CDIO工程教育模式在《過程控制工程》課程中的探索與實(shí)踐

宋文蕾

摘要：CDIO工程教育模式符合當(dāng)代工程教育規(guī)律及需求，在國內(nèi)外多所高校推進(jìn)。本文介紹了CDIO模式下《過程控制工程》課程在教學(xué)理念、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體系上的思考和探索，為CDIO模式教育教學(xué)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：過程控制工程；CDIO；主體意識(shí)；全過程

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）01-0206-02

近十幾年以來，隨著科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及對外經(jīng)貿(mào)交流的高速增長，社會(huì)對工科畢業(yè)生的需求量有所增加，對于畢業(yè)生的要求也不僅僅限于“掌握本專業(yè)相關(guān)知識(shí)”的層面上，而是越來越重視畢業(yè)生的工程項(xiàng)目掌控能力、團(tuán)隊(duì)溝通合作能力以及提高專業(yè)水平和創(chuàng)新的能力。這就對我們傳統(tǒng)的以專業(yè)知識(shí)為中心的高等工科教育模式提出了挑戰(zhàn)。尋求有效提高工程類專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐能力的合理途徑，不僅是我國高等工科教育面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，國外的多所教育研究機(jī)構(gòu)也非常重視這個(gè)問題。2000年，由麻省理工學(xué)院等四所國外大學(xué)創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)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(dòng)的、實(shí)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(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面[1]。2005年，CDIO工程教育開始引入國內(nèi)，并得到了國家教育部的高度重視，并逐步在各層次院校推廣。在自動(dòng)化專業(yè)和測控專業(yè)的課程中，《過程控制工程》是自動(dòng)化專業(yè)與測控專業(yè)的專業(yè)方向課，以控制理論為基礎(chǔ)，以滿足生產(chǎn)工藝為要求，具有學(xué)科交叉的特點(diǎn)，理論和工程實(shí)踐聯(lián)系緊密。在《過程控制工程》課程的教學(xué)過程中，教師發(fā)現(xiàn)以下兩點(diǎn)突出的問題：①學(xué)生的實(shí)踐知識(shí)和實(shí)踐技能匱乏。學(xué)生對冶金、化工、電力等自動(dòng)化和測控專業(yè)主要面向的培養(yǎng)領(lǐng)域的生產(chǎn)環(huán)境、裝置、儀表、典型工藝流程等缺乏認(rèn)知，學(xué)生掌握的知識(shí)、能力不能滿足在工業(yè)生產(chǎn)日益國際化情況下的產(chǎn)品、流程及系統(tǒng)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行的全過程的需要，理論與當(dāng)前工程需求脫鉤。②教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏足夠的學(xué)生主體意識(shí)。學(xué)生的主體意識(shí)應(yīng)該體現(xiàn)在教育的全過程中，自然也應(yīng)該體現(xiàn)在實(shí)踐教育的全過程中。但是，由于現(xiàn)有教學(xué)方式和方法的限制，學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)（特別是實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)）中，往往從實(shí)踐的對象到實(shí)踐的手段都依賴事先制訂的指導(dǎo)書，缺乏獨(dú)立思考和解決問題的空間，缺乏實(shí)踐的獨(dú)立性和創(chuàng)造性，經(jīng)過四年的教師主導(dǎo)的教育模式的積累效應(yīng)，使學(xué)生很難養(yǎng)成實(shí)踐的主體意識(shí)。這種不足，既不能實(shí)現(xiàn)工科教育培養(yǎng)優(yōu)秀工程人才的目的，限制了課程的教學(xué)效果，限制了學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)和提高，降低了學(xué)生成功就業(yè)的機(jī)會(huì)，降低了學(xué)生迅速適應(yīng)工作要求和工作環(huán)境的能力。

一、全過程工程案例教學(xué)方案的設(shè)計(jì)

根據(jù)CDIO工程教育的理念，學(xué)生應(yīng)該通過工程項(xiàng)目的全過程具備工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力。因此，必須在課程中融入符合實(shí)際的工程項(xiàng)目案例，以項(xiàng)目操作的角度，從項(xiàng)目的籌備、項(xiàng)目的運(yùn)行到項(xiàng)目驗(yàn)收，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行的各個(gè)階段情況以及教學(xué)大綱要求，實(shí)施對應(yīng)的教學(xué)工作。所以，必須選擇適合本科教學(xué)要求和水平的實(shí)際工程案例，將課程理論基礎(chǔ)知識(shí)、相關(guān)學(xué)科專業(yè)的知識(shí)以及工程技術(shù)，通過案例的講解和討論教授給學(xué)生，以多樣的教學(xué)手段和教學(xué)形式，激發(fā)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的各項(xiàng)能力。在這個(gè)過程中，特別要注意，必須始終保持學(xué)生主體意識(shí)，不能以教代學(xué)。在這個(gè)過程中，以全過程的形式將工程項(xiàng)目案例引入教學(xué)環(huán)節(jié)，CDIO教學(xué)的教學(xué)效果必須通過學(xué)生實(shí)際操CDIO全過程項(xiàng)目的結(jié)果來檢驗(yàn)。在這個(gè)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生按照工程項(xiàng)目的實(shí)際操作過程，以團(tuán)隊(duì)的形式（團(tuán)隊(duì)間是相互競爭的關(guān)系），來自行完成一個(gè)工程項(xiàng)目。項(xiàng)目執(zhí)行的過程，可以幫助學(xué)生對已經(jīng)學(xué)習(xí)過的理論和技能加深理解和熟練程度，形成團(tuán)隊(duì)意識(shí)，鍛煉自主解決問題的能力。

