。開設(shè)的實驗多是驗證性實驗，不能激勵學(xué)生的創(chuàng)新精神，做起來也沒有成就感。課程設(shè)計更是若干年不變，甚至部分學(xué)生抄襲完成，達(dá)不到理論聯(lián)系實際的作用，更沒有團(tuán)隊合作可言。期末考核時，也多是憑一卷定分?jǐn)?shù)，沒有真正考核到學(xué)生掌握知識的實際情況。

3.教學(xué)手段單一。我校許多教師利用多媒體授課，但沒有充分發(fā)揮多媒體課件的優(yōu)勢，多數(shù)是在PPT中羅列了大量理論內(nèi)容，枯燥、乏味，缺乏視頻、課堂演示及仿真，對學(xué)生學(xué)習(xí)的誘惑力不足。課堂上學(xué)生缺少實踐、動手、與老師討論爭辯的過程，在學(xué)習(xí)上過于被動，缺少思考。

四、課程教學(xué)改革探索

以上諸點，正是阻礙《自動控制原理》課程教學(xué)質(zhì)量精進(jìn)的原因。近年來，我校《自動控制原理》課程近年來逐步引入CDIO理念，借鑒其培養(yǎng)模式，正嘗試在以下方面進(jìn)行教學(xué)改革。

1.全方位努力，爭取提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是每個人完成工作的最好動力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，是首要但又非常不容易做到的教學(xué)任務(wù)。筆者認(rèn)為可以從以下幾方面入手，努力提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（1）適當(dāng)減少理論課課時。CDIO的思想之一，就是讓學(xué)生更多地投入到實際中去，參與產(chǎn)品的研發(fā)、制造與成型。因此，科學(xué)合理地縮減理論課的課時，課堂上利用有限的時間講授基本的理論、工程知識，把知識框架和最基本的內(nèi)容植入學(xué)生頭腦，求精不求全，讓學(xué)生有更多的時間從理論推導(dǎo)中解脫出來，參與實踐。在實踐的過程中，他們還會進(jìn)一步學(xué)習(xí)所需要的各種知識。一來，自己學(xué)到的知識印象更深刻也更有用；二來，學(xué)生感覺上課時間少且有用，更有興趣。至于理論課，以講清楚系統(tǒng)分析的三個態(tài)，以及定性分析系統(tǒng)的思路為主。

（2）密切校企合作。加強(qiáng)校企的合作是CDIO的理念之一，建立校企合作實驗室和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，利用課余時間，組織學(xué)生參觀實際的生產(chǎn)裝置，并經(jīng)常和工程師及技術(shù)人員溝通聯(lián)絡(luò)。學(xué)生可以從中了解儀器儀表、控制原理在生產(chǎn)中的應(yīng)用情況、存在問題和發(fā)展前景，看到并感受到學(xué)有所用。

（3）設(shè)計控制系統(tǒng)成品作業(yè)。在講授課程前，可依學(xué)校情況布置一些成品作業(yè)，分組完成。每講完一部分，就要求學(xué)生完成其中的一個環(huán)節(jié)，課程結(jié)束后，檢查成品完成情況，并作為課程考核成績的一部分。這樣，為了完成這個作業(yè)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性大大提高。每完成一個部分，也更激勵他們?nèi)ヌ剿飨乱徊糠郑粌H提高了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力，也培養(yǎng)了他們團(tuán)隊合作的精神。

2.教學(xué)手段多樣化。除了以上提及的教學(xué)手段外，還可以在以下方面改進(jìn)：

（1）充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢。理論教學(xué)課堂氛圍要輕松愉快，多媒體課件除了PPT外，應(yīng)當(dāng)充分利用視頻、仿真、實例動畫演示等的作用，以吸引學(xué)生眼球。課件不宜有太多文字，應(yīng)以簡單明了的提綱為主，輔以圖形、表格來說明問題。

（2）注重學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)。多次設(shè)置小組討論，部分知識點可讓學(xué)生事先查閱資料后得出結(jié)論，在潛移默化中鍛煉自學(xué)能力、查閱文獻(xiàn)的能力和合作能力。

（3）利用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)。因自學(xué)部分增多，并且實踐動手環(huán)節(jié)需要不斷地學(xué)習(xí)提高，可開發(fā)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，滿足學(xué)生自學(xué)、答疑的需要。同時利用網(wǎng)絡(luò)，推薦精品課程網(wǎng)站、教學(xué)網(wǎng)站及專業(yè)網(wǎng)站等，作為課堂教學(xué)的輔助。

3.合理設(shè)置實驗。大膽刪除某些驗證性實驗，增加綜合設(shè)計性實驗的分量，依據(jù)理論知識點合理設(shè)計實驗項目。要求教師按照實驗條件重新編寫實驗教案，設(shè)計若干不同的實驗，學(xué)生分組選題并完成。實驗可結(jié)合成品作業(yè)開設(shè)，為成品作業(yè)做鋪墊。這一步，我校正在研究探索中。

五、結(jié)語

總而言之，基于CDIO的《自動控制原理》教學(xué)改革應(yīng)當(dāng)朝著理論扎實、動手能力強(qiáng)、合作精神好的方向努力，具體的做法也有待不斷地摸索和完善。這幾年，通過構(gòu)建CDIO《自動控制原理》教學(xué)改革實踐，我校學(xué)生的專業(yè)知識水平、團(tuán)隊合作能力及創(chuàng)新能力均得到極大的提高。希望在今后的教學(xué)改革之路上，能為我校教學(xué)質(zhì)量的提高和較高綜合素質(zhì)的工程人才的培養(yǎng)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁新娣，黃曉軍，謝曉春.《自動控制原理》教學(xué)改革探索與實踐[J].江西教育學(xué)院學(xué)報（綜合），2006，（12）.

[2]黑龍江省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院[EB/OL].2011-06-06.

http：//www.hcic.gov.cn/jxgcx/xbxw/2010/11/16189.htm

[3]齊燦，鄧維.CDIO模式下《計算機(jī)操作系統(tǒng)》課程教學(xué)改革與探索[J].教育教學(xué)論壇，2013，（1）.

基金項目：廣東省高等教育教學(xué)改革工程項目（BKZZ2011041）；廣東省高等教育教學(xué)成果獎培育項目（201139277）

作者簡介：司徒瑩（1972-），女，廣東開平人，講師，碩士，主要從事自動化及人工智能研究。