CDIO模式在自动控制原理教学中的应用研究

刘洋

摘要：CDIO是近年比较流行的一种工程教育模式，在教学过程中引入工程案例，以工程教育认证为导向，在教学工程中侧重构思、设计、实现和操作四个方面的能力培养。CDIO以学生为主体，结合具体的工程项目，以培养学生掌握工程实践的基础知识、综合创新能力、团队合作能力等为导向。本课题组吸收CDIO教育模式的精华，将CDIO模式重新进行整合降低相应的难度引入到自动控制原理及系统教学中，对整个课程教学的培养模式作了较为深入的改革和探索。

关键词：CDIO；自动控制原理；教学改革

一、原有教学中存在的问题

自动控制原理课程理论性强，内容抽象和高等数学有密切的联系，要求学生有一定的基础，学生学习过程中比较困难。在教学中多年来一直沿袭前苏联的教育模式，以教师为主体，注重知识点的讲授，轻视对学生能力的培养。原来的教学过程分为四步：首先讲授理论然后是实验验证，接着是课程设计最后是实习环节。各个环节彼此独立，和工程实践联系很少。导致学生错误的认为这门课程只是讲授各种算法和稳定性分析，在工作中应用不多，在教学体系上缺乏工程教育思想的指导，导致理论和实践相脱离。学生感到枯燥乏味，缺乏学习的积极性和自主学习的意识。这些都是本课题所要解决的问题。

二、本课程的研究目标

以工业自动化的专业认证为目标，以培养“理论+技术实践+创新设计”的工程技术人才为宗旨，以自动控制理论为依托，以尽可能接近工程实际综合设计项目为载体，将构思、设计、实施和运作的概念融入到教学中，重新整合教学模式，使学生得到全面的训练和提高。

三、研究内容及创新之处

（1）改革教学体系结构，教学内容以项目为载体，项目必须来源于生产实际，所选项目包括自动控制理论的基本知识点，以及工程实践中的专业规范和企业接轨。通过精心选择的项目将课程体系系统的结合起来，所有需要学习和掌握的内容都围绕项目设计这个核心，并与这个核心融合在一起。具体安排为：每周教授3学时提纲式教学（提出问题和解决问题的总体思路）；每周1学时的讨论课（通过典型案例深化基本概念、理论和方法）；每周实验室2学时实践与设计（根据任务设计方案、自行采购、研究与调试讨论）。

（2）实验课程改革

改变以往实验课程中以知识点为核心，学生根据实验指导书去验证的模式。我们培养的是应用型人才，实验过程应该培养学生的创新能力和解决问题的能力。在实验的设计过程中，教师选择一些小的项目，将学生分成几大组，由学生自己查阅资料，设计电路，完成实验，最后教师点评给出实验分数。教师根据知识点确定题目起到的是引领和指导作用，在实验过程中发挥学生的主导作用，通过实验学生能够发现问题，进而解决问题，达到了提高能力的目的，提高了学习兴趣，分小组也锻炼学生的团队合作精神。

（3）课程设计改革

根据改革后的人才培养模式、知识体系的要求和时间的限制，加大计算机仿真实验工作量（撰写报告，成果验收），分小组，以团队进行PPT答辩（合作精神，表达能力），选留“开放式问题”（独立思考，创新意识）。课程设计的主要目的是检验学生对本门课程的掌握程度，设计的题目有两种形式，一种是由教师和企业指导教师共同确定的题目，另一种是由学生自选，在设计过程中注重考查学生的构思、设计、实现等方面，通过课程设计推动学生学习系统建模、稳定性分析、计算仿真、信息检索等技能。教师通过技术研讨、方案研究等形式启发学生的创新思维。

（4）实训改革

聘请企业或行业的专家参与指导，根据职业院校的特点和学生的基础，我们制定了两种实训形式：项目实训和企业实训，项目实训是在教师和企业专家指导下进行的实训。将项目实训和理论授课结合在一起，不同层次学生的项目实训不同，均以解决问题、实现要求、掌握知识点为目的。考核成绩以项目的产品为依据。企业实训是在三年级完成所学课程后，实习之前，把学生送到企业，由企业按照员工的要求做一个项目，从设计、开发到交付，全面考核学生能否成为一个合格的员工。实训有效地提高了学生的自学能力、表达能力、团队合作和动手能力。

（5）课程改革的创新之处

我们把CDIO工程教育理念结合高职教育的培养目标，把自动控制原理专业课程与企业硬软技能深度融合，构建了高等职业教育专门人才培养模式（Speciality专业、Enterprise企业、Skill技能、Cooperation合作）、改革了教学体系结构、课程实验、课程设计、实训等环节，构建了各部分“板块式”的体系结构。每一部分课程都有3级项目作为该课程知识点的载体，按照集成化课程设计原则实施。行业、企业参与度高，具有可操作性。在课程改革过程中走访毕业生和企业对课程进行调研，分析自动控制原理这门课程在生产实践中的主要应用。根据调研结果，课题小组成员及相关企业人员组织研讨课改的具体措施，包括教学计划、教学大纲、课程实验、课程设计、课程实训等。

四、结束语

经过课程改革后本专业学生改变了以往的理论和实践脱节的问题，具备了从事工业自动化相关工作所需的自动控制原理知识的能力；具备本专业必需的分析、设计、试验、仿真等基本技能，具有熟练应用计算机的能力；具有追求创新的精神和意识；具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，了解对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的基础知识；具有一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力，以及在团队中发挥作用的能力；掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。

参考文献：

[1]林建.构建工程实践教育体系，培养造就卓越工程师[J].中国高等教育，2012，13（14）：15-17.

[2]钟金明，李苑玲.基于CDIO理念的工程教育实践教学改革初探[J].实验科学与技术，2009，7（6）：67-69.

[3]张秀玲，刘志新，马慧.基于CDIO教育理念的自动控制理论精品课教学改革研究与实践[J].教学研究，2012，35（3）：41-43