基于CDIO+创新班+学科竞赛的电工 技术实训改革探索

胡艳丽　伍龙　刘团结　聂文艳

【摘   要】   在创新创业教育理念背景下，依据应用型本科人才培养定位，对电工技术实训的课程目标、项目内容、课程创新、课程考核、教学效果等方面进行分析，对传统教学模式进行改革，提出了基于CDIO+创新班+学科竞赛的创新培养模式，并与课程思政相结合，培养社会和现代企业所需的具有工匠精神的技能型多元化人才。

【关键词】   CDIO;课程思政;学科竞赛;创新班

Exploration on the Reform of Electrician Technical Training Based

on CDIO+ Innovation Class + Discipline Competition

Hu Yanli， Wu Long*， Liu Tuanjie， Nie Wenyan

（Huainan Normal University， Huainan 232038， China）

【Abstract】    In the context of the innovation and entrepreneurship education concept， according to the applied undergraduates cultivation orientation， the analysis on the course objectives， project content， course innovation， course assessment and teaching effect of electrical engineering training as well as the reform of traditional teaching modes are explained. On the above basis， the innovation training mode based on CDIO+ innovation class+ discipline competition is proposed， which is integrated with ideological and political courses to cultivate diversified talents with craftsman spirit needed by society and modern enterprises.

【Key words】     CDIO; curriculum ideology; discipline competition; innovation class

0     引言

实训、实验等实践类课程是理论联系实际的主要桥梁，也是高校培养创新应用型人才的重要途径。培养优秀的能够适应时代发展的高级技术工程人才，应该转变实践教学理念，对实践类课程进行改革[1]。随着社会对多元化工科人才的需求，作为工程教育改革最新成果的CDIO教育模式已经被越来越多的实践类课程作为教学改革的方向。电工技术实训课程内容全部以工程项目的形式开展，重在过程考核，从而培养工程创新和分析解决问题的能力。实训课程组教师针对学院电气工程及其自动化等四个专业的特点，改革实训模式，在CDIO的基础上，突出技能、沟通、创新、团队合作等能力的培养[1]。成立创新班，面向实训课程中的优秀学生进一步深入培训，最终将被选拔参加学科竞赛。创新班和学科竞赛的引入，拓宽了学生的知识构架，同时为教学质量的监控提供了有力支撑。

结合淮南师范学院机械与电气工程学院自动化类专业人才培养的现状，采用CDIO+创新班+学科竞赛相结合的教学模式，重新构建电工技术实训课程构架，扩大了学生创新创业训练和学科竞赛的受益面[2]。

1     传统教学存在的不足

电工技术实训课程是学院四个专业的必修课，是在电路、电机学、电气控制与PLC等课程的基础上开设的，理论和实践紧密结合，突出实践部分。实训课程组目前有7位教师，均通过了电工三级职业技能鉴定，并获得学校双师双能型教师认定，4名教师有企业工作经历。五年来，经过课程组教师认真探讨和借鉴其他高校的实训经验，该课程目前已形成较为完善的课程体系，已有1250名学生成功参加实训（表1）。但由于机械和轨道都是新开专业，电气和自动化两个专业办学历史也短，在教学过程中对传统教学模式依赖性强，还存在一些突出问题：教学计划、教学内容不够具体;课程知识连贯性不够好;实训项目工程性不强、创新性不够;课程考核形式单一等。

1.1   课程目标不明确

传统电工技术实训课程教学大纲没有列出课程目标与毕业要求二级指标点支撑关系，教学内容系统性不足，无综合性项目。比如：低压电器实训、测量电路安装实训、PLC编程实训、触摸屏编程实训，目前授课是按这四部分内容独立实训，而对内容之间综合案例讲解较少，导致学生难以形成对课程知识的系统性掌握。

1.2   案例教学不足，创新性不够

电工技术实训课程的实践应用性较强，学习该课程的主要目的在于应用。但是，传统实训教学开设的实训项目以实训指导书的知识点独立开设，比如：电气控制、测量电路安装、可编程控制器、触摸屏组态控制技术四个项目只针对各自知识点开展实训，和工程案例及竞赛案例相结合的实训项目较少。

1.3   课程考核形式单一

传统课程考核采用的考核方式为两个成绩的结合，即平时和期末成绩各占50%，平时成绩根据作业、考勤、课堂操作表现、实训报告等指标综合判定，期末考核为理论考试和答辩环节。通过近几年情况来看，此种考核方式期末考试所占比例较大，过度侧重于实训相关的理论部分，忽略了学生在实训中的过程考核，即忽略了過程中的能力考察，导致许多实训报告抄袭、考前理论突击等问题，学习兴趣不高。

