CDIO工程教育模式下的測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)研究

摘要：本文介紹了以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，在測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè)本科教學(xué)中開設(shè)專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)的改革探討，通過對(duì)綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式進(jìn)行研究與改革，詳細(xì)闡述綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的具體措施。旨在開拓學(xué)生的思路，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性、主動(dòng)性、合作性，提高學(xué)生綜合實(shí)踐的能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

關(guān)鍵詞：CDIO；測(cè)控技術(shù)與儀器；綜合課程設(shè)計(jì)；教育改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）23-0096-02

一、前言

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）是近年來由美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)聯(lián)合創(chuàng)立的一種新的工程教育理念，并成立相應(yīng)的國際合作組織。CDIO教育模式與傳統(tǒng)的課堂教育有著明顯區(qū)別，其基本環(huán)節(jié)為構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)行，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。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)通常只隸屬于所屬課程，不同課程之間的銜接較差。學(xué)生做設(shè)計(jì)通常只局限于一門課程，學(xué)生設(shè)計(jì)的思維模式是以“參閱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書—查閱手冊(cè)”的固定模式參考設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的結(jié)果也往往流于形式，應(yīng)付了事。為此，以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，提出以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的機(jī)電綜合課程設(shè)計(jì)。測(cè)控技術(shù)與儀器綜合課程設(shè)計(jì)是不隸屬任何一門課程的課程設(shè)計(jì)，它涵蓋傳感器原理與應(yīng)用、測(cè)控電路、單片機(jī)原理、測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)等專業(yè)課程的理論知識(shí)，三四名學(xué)生組成課題小組相互合作并完成具有實(shí)際工程背景的項(xiàng)目，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地進(jìn)行CDIO工程教育理念所提倡的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作的整體訓(xùn)練，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的自信心。

二、CDIO工程模式下綜合課程設(shè)計(jì)的實(shí)施

制定綜合課程設(shè)計(jì)的選題要兼顧創(chuàng)新性、專業(yè)性、綜合性、實(shí)踐性。選題是整個(gè)綜合課程設(shè)計(jì)得以順利完成的重要環(huán)節(jié)，選題不恰當(dāng)不僅會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情，而且會(huì)降低綜合課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。指導(dǎo)教師在選擇綜合課程設(shè)計(jì)題目時(shí)應(yīng)緊扣CDIO工程教育理念，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐應(yīng)用能力作為根本。一方面由指導(dǎo)教師結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目提出設(shè)計(jì)題目，或結(jié)合大學(xué)生各類設(shè)計(jì)競(jìng)賽提出合適的課題；另一方面，也可由學(xué)生組成的設(shè)計(jì)小組根據(jù)小組討論和興趣點(diǎn)提出題目，由指導(dǎo)老師根據(jù)綜合課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)提出修改意見，改變學(xué)生在綜合課程設(shè)計(jì)中的被動(dòng)模仿型的角色，變?yōu)楝F(xiàn)在的主動(dòng)思考型。結(jié)合前續(xù)課程綜合課程設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、傳感器設(shè)計(jì)、接口電路設(shè)計(jì)、精度計(jì)算、程序編寫、仿真調(diào)試等部分。

綜合課程設(shè)計(jì)由于其自身較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，特別符合CDIO工程教育理念倡導(dǎo)的“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”。以CDIO理念為指導(dǎo)，綜合課程設(shè)計(jì)改變傳統(tǒng)的分散的教學(xué)模式，以小組為單位進(jìn)行集中的教學(xué)模式進(jìn)行選題—調(diào)研—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)，最后每個(gè)設(shè)計(jì)小組集中答辯。具體步驟：

1.在第七學(xué)期末，指導(dǎo)老師向?qū)W生提出綜合課程設(shè)計(jì)的目的和要求，學(xué)生在充分了解綜合課程設(shè)計(jì)后，根據(jù)自己意愿進(jìn)行分組，小組成員為3～4人。

2.設(shè)計(jì)小組成立后，首先進(jìn)行課程設(shè)計(jì)選題的工作并利用2周時(shí)間進(jìn)行調(diào)研討論，與此同時(shí)設(shè)計(jì)小組也可根據(jù)調(diào)研的結(jié)果提出自己感興趣的設(shè)計(jì)題目并交由指導(dǎo)老師審核。

