CDIO工程教育模式下的測控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合課程設(shè)計研究

摘要：本文介紹了以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，在測控技術(shù)及儀器專業(yè)本科教學(xué)中開設(shè)專業(yè)綜合課程設(shè)計的改革探討，通過對綜合課程設(shè)計的教學(xué)模式進行研究與改革，詳細闡述綜合課程設(shè)計教學(xué)改革的具體措施。旨在開拓學(xué)生的思路，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性、主動性、合作性，提高學(xué)生綜合實踐的能力和創(chuàng)新設(shè)計的能力。

關(guān)鍵詞：CDIO；測控技術(shù)與儀器；綜合課程設(shè)計；教育改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）23-0096-02

一、前言

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）是近年來由美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)聯(lián)合創(chuàng)立的一種新的工程教育理念，并成立相應(yīng)的國際合作組織。CDIO教育模式與傳統(tǒng)的課堂教育有著明顯區(qū)別，其基本環(huán)節(jié)為構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運行，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。傳統(tǒng)的課程設(shè)計通常只隸屬于所屬課程，不同課程之間的銜接較差。學(xué)生做設(shè)計通常只局限于一門課程，學(xué)生設(shè)計的思維模式是以“參閱設(shè)計指導(dǎo)書—查閱手冊”的固定模式參考設(shè)計，設(shè)計的結(jié)果也往往流于形式，應(yīng)付了事。為此，以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，提出以工程實踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的機電綜合課程設(shè)計。測控技術(shù)與儀器綜合課程設(shè)計是不隸屬任何一門課程的課程設(shè)計，它涵蓋傳感器原理與應(yīng)用、測控電路、單片機原理、測控系統(tǒng)原理與設(shè)計等專業(yè)課程的理論知識，三四名學(xué)生組成課題小組相互合作并完成具有實際工程背景的項目，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地進行CDIO工程教育理念所提倡的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作的整體訓(xùn)練，加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，提高學(xué)生的實踐動手能力，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，進而增強學(xué)生的自信心。

二、CDIO工程模式下綜合課程設(shè)計的實施

制定綜合課程設(shè)計的選題要兼顧創(chuàng)新性、專業(yè)性、綜合性、實踐性。選題是整個綜合課程設(shè)計得以順利完成的重要環(huán)節(jié)，選題不恰當(dāng)不僅會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情，而且會降低綜合課程設(shè)計的質(zhì)量。指導(dǎo)教師在選擇綜合課程設(shè)計題目時應(yīng)緊扣CDIO工程教育理念，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐應(yīng)用能力作為根本。一方面由指導(dǎo)教師結(jié)合實際工程項目提出設(shè)計題目，或結(jié)合大學(xué)生各類設(shè)計競賽提出合適的課題；另一方面，也可由學(xué)生組成的設(shè)計小組根據(jù)小組討論和興趣點提出題目，由指導(dǎo)老師根據(jù)綜合課程設(shè)計的設(shè)計提出修改意見，改變學(xué)生在綜合課程設(shè)計中的被動模仿型的角色，變?yōu)楝F(xiàn)在的主動思考型。結(jié)合前續(xù)課程綜合課程設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括：系統(tǒng)總體設(shè)計、傳感器設(shè)計、接口電路設(shè)計、精度計算、程序編寫、仿真調(diào)試等部分。

綜合課程設(shè)計由于其自身較強的工程實踐性，特別符合CDIO工程教育理念倡導(dǎo)的“做中學(xué)”和“基于項目的教育和學(xué)習(xí)”。以CDIO理念為指導(dǎo)，綜合課程設(shè)計改變傳統(tǒng)的分散的教學(xué)模式，以小組為單位進行集中的教學(xué)模式進行選題—調(diào)研—設(shè)計—實現(xiàn)，最后每個設(shè)計小組集中答辯。具體步驟：

1.在第七學(xué)期末，指導(dǎo)老師向?qū)W生提出綜合課程設(shè)計的目的和要求，學(xué)生在充分了解綜合課程設(shè)計后，根據(jù)自己意愿進行分組，小組成員為3～4人。