2     基于CDIO理念的教学大纲修订

2.1   明确课程目标

以淮南师范学院电气工程及其自动化专业为例，根据该专业人才培养方案以及新形势下社会对专业人才的需求，结合近年来教学反思和CDIO理念[3]，针对原实训大纲进行修订。在2019版新修订大纲中增加课程目标与毕业要求指标点的支撑关系，部分内容见表2。

2.2   增设综合实训项目

根据实训课程目标要求，在旧版大纲中的实验项目基础上进行修订，在原来“可编程控制器实训”（2课时）和“触摸屏组态控制技术实训”（2课时）项目基础上，增加“基于PLC和触摸屏的三相电机延时联锁正反转控制”（4课时）;在原来“电气控制实训”（2课时）和“测量电路安装实训”（2课时）项目基础上，增加“三相电机联锁控制的测量电路实训”（4课时）;同时增加了竞赛类项目。在原项目中，学生1人一组，新增的综合性实训项目要求学生2-3人一组，学生可以在掌握原项目要求的设计、编程、通讯基础上将知识点进行融合，不仅锻炼了技能，而且增强了沟通、创新、团队合作的能力。

2.3   完善课程考核标准

根据CDIO模式，实训的考核重心在学科知识和实践技能环节[4]。

除了针对课程中安排的相应教学内容进行考核，同时也针对沟通、表达、团队建设等能力进行考核[5]，这种考核对学生未来的成长非常重要。项目完成后要进行测试、答辩打分，可以由指导老师或其他项目组学生模拟甲方客户，对项目进行验收。课程成绩由过程考核和期末考核成绩组成，过程考核比例由原来的50%增加到70%，期末考核比例由原来的50%降低到30%，即考核成绩=过程考核*70%+期末考核*30%。

过程考核评分标准进行了完善，其中学科知识（项目设计能力、课堂表现、线上学习）占45%，职业素养占15%，团队合作占20%，创新能力占20%;期末考核100分，包括期末考试（50%）和期末答辩展示（50%）。

2.4   网络学习平台建设

学校拥有网络课程平台，电工技术实训课程依托该平台建立了在线学习平台，开设的内容有：课程预习要点、预习视频、PPT、现场录制演示视频、课程讨论、课程通知、在线测试、在线作业、课堂活动等。课程网络平台的建设使课堂内容在课外得以延伸，在时间和空间上为学生提供便利。由于学习过程系统都有记录，因此可以为教师对学生的过程性考核提供依据。

3     融合CDIO工程理念+创新班+学科竞赛的教学改革理念

针对学院自动化类专业的现状和应用型本科专业“工匠精神”的人才培养模式，电工技术实训课程将CDIO工程理念、创新班和学科竞赛进行了融合[6]。该模式下，以项目的形式开展实训教学，学生分组参与到教学过程，发挥其主体性作用。教师对学生实训过程进行监督，并给予指导，充分发挥其主导性作用。实训项目完成出色的学生，被选入到创新班进行深入学习。创新班培训时间为4-6个月，期间经过多次考核，综合各次考核结果，从中选拔优秀学生申报校级、省级和国家级大学生创新创业项目，并按照学生特长择优组队参加各类学科竞赛。这种模式下培养的学生也为开展其他实训课程、开展专业课程设计和毕业设计奠定良好的基础。融合CDIO+创新班+学科竞赛的培养模式如图1所示。

3.1   基于CDIO工程理念的实训教学实施

电工实训教学依托“西门子杯”等竞赛项目，培养学生处理硬件、软件、调试等问题的能力，并将责任意识、工匠精神、职业素养、创新精神和服务社会的家国情怀等思政元素融入其中，基于CIDO理念的实训教学实施过程如图2所示。项目中以单部六层电梯为载体，让学生完成系统的方案设计、原理图纸、PLC和WINCC程序设计、项目调试和优化、实训报告撰写、实训汇报和答辩等环节。教师布置实训项目，学生组建团队，制定计划并实施，教师进行过程指导和监督，并进行评价和总结。项目实施过程中，团队成员在教师的指导下进行完善，并讨论优化方案，最终使项目参数达到最优。项目完成后，向指导教师进行汇报，教师总结评价后选择优秀案例进行表彰与分享。将CDIO工程理念加入实训教学，在提高学生技能的同时，使学生的职业素养大大提高[7]。

