基于CDIO理念的实践教学探索研究

王华丰

【摘 要】在CDIO工程教育理念基础上，以实际工程项目为载体，对项目进行层层分解成各个课程的子项，构成实验、课程设计等实践项目，形成专业的实践教学体系，同时加强实践环节对课程和项目的联系，更好地培养学生的工程素质、工程实践和团队协作等能力。论文在分析应用型本科实践教学目前状况的基础上，以电气工程及其自动化为例通过多个贴近工程实际的项目进行了项目分解，初步建立了各个课程实践教学的设计，并进行实践，该实践取得了较好的效果。

【Abstract】Based on the CDIO engineering education concept， this paper takes an practical engineering project as the carrier， decomposes the project into the sub-items of each course layer by layer， and forms practical projects， such as experiment and course design， so as to form a professional practical teaching system. At the same time， it can strengthen the relationship of practice links to courses and projects， and better cultivate students' engineering quality， engineering practice and teamwork ability. Based on the analysis of the current situation of practical teaching in application-oriented undergraduate courses， this paper takes electrical engineering and its automation as an example to make a project decomposition through a number of projects close to the actual situation of the engineering， and  initially establishes the design of practical teaching in each course， and carry out  in  practice， and  the practice has achieved good results.

【关键词】CDIO;实践教学;工程能力

【Keywords】CDIO; practical teaching; engineering ability

【中图分类号】G642                               【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）01-0103-02

1 引言

应用型本科教育的培养目标是以解决生产、管理、服务等现场问题为主的应用工程师，其培养的突出特征是既需要扎实的理论基础知识，更要突出以能力为本的工程师能力培养与训练，提高学生的综合能力和素养，并注重学生解决问题的实践能力和创新能力[1]。

CDIO以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO的核心理念是可以充分利用课程教学、自主学习的条件，在尽可能地接近工程和科研实际，让学生在工程实践环境中以实践的方式学习，尽可能地模拟参与工程的构思、设计、实现和运作过程，使学生对工程具有全面的认识，从而达到CDIO培养大纲中工程毕业生能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面的目标[2]，更好地满足社会对学生工程技术人才的要求。在实际的教学设计中，可以将依附于理论教学中的分散的实验课和课程设计等实践教学环节加以高度集中，形成分层次、分阶段、分步实施和循环设置的实践教学环节，使学生能在做中学，增强学生的主动学习性，以达到人才培养的目标。

2 应用型本科实践教学体系现状

应用型本科教育中，实践教学作为教学过程的重要环节，是培养学生工程应用能力的重要手段[3]。目前，应用型本科院校在实践环节教学的教育思想上，虽然在近几年来在实践教学上的重视程度大大增强，但是传统高校的重理论轻实践的观念仍然存在，实践教学地位有待进一步提高，在教学体系上，实践教学常常被当作理论教学的附属物，缺乏实践教学体系的独立性，课内实验和课程设计不论是在教学内容设计上还是课堂教学上都被看作辅助理论学习理解而存在，因此，前后课程关系实验、课程设计内容都是孤立存在的，相互之间基本没有联系。实验、课程设计等实践环节在教学内容的设计上基本与工程、教师科研等实际应用相脱节。毕业设计当作理论知识的综合应用检验，学生实践为掌握理论教学而设置的现象普遍存在。由于教学內容的孤立和脱离工程实际，学生缺乏对实践课程的探索兴趣，学习的积极性不高，教师在教学上缺乏采取有效的教学手段和教学载体，教师与学生的互动性较差，导致实践教学和学生的工程素质培养很难符合社会对人才的实际需求。因此，根据应用型本科人才培养目标和特点，必须积极探索应用型本科实践教学的规律，将实践环节作为培养学生工程能力和工程素质的重要途径，构建与理论教学相互联系又相对独立的，由实验教学、课程设计、专业实习、科技竞赛与科技创新活动、毕业设计（论文）等主要实践教学环节组成的实践教学体系。

3 以CDIO为理念的实践教学体系设计

借鉴CDIO工程教育标准结合专业的培养目标和企业、社会的发展需要，以工程实践和创新能力培养为根本，培养学生产品设计和开发能力和技术管理为主线，分析并确定由基本实践能力、专业实践能力、工程实践创新能力、创业和社会适应能力组成的专业能力和素质要求。重视培养学生的工程实践和创新能力，分析高级应用型人才培养的实际，制定将实践教学与工程实践集于一体的教学体系。一体化的实践教学以能力培养为本位，以综合性的工程实践项目为骨干，将课程实验、毕业设计、课程设计、实践实习等课程内容有机整合，完成学生的专业工程实践能力、职业素养等培养要求。