3.各設(shè)計(jì)小組在第八學(xué)期初，提出總體設(shè)計(jì)方案和任務(wù)分配情況說明，每位同學(xué)提交自己承擔(dān)任務(wù)的設(shè)計(jì)方案和計(jì)劃。

4.利用2周的時(shí)間根據(jù)各自的設(shè)計(jì)任務(wù)生，利用AutoCAD、Matlab、Proteus仿真軟件、Keil C編譯軟件及protel等系列工具軟件完成課題中各個(gè)子模塊的硬件電路設(shè)計(jì)及軟件程序設(shè)計(jì)，以作業(yè)形式提交設(shè)計(jì)圖紙和綜合課程設(shè)計(jì)說明書。

5.答辯環(huán)節(jié)由指導(dǎo)老師和各設(shè)計(jì)小組共同參加，答辯環(huán)節(jié)分?jǐn)?shù)由指導(dǎo)教師和不參加答辯的小組共同給出。答辯時(shí)，學(xué)生要闡述課題的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)中碰到的問題和解決辦法，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過程以及個(gè)人在設(shè)計(jì)中所起的作用，并現(xiàn)場(chǎng)回答問題。綜合課程設(shè)計(jì)的成績(jī)由3個(gè)部分組成：設(shè)計(jì)成績(jī)、報(bào)告成績(jī)及答辯成績(jī)。設(shè)計(jì)成績(jī)由指導(dǎo)老師和同組同學(xué)共同給出，主要考核每位同學(xué)對(duì)設(shè)計(jì)題目的理解程度，根據(jù)設(shè)計(jì)題目進(jìn)行調(diào)研和查閱資料的能力，學(xué)生在設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新性、主動(dòng)性、合作性的體現(xiàn)。課程設(shè)計(jì)成果包括：圖紙，設(shè)計(jì)說明書、軟件程序、仿真演示等，是各設(shè)計(jì)小組的最終成果也是評(píng)價(jià)各設(shè)計(jì)小組的設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)。答辯環(huán)節(jié)由指導(dǎo)老師和各設(shè)計(jì)小組共同參加。指導(dǎo)老師和其他設(shè)計(jì)小組針對(duì)參加答辯的設(shè)計(jì)小組的設(shè)計(jì)成果分別提出問題。答辯分?jǐn)?shù)以指導(dǎo)老師的評(píng)分為主，其他各設(shè)計(jì)小組的評(píng)分為輔。學(xué)生準(zhǔn)備答辯的過程，是對(duì)自己在項(xiàng)目中所承擔(dān)任務(wù)的再次總結(jié)，有利于學(xué)生掌握設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問題，并且現(xiàn)場(chǎng)答辯又可以鍛煉學(xué)生的表述能力及即時(shí)分析能力。同時(shí)把其他各小組引入答辯環(huán)節(jié)，也有利于不同設(shè)計(jì)小組設(shè)計(jì)成果的共享。

三、結(jié)束語

本文提出的CDIO工程教育模式下測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)的改革，希望通過綜合課程設(shè)計(jì)打破傳統(tǒng)分散式的單一課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式，更好地融合“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)行”的指導(dǎo)思想，同時(shí)使學(xué)生通過綜合課程設(shè)計(jì)具有一定的創(chuàng)新性、主動(dòng)性、多樣性，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力與理論運(yùn)用能力，給學(xué)生提供一個(gè)分析、研究、設(shè)計(jì)、解決實(shí)際工程項(xiàng)目的一系列較完整的學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程。通過綜合課程設(shè)計(jì)的改革，使學(xué)生成為綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)中的主角，而教師則在教學(xué)活動(dòng)中起向?qū)Ш驮u(píng)估的作用。

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基金項(xiàng)目：本文為唐山學(xué)院教育科學(xué)研究基金項(xiàng)目《測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)核心課程綜合課程設(shè)計(jì)》的階段性成果之一。

作者簡(jiǎn)介：劉志剛（1979-），男，河北唐山人，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)，智能控制。

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