基于CDIO和信息技術的機電一體化課程建設

董愛梅

摘? 要：該文提出了基于CDIO工程教育理念和信息技術的機電一體化課程的教學改革，從課堂教學內容更新、網絡教學平臺建設、課程信息化教學、考核方式改革等方面，探討了機電一體化課程的教學改革思路。將CDIO工程教育理念和信息技術應用到機電一體化課程教學中，增強了學生自學能力、解決問題能力以及團隊協作能力。

關鍵詞：CDIO? 信息技術? 機電一體化? 教學改革

中圖分類號：G642 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）02（a）-0129-02

CDIO培養模式是國際工程教育的創新型人才培養模式，CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implementation）、運行（Operate），CDIO工程教育理念是以此全過程為載體培養學生的工程能力，此能力不僅包括個人的學術能力，而且包括學生的終生學習能力、團隊交流能力和系統掌握能力。山東理工大學是一所以理工為主的多科性省屬重點大學，于2009年加入教育部CDIO工程教育模式研究與實踐課題組試點工作組后，將機械電子工程專業作為CDIO培養模式的試點專業。《機電一體化系統設計》課程是機械電子工程專業的主干專業課，將CDIO工程這一先進的教育理念應用于《機電一體化系統設計》課程教學中，對提高人才培養質量和提升教師和學生的信息技術應用能力具有重要意義。

為了適應CDIO現代工程教育培養模式，首先對機械電子工程專業培養方案和課程體系進行了修訂;其次用信息技術和科研成果對核心課程資源進行整合;最后對《機電一體化系統設計》課程從教學內容更新、網絡教學平臺建設、課程信息化教學、考核方式的改革等方面進行了實踐和探索。

1? 專業培養方案和課程體系的修訂

按照機械電子工程專業CDIO培養模式的整體規劃和創新設計，對機械電子工程專業培養方案和課程體系進行了修訂：以典型機電產品為載體，通過注重培養學生系統工程技術能力，尤其是項目的構思、設計、開發和實施能力，以及較強的自學能力、組織溝通能力和協調能力，吸收世界先進的工程教育理念，制定了機械電子工程專業CDIO培養方案;確定以設計為導向的課程體系。依據CDIO培養模式的這一核心思想，選定機器人等機電產品作為機械電子工程專業進行CDIO試點的項目對象，規劃了CDIO三個一級項目。分別設置在不同的教學學期，每個一級項目都是對學生某一方面知識和能力的鍛煉和考核。其中第III項目開設在第七學期，主要涉及到《機電一體化系統設計》等核心課程。

2? 課程改革實施過程

2.1 更新課程教學內容，精心設計教學方案

基于CDIO的培養理念，將《機電一體化系統設計》課程的教學內容進行更新，主要以典型機電產品——機器人等為例，講授機電產品設計中精密機械技術、傳感檢測技術、計算機控制技術、伺服傳動技術等，培養學生從《機電一體化系統設計》課程中獲得機電產品設計中機械模塊、傳感器模塊、計算機控制模塊、伺服傳動模塊等的設計能力，為CDIO中第III項目打下理論基礎。

教學方案對整個教學過程進行精心設計，對課程的知識點進行梳理，充分考慮各知識點之間的相互關系和內在聯系，打破原有的章節結構，規劃了50個知識點。對每個知識點的教學目標和認知維度等進行設計，提高每節課的授課效率。

2.2 開展網絡教學平臺建設，加強課程信息化

在學校網絡教學平臺上，充分利用網絡學習空間進行“教”與“學”的研究和實踐：（1）注重信息資源共建，近幾年該校承擔中等職業學校專業骨干教師國家級培訓和CDIO工程教育模式研究與實踐項目，課程組教師將在機電一體化課程的培訓方面積累的項目和教師的科研成果整合起來，全方位、多渠道共建課程資源;（2）開展協同備課、授課，形成課程建設合力;（3）充分發揮校園網優化教育信息流通功能，將課程資源、相關資料、課堂視頻教學、學生練習、課后輔導等教學環節包容進來，形成大容量、開放式學習環境;（4）利用網絡教學平臺發布課程通知、開展學情調查、布置批改作業、組織網上討論答疑等，開展網絡互動。靈活運用多媒體和網絡資源進行課程教學，探索學生掌握知識、提高技能、擴展思維的方法與途徑，培養學生解決問題的能力。

