基于CDIO工程教育的航空電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)體系研究

摘要：應(yīng)用CDIO工程教育思想從微觀上改革航空電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)體系，面向航空機(jī)務(wù)工程實(shí)際，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，以應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)解決機(jī)務(wù)工程實(shí)際問(wèn)題能力為目標(biāo)，分類(lèi)航空電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和航空機(jī)務(wù)實(shí)習(xí)三類(lèi)，以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，構(gòu)成航空機(jī)務(wù)工程環(huán)境，融入驗(yàn)證性、綜合設(shè)計(jì)性和專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)層次以及考核與管理，形成CDIO實(shí)驗(yàn)體系，其建設(shè)思路對(duì)同類(lèi)高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育；實(shí)驗(yàn)設(shè)備；航空電子專(zhuān)業(yè)；實(shí)驗(yàn)體系

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）40-0167-03

一、引言

航空機(jī)務(wù)維修工程是應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)，從事復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)的工作，內(nèi)容涵蓋相關(guān)理論、工程技術(shù)、技能、規(guī)范、流程、人為因素等，維修質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到飛行安全及航空公司的經(jīng)濟(jì)效益。隨著民用航空技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)從民航大國(guó)向民航強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，高素質(zhì)人才的培養(yǎng)無(wú)疑是重要的因素之一。這要求學(xué)生不僅應(yīng)具有堅(jiān)實(shí)寬廣的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且更應(yīng)注重對(duì)綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對(duì)航空機(jī)務(wù)維修人員而言，工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)顯得尤為重要和緊迫，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系已越來(lái)越難以滿(mǎn)足現(xiàn)代人才培養(yǎng)的需求。因此，根據(jù)民航發(fā)展對(duì)航空工程機(jī)務(wù)維修人員的實(shí)際需要，建立適合民航專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式的實(shí)踐教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式是一項(xiàng)亟待研究和解決的課題。

二、建設(shè)背景

目前，民航院校人才培養(yǎng)的主要問(wèn)題是與航空企業(yè)的實(shí)際脫節(jié)，不能很好地滿(mǎn)足企業(yè)需要，為企業(yè)提供滿(mǎn)意的“產(chǎn)品”。中國(guó)民航大學(xué)作為國(guó)內(nèi)民航特色專(zhuān)業(yè)門(mén)類(lèi)齊全的唯一高校，在硬件設(shè)施及專(zhuān)業(yè)教師等方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但也存在實(shí)踐課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法手段等方面不能很好地滿(mǎn)足民航對(duì)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的要求[1-5]。因此，電子信息工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合改革借鑒CDIO工程教育理念，構(gòu)造集系統(tǒng)性思維養(yǎng)成、工程實(shí)現(xiàn)意識(shí)鍛造、創(chuàng)新精神激勵(lì)為一體的人才培養(yǎng)模式，在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)探索國(guó)際合作、企業(yè)參與的工程訓(xùn)練模式，建立了天津市航空電子電氣實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。

中國(guó)民航大學(xué)歷來(lái)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，2011年，學(xué)校發(fā)布了《中國(guó)民航大學(xué)教育教學(xué)改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2011—2020）》，到2020年基本形成凸顯中國(guó)民航大學(xué)特色的以工程應(yīng)用型為主的人才培養(yǎng)體系。以樹(shù)立“大工程觀”為理念，以創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式為主線(xiàn)，深化高等工程教育改革，著力提高學(xué)生工程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α６囗?xiàng)舉措從不同的側(cè)面與角度促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和建設(shè)，對(duì)提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒕C合素質(zhì)與創(chuàng)新精神均起到了重要的作用。

