基于CDIO模式電氣控制技術課程教學改革與探索*

張東虞 陳鵬宇

（1.銅仁學院大數據學院 貴州銅仁 554300；2.銅仁富華房地產開發有限責任公司 貴州銅仁 554300）

引言

電氣控制技術是自動化及相關專業的核心專業課程，該課程主要通過實訓課程培養學生的操作能力為核心，提高學生對實際工程項目中的電氣安裝、分析及設計能力。如果采用傳統重理論，輕實踐的教學模式，勢必造成學生動手能力欠佳，不利于學生的創新能力的培養，也會導致學生在就業后無法完成工作中的實際操作需求[1]。

為了培養學生的主動性、實踐性，教師可將課程與工程學習能有機結合起來，將電氣控制技術該門課引入CDIO 工程教育理念。CDIO 是以產品研發到運行的生命周期為載體，代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）。

將電氣控制技術這門課程借助CDIO的教育理念，以項目驅動作為教學手段，將理論課程滲透到實際的工程項目中去[2]。學生以團隊合作的方式，依托銅仁學院每學期開展的項目課程為任務，讓學生共同完成，從而培養學生的團隊協作精神、自主學習和實際操作的能力，以及創新精神。并結合銅仁學院的辦學理念，融合培養目標能力結構框架的指導思想（圖1）。構建應用型本科培養目標，將理論講授與實踐教學有機地結合起來。

一、CDIO模式課程體系的構建

該課程體系的構建必須滿足專業技術的社會需求，了解工廠企業典型工作任務所需的能力，通過修訂教學方案和大綱，初步確定該課程內容包含7個工作項目，分別是三相異步電動機的單向啟動控制、三相異步電動機正反轉控制、三相異步電動機的減壓啟動控制、三相異步電動機的調速與制動控制、直流電動機的電氣控制、典型機床電路分析與故障檢修、電氣控制系統的設計。項目基本內容如表1。

教師在設計課程項目時，要結合實際生產中經常可以見到和使用的電氣設備，并讓學生從項目中了解實際應用中的電氣設備的工作原理及功能，并將傳統的理論知識與項目元素有機結合，讓學生從項目中體會到專業課程的重要性。

二、CDIO教學項目的開發過程

表1 項目基本內容

圖2 CDIO教學項目開發過程

通過不同階段的深入學習，學生能自主查閱資料和文獻，了解目前國內外的行業動態和進展，并在老師的指導下逐步完善自己的構思，并接受每個控制節點（見表2）的質量驗收[3]。

三、項目研究思路

1.實踐項目選題的確立

通過對CDIO工程特點的分析和總結，制定符合其特點的實踐項目，每個項目之間內容及難度的銜接需要遵循循序漸進的特點，并且實訓項目的確定一定要與實際工作的典型工作任務相結合，能解決實際的工程問題，提出有效的解決方法和思路，從而提高學生學習的主觀能動性和創新性。

確立完整的實訓項目任務主要從理論分析、可行性分析、工程實際應用等方面入手，內容從基礎的應知應會到實訓綜合能力再到項目創新三個遞增階段進行設置，并且還要將本行業的行業標準加入教學環節中，讓學生更加全面系統地了解現代工業的發展[4]。

2.合作式的課堂教學組織

電氣控制技術課程的課堂教學采用團隊合作式學習的運作模式。

表2 控制節點

（1）準備階段

團隊合作教學模式首先要創設合適的合作學習情景。例如，教師在講授一個新的電氣控制項目之前，應事先要求學生對電路系統的功能、電路組成，使用環境及可行性分析等內容通過網絡信息平臺自行查閱資料進行了解。而教師采用基礎內容課堂直接講授，拓展內容留給同學課外自學，提高獨立思考和解決問題的能力。

（2）合作階段

教師在課堂中的主要任務是對學生在實訓過程中遇到的困難及故障的排除給予指導，在學生設計項目的過程中給予啟發和支持，并有序地組織教學活動。

近日，南安普頓大學一項新的研究發現，居住區周圍快餐店的數量對于生活在這里的兒童的骨骼發育有一定的影響。

學生之間的合作分為組內合作和各小組之間的合作，組內合作要明確每個成員的分工，小組之間要積極互動，在合作階段要不斷激發解決問題的動力，保持積極主動的學習態度。

（3）評價階段

當學生通過自己的努力完成了實訓項目，對整個項目的評價尤為重要，該課程主要通過小組互評、個人評價、教師評價三方共同完成，在評價的過程中不僅僅只針對結果進行評價，在整個實施過程中進行過程評價，這樣的過程化評價體系更能體現學生的綜合素質。

3.教學要點

（1）更新教學理念

“以工作過程系統化為導向的教學理念”，讓學生置于工作情景的教學環境中，全身心投入在整個以工作為導向的教學過程，真正做到“做中學、學中做”，在這樣的學習情景中提高動手能力及設計創新能力。

（2）制定教學目標

教師將《電氣控制技術》課程按照項目制定教學目標，教學目標必須將理論知識體系與實踐工程應用體系有機結合起來。如三相交流電機的降壓原理為學科理論體系，在教學過程中需要教師采用理實一體化的模式講解降壓理論原理以及工程應用知識。

（3）構建網絡信息平臺

建立以工作過程為導向的網絡信息平臺，把課程項目、任務及工作中的應用案例上傳到網絡信息平臺，學生課前網上預習，師生網上互動學習。

（4）建設實訓室

購買項目課程中需要的大部分實訓教學設備，采用理實一體化+網絡信息化的混合教學模式組織教學，如在講授三相電動機正反轉控制電路項目時，以學科理論體系的教材只會講授圖中的電氣控制原理圖，學生學完后也不會安裝，調試，設計電氣控制柜。

而以工作過程系統化為導向的教學及實訓教學，就需要學生從電路的控制原理入手，學會電機的正轉電路設計、反轉電路設計，安裝、調試以及故障測試與維修，從而真正掌握整個項目的設計及安裝調試過程。通過基礎電路的學習起到舉一反三的效果，為以后的項目課程設計做前期準備。通過以工作情景模式的實訓教學，真正地提高了大學生的工程設計、安裝調試及維修的能力。

（5）結合項目課程

教師可以結合銅仁學院每學期的項目課程提出任務要求，布置項目任務，學生自行組成團隊，根據任務要求，自主設計電路，并安裝調試電氣控制電路。

學生通過分析項目任務、制定項目技術路線、設計電路、安裝電路、調試電路、優化設計方案等一系列的訓練。潛移默化地形成了工程設計的意識。

結語

《電氣控制技術》課程依托CDIO教育理念，結合銅仁學院應用型本科的教學目標，通過對課程進行項目化改革，將理實一體化應用于教學中，使學生基本能達到“通原理、融實踐、能設計、悉調試、懂故障、會維修”的教學效果。同時也為學生在就業后，更快地適應工作環境提供了有力保障。今后我們將進一步深化該項改革，培養社會需求的、與國際接軌的現代化綜合性工程技術人才。