2.3 改變課堂教學結構，開展信息化教學

《機電一體化系統設計》是一門綜合性、實踐性很強的課程。在教學結構設計方面，探索基于目標導向的課程教學設計、在線與面授學習方式相融合，利用信息化技術構建課前、課中和課后3個階段教學結構，課前通過網絡教學平臺布置任務，指導學生正確高效利用信息技術和網絡資源，引導學生搜索資料和信息篩選，幫助學生利用網上學習資料，掌握更多獲取信息的途徑，提高自主學習能力。

課堂教學中注重學生創造力的培養和訓練，將“課堂教學”與學生“課外自主學習”有機結合。及時掌握學生課前知識的獲取情況，并對學生進行測評，針對學生的實際情況及時調整教學手段。例如，在第三章講授傳感檢測技術時，通過網絡教學平臺布置任務，讓學生查閱有關傳感器的資料，了解各種傳感器的類型和特點。課堂上先讓學生分組討論，教師再選擇幾種學生不太清楚的傳感器進行講解。課后學生動手做實驗，掌握傳感器的接線和應用;同時通過網絡在線交流和疑難解答，實現拓展提高。利用信息技術輔助教學，采用在線與面授學習方式相融合，逐步實現以教師傳統講授為主向學生自主學習為主的轉變，以課堂教學為主向課內課外學習的轉變，探索采用多種先進教學方法加強課堂教學。

2.4 改革課程考核方式

《機電一體化系統設計》課程采用信息化教學后，對傳統的終結性評價為主的考核方式也要進行改變。確定了課程考核方式改革方案和評價標準，學生的最終考核成績由網絡教學過程性考核評價、實操訓練與考核、解決實際應用課題情況、理論考試成績4個部分形成。除卷面理論考試考核學生理論知識掌握程度外，利用信息技術輔助教學，對學生在網絡教學平臺上參與課程的自主學習、答疑、討論、作業等進行跟蹤，全面評價學生平時對課程學習的付出，激發學生學習的主動性和自覺性。實操訓練與考試是在機電一體化教學實驗設備上進行設備操作、編程、調試等，考查學生動手能力。基于CDIO的培養理念，增設應用所學知識解決典型機電產品（機器人、自動化生產線等）的構思與設計能力的考核。這樣將考核過程精細化，除考核學生知識掌握程度外，也關注學生學習過程，全面評價學生自主學習能力和解決實際問題能力等。

3? 實施效果

將CDIO的培養理念和信息化教學結合起來，采取理論教學和實踐環節相結合、課堂教學與學生網上自主學習相結合，理論考試和過程考核相結合的創新性人才培養方案，對《機電一體化系統設計》課程進行改革和探索。實施后對學生進行了無記名問卷調查，96%的同學對該課程的教學改革比較滿意。認為對促進學生學習非常有效，學習效果和學習積極性大大提高，反映良好。同時實施此教學模式也加強了教師信息化意識，提高信息技術應用能力，完善、調整課程內容和教學方式，提高了教學質量。

參考文獻

[1] 顧佩華.重新認識工程教育：國際CDIO培養模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] 邸馗，籍亞玲，于瑞云，等.基于“卓越工程師教育培養計劃”的高等工程教育模式創新——以東北大學為例[J].現代教育管理，2016（1）：92-96.

[3] 趙碩偉.基于PLC課程的信息化教學實踐研究[J].職業教育，2016（2）：271.