结合应用型本科培养目标，在专业中设立合适数目的具有典型意义、贴近实际的工程项目，将工程项目内容分解在学生的课程实践体系中，将以课程为体系实践环节中的分散的子项目构成整体的工程项目，以探索性的方式促使学生完成各个子项目的实验、课程设计等内容，从而在整个培养计划中完成一定数量的贴近工程实际的项目。以电气工程及其自动化专业为例，根据专业方向和专业培养目标，结合工程实际案例和科研案例设定5～6个一级项目，要求一级项目中包含内容涵盖不同的专业技术方向。以“恒压供水控制系统”为例，说明其实践体系的建立和设计过程，在该项目中以多台电机的向水箱供水的控制系統作为一级项目，由此根据工程需要分解成传感器部分、智能单元部分、执行机构部分和控制器设计部分，传感器部分、智能单元部分、执行机构部分和控制器设计部分实现则是包含在《传感器检测技术》《电机与拖动基础》《计算机控制技术》《电气控制与PLC》等课程的实验、课程设计中。

针对专业课程和专业基础课程的实践环节，在基础课程上设置同样具有针对性的，与一级项目内容紧密相连的实践环节，比如在传感器技术中的“压电传感器的动态响应——液位测量”实验，需要先期了解桥式电路和放大电路，因此，在《模拟电子技术》课程中设置“压电传感器放大电路设计”和“应用实验——液位监测及控制电路计”实验，作为传感器技术课程实验环节的实验基础。

在这种实践环节的教学模式设计上考虑了素质教育的培养，通过对每一个项目的考核和评价，通过答辩的环节注重学生对诚信和实干的培养，通过小组形式和工程的整体性设计培养学生的个人能力、团队能力和组织协调能力。由此可见，这种自成体系的实践环节设计的课程内容包含了对学生理论知识掌握、工程素质的培养、职业道德、责任感及终生学习能力培养等的各种教育集成。

由上述可见，根据专业的培养目标和工程应用型人才的需求以及结合专业培养的侧重方向，专业总体上设置5～7个典型性，知识面涵盖尽可能广的工程一级项目，在项目基础上进行实践环节的分解，形成不同课程的综合性、设计性实验和课程设计等实践环节。每个项目在每门课程中形成的综合性、设计性实验和课程设计以及少量的验证性实验构成该课程的实践主体。

在验证教学过程中重视对实践环节的考核和评价，每一个综合性实践环节的学生成绩必须有三方面组成：第一，实验或课程设计完成的实物进行评价和验收，占总成绩的50%;第二，实验或课程设计报告，必须具有完成过程描述和分析，占成绩的20%;第三，每个综合性和设计性实验必须进行小组答辩，占成绩的30%，以此来培养学生团队协作、创新和语言组织和表达能力。

在重视课内实践环节教育的同时，积极鼓励学生将对项目的探索学习应用在课外学习和创新上，实现课内的实践环节向课外的延伸和发展，全面培养学生的探索精神和创新能力。笔者所在专业通过将单片机开发板发放给每一个学生，鼓励学生组成小组进行项目探索等方法，取得了较好的成绩，学生在省市级以上的大赛上和专利申请等方面的成绩得到了大幅进步。

4 结语

工科类课程的实践环节基本上是实战性很强的，结合理论与实践，边学边做是一种快捷的学习方法，所以在教学中始终坚持“做中学”的原则。一边加深学生对理论的理解，另一方面增加学生对课程学习的兴趣，提高学生对专业的了解，形成学生在学习过程中层层深入的探索兴趣，以及最终完成工程项目的成就感。

这种实践教学方式有助于打破课程的实践环节只局限于为学生加深理论认知服务的横向作用，提高了实践课程的纵向联系，即课程的实验与课程设计等环节在整个专业培养中不再是一个孤立的实验，而是整个培养计划中的有机组成部分，突出和提高了实践环节在整个培养计划中的作用，符合应用型本科的培养方式和培养目的。

【参考文献】

【1】夏建国，刘晓保.应用型本科教育：背景与实质[J].高等教育工程教育研究，2007（3）：92-95.

【2】陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）：81-83.

【3】顾佩华，李昇平，沈民奋，等.以设计为导向的EIP-CDIO创新型工程人才培养模式[J].中国高等教育，2009（Z1）：47-49.