基于CDIO模式的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革探索

張廣寧

[摘 要] CDIO教學(xué)模式極其重視理論與實(shí)踐緊密的結(jié)合，最大程度上對(duì)學(xué)生的實(shí)踐操作能力進(jìn)行提高，目的是培養(yǎng)有專業(yè)技能、社會(huì)意識(shí)、團(tuán)隊(duì)敏銳性的技師。這些都是學(xué)生在各種復(fù)雜技術(shù)環(huán)境中保持高效、創(chuàng)新和卓越所必需的。CDIO特別強(qiáng)調(diào)一體化的人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)，做到專業(yè)能力與素質(zhì)基礎(chǔ)、理論與實(shí)踐、課內(nèi)與課外、教書與育人、學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新思維培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。介紹了CDIO模式下的教學(xué)體系，對(duì)基于CDIO模式的實(shí)踐教學(xué)體系具備的特色進(jìn)行分析。結(jié)合CDIO模式的原則，闡述了運(yùn)用CDIO教育模式在教學(xué)中的實(shí)施過(guò)程。實(shí)踐證明，在對(duì)教授機(jī)電一體化課程進(jìn)行一定程度的改革的時(shí)候把CDIO教育理念應(yīng)用到其中，能增強(qiáng)學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力，并能有效激發(fā)他們的創(chuàng)造性，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)展開思考和進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

[關(guān) 鍵 詞] CDIO模式；機(jī)電一體化；實(shí)踐；改革

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）09-0056-02

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)教育事業(yè)也快速進(jìn)步。其中，實(shí)踐教學(xué)已經(jīng)是非常重要的一部分，特別是其在增加理論聯(lián)系實(shí)際、提高實(shí)際操作能力等方面都起著非常重要的作用。在機(jī)電一體化專業(yè)中，CDIO模式使用實(shí)踐教學(xué)方式，不但可以使學(xué)生熟練地掌握課本內(nèi)的知識(shí)，還可掌握工程實(shí)踐操作能力，為學(xué)生將來(lái)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。他們不僅熟練掌握技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，還能領(lǐng)導(dǎo)新產(chǎn)品和新系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)行，并始終堅(jiān)持技術(shù)的研究與發(fā)展。

所謂CDIO模式是指在工程主要的設(shè)計(jì)任務(wù)的引導(dǎo)下，旨在提升學(xué)生的綜合能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作素養(yǎng)，激發(fā)課程的傳授對(duì)象學(xué)習(xí)的積極性以及培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力，將理論知識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)相融合的一種學(xué)習(xí)方式。其中“C”是指構(gòu)思（conceive），“D”是指設(shè)計(jì)（Design），“I”是指實(shí)施（Implement），而“O”則是指運(yùn)行（Operate）。和其他模式一樣，這種新型模式同樣注重學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的傳授，在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)教育的同時(shí)，CDIO亦重視培養(yǎng)學(xué)生具備廣泛的個(gè)人能力、人際溝通能力以及產(chǎn)品、過(guò)程及系統(tǒng)的構(gòu)建能力，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的激發(fā)和鍛煉以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的潮流和未來(lái)主要的發(fā)展方向。CDIO的教學(xué)和運(yùn)行理念是切實(shí)可行的，在技工院校的機(jī)電一體化教學(xué)改革中獲得了良好的效果。

一、探索CDIO模式下的教學(xué)體系

為了塑造學(xué)生相關(guān)的工程技術(shù)能力，使其在學(xué)業(yè)完成后更好地和未來(lái)的職能生涯達(dá)到無(wú)縫銜接，我們有必要對(duì)工程課程進(jìn)行改革，以鍛煉和培訓(xùn)他們對(duì)具體項(xiàng)目的概念和構(gòu)思、具體設(shè)計(jì)、項(xiàng)目開發(fā)以及真正實(shí)踐的技能。靈活調(diào)整學(xué)校教學(xué)計(jì)劃，時(shí)刻與企業(yè)對(duì)學(xué)生的技能要求保持一致。在編寫教學(xué)大綱和相關(guān)教學(xué)文件資料時(shí)，以機(jī)電項(xiàng)目為載體，制定CDIO培養(yǎng)方案，確定以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的課程體系。機(jī)電一體化專業(yè)的一體化課程體系設(shè)計(jì)需要進(jìn)行精心構(gòu)思（C）、設(shè)計(jì)（D）、實(shí)施（I）和運(yùn)行（O），將典型項(xiàng)目和專業(yè)課程相融合，將項(xiàng)目精心分布在課程體系中。

（一）課程實(shí)驗(yàn)