三、建設(shè)思路

遵循“面向機(jī)務(wù)工程實(shí)際，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，知識(shí)、能力、素質(zhì)全面發(fā)展”的教學(xué)理念，基于CDIO工程教育的航空電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)思路，是構(gòu)建層次完善、結(jié)構(gòu)合理的基于“大工程觀”教育理念的航電一體化實(shí)驗(yàn)體系。以學(xué)生為主體，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生人文素養(yǎng)、工程能力、創(chuàng)新能力、社會(huì)責(zé)任、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、環(huán)境意識(shí)的綜合培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)科交叉和特色專(zhuān)業(yè)綜合，借助航空機(jī)務(wù)專(zhuān)業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研協(xié)同發(fā)展。新的實(shí)驗(yàn)體系體現(xiàn)了以下特征。

1.構(gòu)建航電一體化的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次和類(lèi)型，以飛機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)成和原理—飛機(jī)電子電氣設(shè)備單元設(shè)計(jì)—飛機(jī)電子電氣系統(tǒng)測(cè)試、維護(hù)與綜合應(yīng)用為主線(xiàn)，建立由淺入深、由表及里、由單元到系統(tǒng)，涵蓋知識(shí)、能力、素質(zhì)，航電一體化的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在學(xué)科專(zhuān)業(yè)設(shè)置綜合化的條件下，探索提高實(shí)驗(yàn)課程體系的科學(xué)性和柔性適應(yīng)能力的有效途徑。

2.基于“大工程觀”，以學(xué)生為中心，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力的培養(yǎng)。積極探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，提高學(xué)生綜合工程能力為宗旨，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的積極主動(dòng)性。轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，在教學(xué)理念上淡化理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的界限，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)的結(jié)合，融知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育于一體，實(shí)現(xiàn)原理、方法、應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。

3.加強(qiáng)學(xué)科交叉和特色專(zhuān)業(yè)綜合，借助航空機(jī)務(wù)專(zhuān)業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研協(xié)同發(fā)展，建設(shè)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的航電實(shí)驗(yàn)室。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)性和綜合性，使跨專(zhuān)業(yè)知識(shí)在天津市航空電子電氣實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心各實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。將科研成果與特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，研發(fā)先進(jìn)系統(tǒng)性特色專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置，構(gòu)建航空電子維修模擬環(huán)境。充分開(kāi)放和共享專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源。凝聚校內(nèi)外各方力量，建立航空維修專(zhuān)業(yè)校外實(shí)習(xí)基地。

4.建立以培養(yǎng)綜合能力為目標(biāo)的考核機(jī)制和管理體系。建設(shè)系列課程下的實(shí)驗(yàn)技能綜合評(píng)價(jià)機(jī)制，按逐級(jí)達(dá)標(biāo)要求，建立多元實(shí)驗(yàn)考核方法，統(tǒng)籌考核實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)理論、基本技能、設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新能力進(jìn)行更為客觀的評(píng)價(jià)。將個(gè)人能力考核與團(tuán)隊(duì)成績(jī)相結(jié)合。

四、建設(shè)內(nèi)容

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)。航電一體化的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系如圖1所示。該體系面向一個(gè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、基于一條主線(xiàn)、集成四大類(lèi)實(shí)驗(yàn)。

