CDIO模式在自動控制原理教學中的應用研究

劉洋

摘要：CDIO是近年比較流行的一種工程教育模式，在教學過程中引入工程案例，以工程教育認證為導向，在教學工程中側重構思、設計、實現和操作四個方面的能力培養。CDIO以學生為主體，結合具體的工程項目，以培養學生掌握工程實踐的基礎知識、綜合創新能力、團隊合作能力等為導向。本課題組吸收CDIO教育模式的精華，將CDIO模式重新進行整合降低相應的難度引入到自動控制原理及系統教學中，對整個課程教學的培養模式作了較為深入的改革和探索。

關鍵詞：CDIO；自動控制原理；教學改革

一、原有教學中存在的問題

自動控制原理課程理論性強，內容抽象和高等數學有密切的聯系，要求學生有一定的基礎，學生學習過程中比較困難。在教學中多年來一直沿襲前蘇聯的教育模式，以教師為主體，注重知識點的講授，輕視對學生能力的培養。原來的教學過程分為四步：首先講授理論然后是實驗驗證，接著是課程設計最后是實習環節。各個環節彼此獨立，和工程實踐聯系很少。導致學生錯誤的認為這門課程只是講授各種算法和穩定性分析，在工作中應用不多，在教學體系上缺乏工程教育思想的指導，導致理論和實踐相脫離。學生感到枯燥乏味，缺乏學習的積極性和自主學習的意識。這些都是本課題所要解決的問題。

二、本課程的研究目標

以工業自動化的專業認證為目標，以培養“理論+技術實踐+創新設計”的工程技術人才為宗旨，以自動控制理論為依托，以盡可能接近工程實際綜合設計項目為載體，將構思、設計、實施和運作的概念融入到教學中，重新整合教學模式，使學生得到全面的訓練和提高。

三、研究內容及創新之處

（1）改革教學體系結構，教學內容以項目為載體，項目必須來源于生產實際，所選項目包括自動控制理論的基本知識點，以及工程實踐中的專業規范和企業接軌。通過精心選擇的項目將課程體系系統的結合起來，所有需要學習和掌握的內容都圍繞項目設計這個核心，并與這個核心融合在一起。具體安排為：每周教授3學時提綱式教學（提出問題和解決問題的總體思路）；每周1學時的討論課（通過典型案例深化基本概念、理論和方法）；每周實驗室2學時實踐與設計（根據任務設計方案、自行采購、研究與調試討論）。

（2）實驗課程改革

改變以往實驗課程中以知識點為核心，學生根據實驗指導書去驗證的模式。我們培養的是應用型人才，實驗過程應該培養學生的創新能力和解決問題的能力。在實驗的設計過程中，教師選擇一些小的項目，將學生分成幾大組，由學生自己查閱資料，設計電路，完成實驗，最后教師點評給出實驗分數。教師根據知識點確定題目起到的是引領和指導作用，在實驗過程中發揮學生的主導作用，通過實驗學生能夠發現問題，進而解決問題，達到了提高能力的目的，提高了學習興趣，分小組也鍛煉學生的團隊合作精神。

（3）課程設計改革

根據改革后的人才培養模式、知識體系的要求和時間的限制，加大計算機仿真實驗工作量（撰寫報告，成果驗收），分小組，以團隊進行PPT答辯（合作精神，表達能力），選留“開放式問題”（獨立思考，創新意識）。課程設計的主要目的是檢驗學生對本門課程的掌握程度，設計的題目有兩種形式，一種是由教師和企業指導教師共同確定的題目，另一種是由學生自選，在設計過程中注重考查學生的構思、設計、實現等方面，通過課程設計推動學生學習系統建模、穩定性分析、計算仿真、信息檢索等技能。教師通過技術研討、方案研究等形式啟發學生的創新思維。

（4）實訓改革

聘請企業或行業的專家參與指導，根據職業院校的特點和學生的基礎，我們制定了兩種實訓形式：項目實訓和企業實訓，項目實訓是在教師和企業專家指導下進行的實訓。將項目實訓和理論授課結合在一起，不同層次學生的項目實訓不同，均以解決問題、實現要求、掌握知識點為目的?？己顺煽円皂椖康漠a品為依據。企業實訓是在三年級完成所學課程后，實習之前，把學生送到企業，由企業按照員工的要求做一個項目，從設計、開發到交付，全面考核學生能否成為一個合格的員工。實訓有效地提高了學生的自學能力、表達能力、團隊合作和動手能力。

（5）課程改革的創新之處

我們把CDIO工程教育理念結合高職教育的培養目標，把自動控制原理專業課程與企業硬軟技能深度融合，構建了高等職業教育專門人才培養模式（Speciality專業、Enterprise企業、Skill技能、Cooperation合作）、改革了教學體系結構、課程實驗、課程設計、實訓等環節，構建了各部分“板塊式”的體系結構。每一部分課程都有3級項目作為該課程知識點的載體，按照集成化課程設計原則實施。行業、企業參與度高，具有可操作性。在課程改革過程中走訪畢業生和企業對課程進行調研，分析自動控制原理這門課程在生產實踐中的主要應用。根據調研結果，課題小組成員及相關企業人員組織研討課改的具體措施，包括教學計劃、教學大綱、課程實驗、課程設計、課程實訓等。

四、結束語

經過課程改革后本專業學生改變了以往的理論和實踐脫節的問題，具備了從事工業自動化相關工作所需的自動控制原理知識的能力；具備本專業必需的分析、設計、試驗、仿真等基本技能，具有熟練應用計算機的能力；具有追求創新的精神和意識；具有綜合運用理論和技術手段設計系統和過程的能力，了解對新產品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發和設計的基礎知識；具有一定的組織管理能力、較強的表達能力和人際交往能力，以及在團隊中發揮作用的能力；掌握文獻檢索、資料查詢及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法。

參考文獻：

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