為了擺脫學(xué)生只是停留在枯燥的課本知識(shí)上而對(duì)實(shí)踐活動(dòng)一無(wú)所知這種傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)所常有的教學(xué)困境，同時(shí)促使學(xué)生更高效地吸收理論課程上所學(xué)習(xí)到的知識(shí)，我們加入了實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)。與基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不同，這種實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)課程主要以培訓(xùn)學(xué)生的科研設(shè)計(jì)能力為主，使他們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)更為全面地考慮問(wèn)題并積極構(gòu)思與設(shè)想，從機(jī)械的各種零件和各種電力電子元器件，到其外表、結(jié)構(gòu)、作用、應(yīng)用、工裝等都能有更為親密的體驗(yàn)。此外，實(shí)驗(yàn)室還會(huì)展示一些實(shí)際工程中的最終成果，加強(qiáng)教學(xué)活動(dòng)與社會(huì)上一些事企業(yè)單位、公司、工廠的有效結(jié)合，對(duì)企業(yè)目前實(shí)際應(yīng)用的一些技術(shù)和過(guò)程進(jìn)行分析與講解，把企業(yè)單位的真實(shí)生產(chǎn)方式和學(xué)校平時(shí)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)課程的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行有效結(jié)合。

（二）課程設(shè)計(jì)

在課程設(shè)計(jì)上需結(jié)合企業(yè)和工廠的需求，合理構(gòu)建完整的課程體系。這個(gè)課程體系包含理論課程和實(shí)驗(yàn)課程兩個(gè)主要環(huán)節(jié)。理論課程包括基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課。實(shí)踐課程包括實(shí)驗(yàn)課、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)以及各項(xiàng)競(jìng)賽、課外社團(tuán)科技活動(dòng)等。實(shí)驗(yàn)課程以理論課程為基礎(chǔ)?；A(chǔ)課程教授學(xué)生理論知識(shí)，鋪墊工程實(shí)踐基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生初步的素養(yǎng)。專業(yè)課程也需要開展理論教學(xué)，貼合項(xiàng)目中的某個(gè)具體環(huán)節(jié)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)教學(xué)展示和演示給學(xué)生。這些項(xiàng)目需要哪些理論知識(shí)作為基礎(chǔ)，教師就傳授相應(yīng)的理論知識(shí)。實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程上，讓學(xué)生親自動(dòng)手參與由工程實(shí)際提取出的典型任務(wù)，這不僅能激發(fā)學(xué)生興趣，也更能貼近工程實(shí)際。

（三）根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程分解出相應(yīng)的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)

在實(shí)習(xí)過(guò)程中，既要訓(xùn)練實(shí)踐能力，又要塑造學(xué)生相關(guān)的工程理念和意識(shí)。在制定實(shí)習(xí)大綱的時(shí)候，需要邀請(qǐng)社會(huì)上一些相關(guān)的企業(yè)單位一起商討制定，通過(guò)融合這些企業(yè)目前的運(yùn)營(yíng)狀況和對(duì)人才的具體要求進(jìn)行針對(duì)性的實(shí)習(xí)訓(xùn)練。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)際實(shí)踐活動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，這些企業(yè)可以把企業(yè)內(nèi)部能力較強(qiáng)且具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)骨干挑選出來(lái)作為學(xué)生在整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程中的指導(dǎo)老師，加強(qiáng)對(duì)他們技能方面的教導(dǎo)，使學(xué)生能夠?qū)⒃趯W(xué)校中學(xué)到的理論基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，并通過(guò)實(shí)習(xí)導(dǎo)師的指導(dǎo)，更為熟練地掌握這些基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技能，參加工作后可以更快捷地參與到實(shí)際工作中。

二、基于CDIO模式下實(shí)踐教學(xué)體系的特色

（一）建立以學(xué)生能力培養(yǎng)為首要任務(wù)的實(shí)踐課程體系

在積累了一定理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生更為期待實(shí)踐活動(dòng)，渴望在實(shí)際中提升自己的技能。而平時(shí)的課程設(shè)計(jì)任務(wù)以及最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)等，以及學(xué)校老師的教學(xué)活動(dòng)和科研項(xiàng)目，及社會(huì)上事企業(yè)單位提供的實(shí)習(xí)活動(dòng)，都將為學(xué)生的實(shí)際操作能力以及實(shí)踐方式與理念的提升帶來(lái)良好的幫助。

（二）營(yíng)造創(chuàng)新活動(dòng)的氛圍

通過(guò)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，將機(jī)電一體化相關(guān)的科研成果與學(xué)校的教學(xué)課程想融合，以機(jī)電一體化設(shè)備為載體從相關(guān)的多個(gè)角度進(jìn)行綜合應(yīng)用和實(shí)踐，從而轉(zhuǎn)變學(xué)生的思維方式和學(xué)習(xí)態(tài)度，從要學(xué)生學(xué)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)積極地參與學(xué)習(xí)過(guò)程，終結(jié)過(guò)去“填鴨式”的教學(xué)模式，促使學(xué)生積極主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。再加上團(tuán)隊(duì)創(chuàng)作和研究為他們帶來(lái)了無(wú)差別的接收教育的機(jī)會(huì)，完成對(duì)學(xué)生各方面能力和綜合素質(zhì)的提升。

