以CDIO為理念的跨學(xué)科綜合訓(xùn)練課程改革探索

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目重復(fù)，考核方式單一，學(xué)生積極性不高的問題，以CDIO教學(xué)改革為理念，實(shí)施跨學(xué)科、多課程綜合的專業(yè)綜合訓(xùn)練課程改革。該課程以設(shè)計(jì)工程實(shí)踐氣動(dòng)機(jī)器人為對(duì)象，總課時(shí)為8周。前4周為理論設(shè)計(jì)階段，考核內(nèi)容包括答辯、組內(nèi)互評(píng)、教師自評(píng)及部分，需要提供技術(shù)標(biāo)、商務(wù)標(biāo)、機(jī)械圖紙、氣動(dòng)圖紙、電氣圖紙及答辯ppt；后4周為實(shí)物制作調(diào)試階段，考核內(nèi)容包括答辯、比賽、表演、成本、教師評(píng)分、組內(nèi)自評(píng)及部分，需要提供實(shí)物制作圖片、說明書、改進(jìn)的機(jī)械及電氣圖紙、答辯ppt。并以某一組學(xué)生完成的氣動(dòng)機(jī)器人為例，給出機(jī)器人的機(jī)械圖、電氣圖、氣動(dòng)圖、總裝圖及X-d圖。本專業(yè)綜合訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科、多課程的聯(lián)合知識(shí)體系能力培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生自主承擔(dān)科研任務(wù)的能力。

關(guān)鍵詞：CDIO 多課程 多領(lǐng)域 綜合訓(xùn)練

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）04（a）-0156-02

1 問題根源

課程設(shè)計(jì)能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)課程的理解，并能將其轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用，是理論向?qū)嵺`過渡的一個(gè)重要過程，歷來受到工科學(xué)校的重視。近年來，課程設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些弊端：教師指導(dǎo)不嚴(yán)格，題目重復(fù)，學(xué)生互相蹭車，打醬油，使得課程設(shè)計(jì)的作用越來越差，效果非常不明顯。

2 教學(xué)改革

為了解決課程設(shè)計(jì)的弊端，推行了以CDIO[1-2]教學(xué)改革為理念，跨學(xué)科、多課程綜合的專業(yè)綜合訓(xùn)練課程改革[3-4]，以提高學(xué)生的綜合應(yīng)用、獨(dú)立解決科研問題的能力。

2.1 項(xiàng)目要求

總體要求：

自行設(shè)計(jì)氣動(dòng)爬行機(jī)器人[5]，機(jī)構(gòu)形態(tài)自擬，完成機(jī)器人的整機(jī)設(shè)計(jì)、選型、加工、集成及調(diào)試。

具體要求：

（1）采用氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，氣源、電源拖線方式，氣源壓力5 bar，電源電壓24 V。

（2）實(shí)現(xiàn)手持有線控制器的轉(zhuǎn)向、前進(jìn)、后退控制、步態(tài)行走。電氣控制采用繼電器方式。

（3）實(shí)現(xiàn)5 kg負(fù)重下按預(yù)定軌跡行走要求。

（4）整體平面尺寸不超過200mm× 200 mm。

2.2 項(xiàng)目實(shí)施節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求（見表1）

2.3 項(xiàng)目實(shí)施節(jié)點(diǎn)成績(jī)?cè)u(píng)定

2.3.1 理論設(shè)計(jì)階段（1～4周）

（1）成績(jī)?cè)u(píng)定方法如表2所示。

（2）以小組形式提交材料，內(nèi)容如表3所示。

2.3.2 實(shí)物制作調(diào)試階段（5～8周）

（1）成績(jī)?cè)u(píng)定方法如表4所示。

（2）以小組形式提交材料，內(nèi)容如表5所示。

（3）另設(shè)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。

通過答辯及競(jìng)賽，評(píng)比出足式機(jī)器人和爬桿機(jī)器人一等獎(jiǎng)各一名，獎(jiǎng)金400元，二等獎(jiǎng)各1名，獎(jiǎng)金300元。

2.4 元器件提供

提供的元器件如表6所示。

2.5 具體案例

2.5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該爬行機(jī)器人[6]的結(jié)構(gòu)采用分體式設(shè)計(jì)，共有9個(gè)氣缸進(jìn)行動(dòng)作，如圖1所示。

氣動(dòng)爬行機(jī)器人的氣動(dòng)原理圖及電氣原理圖分別如圖2、圖3所示。

氣動(dòng)爬行機(jī)器人的總裝圖及x-d圖分別如圖4、圖5所示。

3 跨學(xué)科專業(yè)綜合訓(xùn)練特點(diǎn)及收獲

（1）跨學(xué)科、多課程綜合本專業(yè)綜合訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科、多課程知識(shí)體系的綜合，能夠幫助學(xué)生建立完整的、立體的、綜合的知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成科研、解決問題的能力。

（2）具體工程實(shí)踐為對(duì)象。該專業(yè)綜合訓(xùn)練以具體的工程實(shí)踐為對(duì)象，更加貼近生產(chǎn)實(shí)踐，能夠使得學(xué)生提前進(jìn)入工程實(shí)踐狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)工科學(xué)生理論課與企業(yè)工程實(shí)踐的無縫聯(lián)結(jié)。

（3）更加靈活、科學(xué)的考核方式。該專業(yè)綜合訓(xùn)練不再是原來“一張卷、一張圖”的考核方式，而是多節(jié)點(diǎn)、多成果的考核方式，更加科學(xué)、更加合理地體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。

參考文獻(xiàn)

[1]強(qiáng)蕊.基于CDIO教育理念的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與考試模式[J].西安科技大學(xué)：高校研究，2014（1）：63-64，67.

[2]李琳.地方高校應(yīng)用本科教育的轉(zhuǎn)型探索：CDIO的視角[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2014（8）：51-53.

[3]周俊，周堅(jiān)中.現(xiàn)代光電技術(shù)綜合訓(xùn)練中心建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].科教文匯，2013（11）：77-78.

[4]王東明，于丹.技工院校模具專業(yè)工學(xué)一體綜合訓(xùn)練教學(xué)模式探索[J].教育教學(xué)論壇，2013（51）：267-269.

[5]關(guān)浩，藍(lán)健，楊博龍.氣動(dòng)競(jìng)賽機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng)，2009（1）：7-9.

[6]王志恒，錢少明，楊慶華，等.氣動(dòng)機(jī)器人多指靈巧手—ZJUTHand[J].機(jī)器人，2012，34（2）：223-230.