3.2   创新班和学科竞赛融入实训的教学模式实施

3.2.1   开办创新班，发挥传帮带作用

创新班是机械与电气工程学院开展的第二课堂活动，是电工技术实训等课堂教学的延伸[8]。创新班的学习内容是课堂知识的拓展，比如电气控制与PLC课堂所学是S7-200 PLC，创新班在此基础上开设S7-1200PLC课程，使学生丰富知识、开阔视野，更有利于创新精神和实践能力的培养。教师在进行电工技术实训教学时，积极指导，认真观察，选拔动手能力强、编程逻辑强的学生进入創新班进一步深入学习。创新班成绩优秀者颁发“优秀学员”证书，同时为协助老师上课的创新班竞赛学生择优颁发“优秀助教”证书。这种团队模式不仅为学生提供知识互补的交流平台，还可以促进学生间“传帮带”精神的发挥。

3.2.2   融入学科竞赛，培养多元化人才

课程组教师在实训课堂中加入实际工程案例，比如将西门子杯中国智能制造挑战赛单部电梯赛题分解成小项目进行实训。该赛题考察学生的PLC逻辑编程及触摸屏编程能力，分解的子项目有：开关门控制实训、启停控制实训、运行监控实训等，学生实训时选取其中一个小项目进行PLC编程并进行调试，通过仿真模型观察电梯运行状况，并能够WINCC实时监控。新增项目相比其他项目难度加大，在大纲中作为选修实训项目，但选修该项目的学生学习兴趣很大，课堂上没能实现全部功能，会利用实验室开放时间去完成，西门子杯竞赛往届获奖学生作为课程助教进行指导，形成“以老带新”的模式。这种以赛促学的教学方式，将大赛中要求学生解决的工程问题引入教学，让学生模拟工程师身份进入到工作角色[9]。

4     课程改革成效及评价

经过几年的努力，融合CDIO+创新班+学科竞赛的课程改革模式，实现了实训教学与创新创业活动的无缝对接。学生经过实训环节的动手实践和创新班的集中培训，获批国家级创新创业项目8项、省级20项、校级21项。学生参加技能和科技竞赛活动获得省级及以上奖励93项，其中A类竞赛国家级特等奖1项、一等奖7项、二等奖和三等奖共6项;华东三赛区特等奖9项，一等奖19项。培养的学生就业质量高，已有多名创新班学生成功实现创业梦想。

为全面深入了解课程改革效果，便于及时总结经验，对2018级两个专业的学生进行问卷调查，学生也对此次调研给予了积极配合，参与人数120余人。调查问卷主要包括学生对基于CDIO+创新班+学科竞赛的课程教学模式、内容安排、作业情况、线上教学资源、教学效果等方面的满意度，下一步教学改进建议等。

通过对调查问卷总结，93.22%的学生对课程整体评价等级为“优秀”，6.78%的学生评价等级为“良好”。学生认为通过这样的学习模式，锻炼了自己分析和独立解决工程问题的能力，希望多增加创新班学生人数，多增加竞赛案例融入项目中。课改无止境，课程组将积极探索更好的方法，从而全面提升学生综合能力，使教学改革取得更好效果。

5     结语

电工技术实训课程改革中，基于CDIO+创新班+学科竞赛的创新改革模式，让学生在学习专业理论知识的基础上进行项目实训，强化学生的技能、沟通、创新、团队合作能力的培养。课程组对改革运行模式进行全面优化，用工程思维方式引导学生，开办创新班，融入学科竞赛，培养创新型工程技术人才及工匠精神等职业素养，弥补了传统教学模式存在的不足。

[参考文献]

[1] 张朋，吴言宁，陈绵锐.CDIO理念在材料物理基础课程中的应用[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2018，18（4）：112-116.

[2] 伍龙，苗磊，黄凯峰.新工科下单片机课程混合式教学模式改革探索与应用[J].淮南师范学院学报，2019（1）：132-136.

[3] 李亚兰，王焕友，黄铁铁，等.CDIO理念对电工电子实训教学方法改革的启示[J].湘南学院学报，2013，35（5）：93-95.

[4] 杨毅刚，宋庆，唐浩.工程教育专业认证与CDIO模式异同分析与相互借鉴[J].高等工程教育研究，2018（5）：45-51.

[5] 王荣杰，陈美谦，周海峰.基于CDIO教育理念的数字电子技术课程教学模式重构[J]. 航海教育研究，2015，32（1）：58-60.

[6] 李雅静，李杰，刘芬 . 基于 CDIO 理念的模擬电路课程教学改革[J].天津职业技术师范大学学报，2017（2）：45-47+52.

[7] 林诚，余晓.基于CDIO理念下的体育教育训练学专业创新人才培养方案研究[J].商丘师范学院学报，2020，36（6）：101-105.

[8] 李源源. CDIO工程教育模式的实施策略研究[D].大连：大连理工大学，2018.

[9] 周璇. 基于TCISCEAM-CDIO计算机类应用型人才培养模式的实践研究[D].长春：长春师范大学，2017.