2.設(shè)計小組成立后，首先進行課程設(shè)計選題的工作并利用2周時間進行調(diào)研討論，與此同時設(shè)計小組也可根據(jù)調(diào)研的結(jié)果提出自己感興趣的設(shè)計題目并交由指導(dǎo)老師審核。

3.各設(shè)計小組在第八學(xué)期初，提出總體設(shè)計方案和任務(wù)分配情況說明，每位同學(xué)提交自己承擔(dān)任務(wù)的設(shè)計方案和計劃。

4.利用2周的時間根據(jù)各自的設(shè)計任務(wù)生，利用AutoCAD、Matlab、Proteus仿真軟件、Keil C編譯軟件及protel等系列工具軟件完成課題中各個子模塊的硬件電路設(shè)計及軟件程序設(shè)計，以作業(yè)形式提交設(shè)計圖紙和綜合課程設(shè)計說明書。

5.答辯環(huán)節(jié)由指導(dǎo)老師和各設(shè)計小組共同參加，答辯環(huán)節(jié)分數(shù)由指導(dǎo)教師和不參加答辯的小組共同給出。答辯時，學(xué)生要闡述課題的設(shè)計思想、設(shè)計中碰到的問題和解決辦法，設(shè)計實現(xiàn)的過程以及個人在設(shè)計中所起的作用，并現(xiàn)場回答問題。綜合課程設(shè)計的成績由3個部分組成：設(shè)計成績、報告成績及答辯成績。設(shè)計成績由指導(dǎo)老師和同組同學(xué)共同給出，主要考核每位同學(xué)對設(shè)計題目的理解程度，根據(jù)設(shè)計題目進行調(diào)研和查閱資料的能力，學(xué)生在設(shè)計中的創(chuàng)新性、主動性、合作性的體現(xiàn)。課程設(shè)計成果包括：圖紙，設(shè)計說明書、軟件程序、仿真演示等，是各設(shè)計小組的最終成果也是評價各設(shè)計小組的設(shè)計質(zhì)量好壞的一項重要指標(biāo)。答辯環(huán)節(jié)由指導(dǎo)老師和各設(shè)計小組共同參加。指導(dǎo)老師和其他設(shè)計小組針對參加答辯的設(shè)計小組的設(shè)計成果分別提出問題。答辯分數(shù)以指導(dǎo)老師的評分為主，其他各設(shè)計小組的評分為輔。學(xué)生準(zhǔn)備答辯的過程，是對自己在項目中所承擔(dān)任務(wù)的再次總結(jié)，有利于學(xué)生掌握設(shè)計中的細節(jié)問題，并且現(xiàn)場答辯又可以鍛煉學(xué)生的表述能力及即時分析能力。同時把其他各小組引入答辯環(huán)節(jié)，也有利于不同設(shè)計小組設(shè)計成果的共享。

三、結(jié)束語

本文提出的CDIO工程教育模式下測控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合課程設(shè)計的改革，希望通過綜合課程設(shè)計打破傳統(tǒng)分散式的單一課程設(shè)計的教學(xué)模式，更好地融合“構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運行”的指導(dǎo)思想，同時使學(xué)生通過綜合課程設(shè)計具有一定的創(chuàng)新性、主動性、多樣性，提高學(xué)生的實踐動手能力與理論運用能力，給學(xué)生提供一個分析、研究、設(shè)計、解決實際工程項目的一系列較完整的學(xué)習(xí)和實踐過程。通過綜合課程設(shè)計的改革，使學(xué)生成為綜合課程設(shè)計教學(xué)活動中的主角，而教師則在教學(xué)活動中起向?qū)Ш驮u估的作用。

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基金項目：本文為唐山學(xué)院教育科學(xué)研究基金項目《測控技術(shù)與儀器專業(yè)核心課程綜合課程設(shè)計》的階段性成果之一。

作者簡介：劉志剛（1979-），男，河北唐山人，碩士，講師，研究方向：計算機測控技術(shù)，智能控制。

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