人才培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)和服從專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)在專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃之上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。該任務(wù)緊密?chē)@飛機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)成和原理—飛機(jī)電子電氣設(shè)備單元設(shè)計(jì)—飛機(jī)電子電氣系統(tǒng)測(cè)試、維護(hù)與綜合應(yīng)用這一主線(xiàn)，并依托控制科學(xué)與工程學(xué)科基礎(chǔ)。航電一體化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容歸為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和行業(yè)實(shí)踐四大類(lèi)。按照實(shí)驗(yàn)階梯型層次規(guī)劃和設(shè)計(jì)，配置了課程基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和行業(yè)綜合維修實(shí)訓(xùn)。航電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)和綜合維修實(shí)訓(xùn)則建立在網(wǎng)絡(luò)互連的平臺(tái)基礎(chǔ)之上，打破專(zhuān)業(yè)壁壘，構(gòu)建的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)之間的密切關(guān)系，構(gòu)建了以實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為導(dǎo)向、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為載體、創(chuàng)新能力為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該體系層次清晰、目標(biāo)明確。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與科研和工程應(yīng)用緊密結(jié)合，并注重其趣味性、工程性和探究性。突出系統(tǒng)級(jí)實(shí)踐訓(xùn)練和新技術(shù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)如下：（1）層次一：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括電子專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程中各課程對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，一般作為驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論的實(shí)驗(yàn)階段，如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理等。（2）層次二：專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)。從這一層次開(kāi)始逐步體現(xiàn)了CDIO工程教育思想。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)包括航空電子、特色專(zhuān)業(yè)課程的課程實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以及涵蓋航空電子、電氣、機(jī)械和發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合維修實(shí)訓(xùn)。通過(guò)綜合性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生在理論學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)地構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與操作的工程實(shí)踐應(yīng)用與團(tuán)隊(duì)合作創(chuàng)新能力。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重工程實(shí)踐訓(xùn)練，特別設(shè)計(jì)了綜合維修實(shí)訓(xùn)，從制作電子鐘、飛機(jī)防撞燈控制等小系統(tǒng)的基本工程技能訓(xùn)練到特色專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)，再到綜合維修實(shí)訓(xùn)。（3）層次三：創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)主要給學(xué)生提供第二課堂活動(dòng)，有助于學(xué)生創(chuàng)造和創(chuàng)新能力的提高。在創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)造、創(chuàng)新活動(dòng)，積極參加全國(guó)大學(xué)生電子制作競(jìng)賽和智能車(chē)競(jìng)賽等活動(dòng)，并參加科研課題的申報(bào)及研究。通過(guò)加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放，建立科學(xué)的課外活動(dòng)體系，與課內(nèi)緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。引導(dǎo)學(xué)生以工程觀學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，從系統(tǒng)觀的角度引導(dǎo)學(xué)生了解、掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系。由課題需求引導(dǎo)學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生探求知識(shí)的主動(dòng)性和積極性，能良好地掌握相關(guān)的課程知識(shí)，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。（4）層次四：行業(yè)實(shí)習(xí)基地。行業(yè)實(shí)習(xí)基地利用校外機(jī)務(wù)維修資源，建立天津航大雄英行業(yè)實(shí)習(xí)基地，其內(nèi)容涵蓋從飛機(jī)電子、電氣各系統(tǒng)原理、構(gòu)造、運(yùn)行性能及其維護(hù)技能實(shí)習(xí)等多個(gè)環(huán)節(jié)，其中尤其強(qiáng)化了特色專(zhuān)業(yè)基本技能訓(xùn)練和有效的專(zhuān)業(yè)維修基礎(chǔ)實(shí)習(xí)和系統(tǒng)維修實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。

將工程實(shí)際貫穿于學(xué)生的教育培養(yǎng)，促使學(xué)生帶著工程問(wèn)題進(jìn)入針對(duì)性的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣。在學(xué)生的入學(xué)階段樹(shù)立工程創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)他們整個(gè)培養(yǎng)階段的創(chuàng)新能力和成就極為重要。民航機(jī)務(wù)工程師維修技能的高低關(guān)系到維修人員能否盡快上崗，能否達(dá)到維修質(zhì)量，是盡量減小維修差錯(cuò)的關(guān)鍵。在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)階段，要強(qiáng)化行業(yè)及對(duì)人才需求的綜合能力要求，除了有很重要的工程實(shí)踐技能之外，還要學(xué)生了解航空法規(guī)和人為因素等方面對(duì)機(jī)務(wù)工程綜合能力培養(yǎng)的作用。

《機(jī)務(wù)維修實(shí)踐》課程是與民航維修聯(lián)系最緊密的實(shí)踐課程。同時(shí)，《機(jī)務(wù)維修實(shí)踐》課程的培訓(xùn)內(nèi)容按照民航局CCAR-147法規(guī)技能培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)制訂。具體實(shí)驗(yàn)室建設(shè)如圖2所示。