二、方案實(shí)施

1.通過對相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生的追訪和在校學(xué)生現(xiàn)狀的考察，結(jié)合相關(guān)行業(yè)工程技術(shù)人才需求現(xiàn)狀及趨勢，根據(jù)CDIO工程教育能力大綱，對現(xiàn)行的以專業(yè)為中心的教學(xué)模式的局限進(jìn)行總結(jié)和分析。

2.針對1中存在的局限性，根據(jù)CDIO的理念和國內(nèi)外已經(jīng)成功的經(jīng)驗(yàn)，對現(xiàn)行教學(xué)模式進(jìn)行調(diào)整：①教學(xué)目標(biāo)與大綱的調(diào)整，《過程控制工程》課程一門專業(yè)方向課，這門課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成、工作原理、工程設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，了解常見典型生產(chǎn)過程的特性及其控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生初步具備過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)能力。將CDIO工程教育模式引入該課程的教學(xué)后，教學(xué)目標(biāo)既包括專業(yè)知識(shí)要求，同時(shí)強(qiáng)調(diào)能力的提升，訓(xùn)練學(xué)生從安全可靠、節(jié)能環(huán)保的角度設(shè)計(jì)、分析、實(shí)現(xiàn)和評(píng)估過程控制系統(tǒng)的能力，同時(shí)熟悉對工程項(xiàng)目的開發(fā)的全過程。為此，需要對教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)大綱作相應(yīng)的調(diào)整，使《過程控制工程》課程要求和目標(biāo)與CDIO的理念相適應(yīng)。②教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，為達(dá)到調(diào)整后的教學(xué)大綱的要求，教師要在授課過程中將理論知識(shí)的講解結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際案例，并進(jìn)行分析和討論，引導(dǎo)學(xué)生的思考，使學(xué)生建立工程的概念。課程實(shí)踐環(huán)節(jié)，要要求學(xué)生在學(xué)習(xí)《過程控制工程》理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，完成一項(xiàng)包括構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、改進(jìn)和展示全過程的團(tuán)隊(duì)研究項(xiàng)目，在合作中探索學(xué)習(xí)，提升四大能力，使學(xué)生體會(huì)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的樂趣。③教學(xué)方法設(shè)計(jì)，由于CDIO工程教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生的能力的提升，需要增加學(xué)生執(zhí)行項(xiàng)目和運(yùn)作的時(shí)間，而總的學(xué)時(shí)基本維持不變，因此必須壓縮授課學(xué)時(shí)。為了保證教學(xué)質(zhì)量，需要對傳統(tǒng)的授課方法進(jìn)行調(diào)整：對簡單易懂的內(nèi)容采取學(xué)生自學(xué)和分組討論的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)；開展符合工程實(shí)際的案例教學(xué)和討論，通過介紹專題背景資料，采用PPT、錄像、專家講座和現(xiàn)場參觀等多種授課形式，鼓勵(lì)學(xué)生與教師的互動(dòng)，加大課堂信息量，激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，在基礎(chǔ)理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高學(xué)生識(shí)別、分析和解決實(shí)際問題的能力；將學(xué)生分組，以團(tuán)隊(duì)形式進(jìn)行項(xiàng)目全過程實(shí)踐；要求學(xué)生閱讀一定數(shù)量的文獻(xiàn)，并定期進(jìn)行交流和討論，形成知識(shí)的互補(bǔ)；建立基于“可行性”的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，加大項(xiàng)目執(zhí)行情況占成績的比重，將實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)（項(xiàng)目全過程實(shí)踐）成績提高到期末總成績的50%。④根據(jù)CDIO12條標(biāo)準(zhǔn)考察教學(xué)效果，建立CDIO工程教育模式教學(xué)效果反饋機(jī)制，及時(shí)總結(jié)CDIO工程教育模式在《過程控制工程》課程中應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，對CDIO實(shí)踐中存在的不足進(jìn)行調(diào)整。

三、結(jié)論

《過程控制工程》在經(jīng)過CDIO模式教學(xué)改革后，體現(xiàn)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

1.有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)程度和鉆研精神明顯提高。

2.學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和溝通能力得到提升，多數(shù)學(xué)生愿意主動(dòng)配合團(tuán)隊(duì)其他成員完成項(xiàng)目工作。

3.學(xué)術(shù)和工程技術(shù)的視野開闊，引發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

4.畢業(yè)生就業(yè)后，反饋對相關(guān)工作的適應(yīng)速度和程度比往屆有所提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]http：//www.xit.edu.cn/xmgxycdio/ShowArticle.asp？ArticleID

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