（三）學(xué)生綜合能力的提升

通過(guò)這些學(xué)習(xí)，學(xué)生的能力有了比較明顯的提高。他們的交流溝通能力得到了提升，寫作、口語(yǔ)、繪圖、聽(tīng)說(shuō)能力得到了進(jìn)一步的強(qiáng)化，在工程實(shí)踐中他們的責(zé)任感更強(qiáng)并開始理解職業(yè)道德，與人合作的意愿和合作性都得到了加強(qiáng)。在完成相應(yīng)工程實(shí)踐的任務(wù)后，他們的自信心進(jìn)一步提升，這種自信增加了他們對(duì)復(fù)雜任務(wù)的適應(yīng)性，并學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)中自己尋求知識(shí)和解決問(wèn)題的方法，并試著用工程推理解決一些沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)的問(wèn)題，這個(gè)過(guò)程中學(xué)生的奇思妙想會(huì)一個(gè)個(gè)跳躍出來(lái)，成為一個(gè)個(gè)大膽的創(chuàng)新，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)也融入他們的習(xí)慣中，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維。

（四）提高教師的工程實(shí)踐能力

教師的工程實(shí)踐經(jīng)歷對(duì)促進(jìn)教學(xué)大有好處。在教師參與工程的過(guò)程中，教師個(gè)人的技術(shù)水平得到了提升，人際交往能力進(jìn)一步加強(qiáng)，思維不斷縝密，熟悉了現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)作和管理，了解了最新的設(shè)備和技術(shù)，了解行業(yè)的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并能對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題加以解決。教師所具有的工程實(shí)踐能力被帶入課堂，并滲透到理論和實(shí)操教學(xué)中。教師根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)際情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目能幫助學(xué)生建立構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行的工程能力。以這種現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運(yùn)行乃至終結(jié)退出的全生命過(guò)程為載體培養(yǎng)學(xué)生。

三、實(shí)施過(guò)程

（一）基本理論教學(xué)環(huán)節(jié)

基于CDIO的培養(yǎng)理念，對(duì)機(jī)電一體化課程群的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化?；贑DIO的培養(yǎng)理念，機(jī)電一體化課程群的內(nèi)容設(shè)計(jì)，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中課程內(nèi)容重復(fù)的問(wèn)題，學(xué)生從“電氣控制技術(shù)”課程中獲得電力電子技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，從機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中獲得機(jī)械、電子、信息、自動(dòng)控制等多學(xué)科知識(shí)，從機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用課程中獲得機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用的基本知識(shí)、基本理論和基本方法，并綜合運(yùn)用線性代數(shù)、自動(dòng)控制原理、機(jī)電學(xué)、運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)、電力拖動(dòng)直流自動(dòng)控制系統(tǒng)、現(xiàn)代控制理論、控制電機(jī)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、電氣控制與PLC技術(shù)。這種模式使傳授的知識(shí)更系統(tǒng)，讓學(xué)生花最少的時(shí)間獲得所建立的系統(tǒng)知識(shí)，同時(shí)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)也能被學(xué)生一步步掌握。

（二）工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

在工程實(shí)際中，技師為改善人類生活而構(gòu)建產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)。為使學(xué)生更好地進(jìn)入當(dāng)代工程職業(yè)領(lǐng)域，必須具備一個(gè)技師的基本功能——應(yīng)能夠在現(xiàn)代的團(tuán)隊(duì)環(huán)境中去構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作復(fù)雜的且具有附加值的工程產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)。另外，還期望他們成為具有獨(dú)立思考能力的成熟的個(gè)體。要掌握一整套個(gè)人與職業(yè)方面的能力和品質(zhì)，其核心內(nèi)容就是實(shí)踐能力。其次，學(xué)生必須掌握必要的技術(shù)知識(shí)和推理能力。為了能夠在現(xiàn)代團(tuán)隊(duì)的環(huán)境中開展工作，必須培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)工作和人際溝通能力。為了能夠創(chuàng)建并運(yùn)行產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)，學(xué)生需要在社會(huì)和企業(yè)環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及運(yùn)作。通過(guò)增加豐富的實(shí)踐項(xiàng)目并輔以工業(yè)實(shí)習(xí)，利用課堂、現(xiàn)代學(xué)習(xí)場(chǎng)所和實(shí)驗(yàn)室使計(jì)劃更具有活潑、實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)的特色。更要及時(shí)與外界溝通，通過(guò)廣泛評(píng)估與評(píng)價(jià)不斷改進(jìn)教學(xué)計(jì)劃。

CDIO的培養(yǎng)理念充分考慮了現(xiàn)代工程產(chǎn)品和系統(tǒng)的復(fù)雜性，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力，尤其是項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行，具有明顯的特色。技工院校教學(xué)改革一直朝著CDIO工程教學(xué)模式的方向快速發(fā)展。本文結(jié)合CDIO工程教學(xué)模式，對(duì)技工院校機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行了深入的研究與分析，希望能對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革起到拋磚引玉的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]康全禮，丁飛己.中國(guó)CDIO工程教育模式研究的回顧與反思[J].高等工程教育研究，2016（4）：40-46.

[2]張榮沂，付彥虹，王蕊，等.基于CDIO的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式研究與實(shí)踐[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，29（4）：77-80.

[3]王仲文，段瑞珍，遲明善.CDIO培養(yǎng)模式下的機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的改革與探索[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（6）：295-296.