2.考核方法與實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定。（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程結(jié)構(gòu)比例考核方法。為使綜合性實(shí)驗(yàn)的考核環(huán)節(jié)貼近工程實(shí)際，嘗試改變以往以實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)過(guò)程為主，評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)的方法。在考核的過(guò)程中，注重對(duì)學(xué)生的課程專(zhuān)長(zhǎng)加以考核和評(píng)價(jià)，依據(jù)學(xué)生的興趣進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告、設(shè)計(jì)評(píng)估等形式，學(xué)生也可以自評(píng)、互評(píng)等方式實(shí)質(zhì)性地提出實(shí)驗(yàn)過(guò)程考核結(jié)構(gòu)比例，目的是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定，自主建立起對(duì)學(xué)習(xí)和生活的品格的塑造，實(shí)現(xiàn)育人的目標(biāo)。（2）團(tuán)隊(duì)（與個(gè)人貢獻(xiàn)）加權(quán)考核方法。由團(tuán)隊(duì)共同協(xié)作完成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，采用新型的答辯考核方式，由課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員組成課程考核委員會(huì)，對(duì)學(xué)生的課程進(jìn)行加權(quán)考核。考核委員會(huì)對(duì)團(tuán)隊(duì)角色貢獻(xiàn)予以評(píng)價(jià)，得出每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的總評(píng)成績(jī)。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目的階段工作研究報(bào)告，亦可以作為課程考試部分成績(jī)或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合維修實(shí)訓(xùn)成績(jī)等。

總之，評(píng)價(jià)方式的改革和教學(xué)模式改革是相配套的。大部分課程的成績(jī)應(yīng)由理論知識(shí)掌握的程度和做實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等幾部分組成，合理和綜合安排實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)整個(gè)過(guò)程的各項(xiàng)成績(jī)所占的比例，突出考核學(xué)生的綜合能力，鼓勵(lì)學(xué)生勤于思考，克服困難完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中既提倡小組合作，又鼓勵(lì)他們獨(dú)立研究。

五、結(jié)束語(yǔ)

在天津市航空電子電氣實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的良好環(huán)境下，經(jīng)過(guò)三年多來(lái)中心教師的不懈努力，形成了具有鮮明時(shí)代特征的實(shí)踐教育教學(xué)思想，重構(gòu)了實(shí)驗(yàn)課程體系，更新了教學(xué)內(nèi)容，主持了9項(xiàng)省部級(jí)教研項(xiàng)目，發(fā)表了多篇論文，獲得了多項(xiàng)省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)和教學(xué)獎(jiǎng)。高素質(zhì)的師資隊(duì)伍，已有的建設(shè)成果及優(yōu)良的天津市航空電子電氣實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，為課程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)歷時(shí)三年，實(shí)踐證明在下列方面具有明顯的效果。

1.學(xué)生獲取信息和知識(shí)的能力普遍提高。例如：學(xué)生利用本校“大學(xué)生科技創(chuàng)新基金”的資助，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室提供的條件完成多項(xiàng)科技項(xiàng)目制作，設(shè)計(jì)方案新穎實(shí)用、富有創(chuàng)意，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革后的大學(xué)生思想活躍、有進(jìn)取心，綜合應(yīng)用已學(xué)知識(shí)，實(shí)踐能力得到明顯提高。

2.學(xué)生自主選擇開(kāi)發(fā)課題的意識(shí)和能力有明顯的提高。如學(xué)生參與的自行研制的教學(xué)設(shè)備，已用于本專(zhuān)業(yè)綜合課程實(shí)驗(yàn)中。

3.優(yōu)秀學(xué)生自愿參加老師科研活動(dòng)的人數(shù)明顯增多。在近年舉行的飛思卡爾智能車(chē)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，本專(zhuān)業(yè)學(xué)生獲得多項(xiàng)全國(guó)和賽區(qū)的獎(jiǎng)項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：本文為天津市高等學(xué)校本科教學(xué)改革與質(zhì)量工程研究計(jì)劃項(xiàng)目《基于CDIO工程教育的電子信息工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合改革》（D02-0807）的階段性成果之一