基于CDIO模式的“自動控制原理”課程教學實踐選擇

張曉丹

（北華大學電氣與信息工程學院 吉林 132013）

2018年4月，教育部印發《高等學校人工智能創新行動計劃》指出：“高校處于科技第一生產力、人才第一資源、創新第一動力的結合點，在人工智能基礎理論和自然語言理解、計算機視覺、多媒體、機器人等關鍵技術研究及應用方面具有鮮明特色，在人才培養和學科發展等方面具有堅實基礎。”結合我國新工科建設的不斷推進，工科類高校的發展迎來新的機遇。“自動化控制原理”課程是工科專業涉及較為廣泛的一門專業基礎課程，在教學中如何打破傳統教學模式實現改革創新是提升此門課程課堂教學效果所要思考的重要問題。隨著現代教育教學模式的創新發展，CDIO工程教育模式已經融入到工科教學改革的過程中，將CDIO工程教育模式理念融入到“自動控制原理”課程教學中是增強課堂教學效果的重要途徑。

一、“自動控制原理”課程特點

“自動控制原理”是自動化專業的重要必修課程之一，其特點主要表現在理論性與抽象性相對較強，知識內容涵蓋的范圍較為廣泛，具有一定的深度及難度。此門課程能夠培養學生的抽象思維能力和邏輯能力，在學習過程中能夠利用自動控制理論的方法去分析及設計自動控制系統。根據此門課程的特點結合學生學習的實際情況，必須要進行“自動控制原理”的教學改革與實踐，要從解決學生學習的主觀能動性以及教師教學方法和手段、實驗實踐等全方位實施相應的舉措，有效提高教學效果[1]。

二、“自動控制原理”課程教學現狀分析

（一）學生對專業知識掌握深度不夠

“自動控制原理”是一門理論與實踐較為緊密，且相對難度較大的重要專業基礎課程。盡管隨著教學改革的要求此門課程的教學方法及教學模式在不斷改進，已經從過去的板書教學轉換成多媒體教學為主，但在實際的教學中仍然存在著一些問題。其中，課堂中缺乏與學生的互動性是主要問題之一，其主要原因是課程覆蓋內容較多，導致課程教學的時間較為緊張，所以與學生交流的時間相對較少。加之在應用多媒體教學之后，與傳統模式授課相比教師在授課過程中的速度略有加快，即使多媒體技術能夠使學生認知理解更為清晰，但由于課程內容相對抽象，學生對其掌握的程度表現一般，多停留在表面[2]。

（二）教學模式相對創新性不足

盡管CDIO工程教育模式理念等已經在工科學校的課程教學中不斷運用推廣，但是在“自動控制原理”課程的教學中應用的還是相對不夠廣泛，“自動控制原理”課程的教學模式相對較為單一。在課程教學過程中，往往專業教師更注重對學生的理論知識的講授，而對于學生的學習能力和創新意識的培養不足。同時，在應用教學模式開展互動教學的環節相對應用的較少，這在一定程度上影響了學生對專業知識的掌握程度。因此，如何將課程更好地結合專業特點，更有效地實施教學改革與創新，使授課模式適應不斷變化的課程發展需要，是“自動控制原理”課程教學改革亟待解決的重要問題[3]。

三、基于CDIO模式的“自動控制原理”課程教學實踐路徑

（一）根據學生特點采取個性化啟發式教學

在CDIO工程教育模式模式中包含了構思(Conceive)和設計(Design)兩個主要元素，“自動控制原理”課程教學恰恰需要培養主動思維的能力。由于此門課程相對難度較大，在實際授課過程中教師有必要掌握學生的特點及基礎能力，進而采取有針對性的對每章節知識進行細化講解，爭取保證每一名學生都能理解到位。同時，在授課中要多列舉一些應用實例，通過啟發式教學使得授課效果達到最大化。例如，講述“反饋控制的基本原理”時，可以從熟悉的生活實例和比較陌生的應用領域考慮，如對調節淋浴水溫和飛機飛行仰角等問題進行設疑，找到合適切入點，就很容易抓住學生好奇心，讓學生切實體會到自動控制與日常生聯系緊密[3]。

（二）強化理論與實踐相結合的培養體系

“自動控制原理”課程教學強調理論與實踐的有效銜接，同時更加強調學生工程意識和應用能力的培養。CDIO工程教育理念強調構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)四個要素為有機整體，培養學生理論與實踐能力的協同提升。因此，結合“自動控制原理”實驗教學的改革推進，在“自動控制原理”理論授課過程中強化理論與實踐并重的培養體系，通過CDIO的工程教育理念可以將理論課程與實踐課程深度融合，在教學體系、課程設計及實習實訓等環節高度協調統一，重點突出課程的實踐培養能力，培養學生設計思維廣度，可以實現課程效果最優化[4]。

（三）打造專業化教學團隊

完善教師隊伍建設是提高“自動控制原理”課程教學的重要途徑。隨著“課程思政”理念的推行，在專業教師隊伍建設過程中要將CDIO工程教育理念與“課程思政”理念有效融合，確立先進的教學理念，不斷改革教學內容和教學方法，促進教學質量持續提高，進而在人才培養方面取得標志性成果。同時，在教師培訓方面要不斷加強資金投入力度，通過專業化培訓提升任課教師的素質能力，進而提高課堂教學效果。此外，在配套實驗課程建設過程中要不斷更新教學思路，教師可以指導學生上網查詢相關文獻，分組進行選擇創新實驗內容，提高學生利用所學知識解決實際問題的能力。