基于CDIO理念的實(shí)踐教學(xué)探索研究

王華豐

【摘 要】在CDIO工程教育理念基礎(chǔ)上，以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行層層分解成各個(gè)課程的子項(xiàng)，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐項(xiàng)目，形成專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系，同時(shí)加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)課程和項(xiàng)目的聯(lián)系，更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、工程實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力。論文在分析應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)目前狀況的基礎(chǔ)上，以電氣工程及其自動(dòng)化為例通過多個(gè)貼近工程實(shí)際的項(xiàng)目進(jìn)行了項(xiàng)目分解，初步建立了各個(gè)課程實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)踐，該實(shí)踐取得了較好的效果。

【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.

【關(guān)鍵詞】CDIO;實(shí)踐教學(xué);工程能力

【Keywords】CDIO; practical teaching; engineering ability

【中圖分類號(hào)】G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）01-0103-02

1 引言

應(yīng)用型本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)是以解決生產(chǎn)、管理、服務(wù)等現(xiàn)場(chǎng)問題為主的應(yīng)用工程師，其培養(yǎng)的突出特征是既需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，更要突出以能力為本的工程師能力培養(yǎng)與訓(xùn)練，提高學(xué)生的綜合能力和素養(yǎng)，并注重學(xué)生解決問題的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[1]。

CDIO以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO的核心理念是可以充分利用課程教學(xué)、自主學(xué)習(xí)的條件，在盡可能地接近工程和科研實(shí)際，讓學(xué)生在工程實(shí)踐環(huán)境中以實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)，盡可能地模擬參與工程的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作過程，使學(xué)生對(duì)工程具有全面的認(rèn)識(shí)，從而達(dá)到CDIO培養(yǎng)大綱中工程畢業(yè)生能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面的目標(biāo)[2]，更好地滿足社會(huì)對(duì)學(xué)生工程技術(shù)人才的要求。在實(shí)際的教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以將依附于理論教學(xué)中的分散的實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)加以高度集中，形成分層次、分階段、分步實(shí)施和循環(huán)設(shè)置的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生能在做中學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)性，以達(dá)到人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

2 應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)體系現(xiàn)狀

應(yīng)用型本科教育中，實(shí)踐教學(xué)作為教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的重要手段[3]。目前，應(yīng)用型本科院校在實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的教育思想上，雖然在近幾年來在實(shí)踐教學(xué)上的重視程度大大增強(qiáng)，但是傳統(tǒng)高校的重理論輕實(shí)踐的觀念仍然存在，實(shí)踐教學(xué)地位有待進(jìn)一步提高，在教學(xué)體系上，實(shí)踐教學(xué)常常被當(dāng)作理論教學(xué)的附屬物，缺乏實(shí)踐教學(xué)體系的獨(dú)立性，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)不論是在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上還是課堂教學(xué)上都被看作輔助理論學(xué)習(xí)理解而存在，因此，前后課程關(guān)系實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容都是孤立存在的，相互之間基本沒有聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上基本與工程、教師科研等實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)作理論知識(shí)的綜合應(yīng)用檢驗(yàn)，學(xué)生實(shí)踐為掌握理論教學(xué)而設(shè)置的現(xiàn)象普遍存在。由于教學(xué)內(nèi)容的孤立和脫離工程實(shí)際，學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)踐課程的探索興趣，學(xué)習(xí)的積極性不高，教師在教學(xué)上缺乏采取有效的教學(xué)手段和教學(xué)載體，教師與學(xué)生的互動(dòng)性較差，導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生的工程素質(zhì)培養(yǎng)很難符合社會(huì)對(duì)人才的實(shí)際需求。因此，根據(jù)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)和特點(diǎn)，必須積極探索應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)的規(guī)律，將實(shí)踐環(huán)節(jié)作為培養(yǎng)學(xué)生工程能力和工程素質(zhì)的重要途徑，構(gòu)建與理論教學(xué)相互聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立的，由實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、科技競(jìng)賽與科技創(chuàng)新活動(dòng)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)組成的實(shí)踐教學(xué)體系。

3 以CDIO為理念的實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)

借鑒CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和企業(yè)、社會(huì)的發(fā)展需要，以工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為根本，培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)能力和技術(shù)管理為主線，分析并確定由基本實(shí)踐能力、專業(yè)實(shí)踐能力、工程實(shí)踐創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)和社會(huì)適應(yīng)能力組成的專業(yè)能力和素質(zhì)要求。重視培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力，分析高級(jí)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)際，制定將實(shí)踐教學(xué)與工程實(shí)踐集于一體的教學(xué)體系。一體化的實(shí)踐教學(xué)以能力培養(yǎng)為本位，以綜合性的工程實(shí)踐項(xiàng)目為骨干，將課程實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐實(shí)習(xí)等課程內(nèi)容有機(jī)整合，完成學(xué)生的專業(yè)工程實(shí)踐能力、職業(yè)素養(yǎng)等培養(yǎng)要求。

結(jié)合應(yīng)用型本科培養(yǎng)目標(biāo)，在專業(yè)中設(shè)立合適數(shù)目的具有典型意義、貼近實(shí)際的工程項(xiàng)目，將工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容分解在學(xué)生的課程實(shí)踐體系中，將以課程為體系實(shí)踐環(huán)節(jié)中的分散的子項(xiàng)目構(gòu)成整體的工程項(xiàng)目，以探索性的方式促使學(xué)生完成各個(gè)子項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容，從而在整個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃中完成一定數(shù)量的貼近工程實(shí)際的項(xiàng)目。以電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)為例，根據(jù)專業(yè)方向和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合工程實(shí)際案例和科研案例設(shè)定5～6個(gè)一級(jí)項(xiàng)目，要求一級(jí)項(xiàng)目中包含內(nèi)容涵蓋不同的專業(yè)技術(shù)方向。以“恒壓供水控制系統(tǒng)”為例，說明其實(shí)踐體系的建立和設(shè)計(jì)過程，在該項(xiàng)目中以多臺(tái)電機(jī)的向水箱供水的控制系統(tǒng)作為一級(jí)項(xiàng)目，由此根據(jù)工程需要分解成傳感器部分、智能單元部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分和控制器設(shè)計(jì)部分，傳感器部分、智能單元部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分和控制器設(shè)計(jì)部分實(shí)現(xiàn)則是包含在《傳感器檢測(cè)技術(shù)》《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》《電氣控制與PLC》等課程的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)中。

針對(duì)專業(yè)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在基礎(chǔ)課程上設(shè)置同樣具有針對(duì)性的，與一級(jí)項(xiàng)目?jī)?nèi)容緊密相連的實(shí)踐環(huán)節(jié)，比如在傳感器技術(shù)中的“壓電傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)——液位測(cè)量”實(shí)驗(yàn)，需要先期了解橋式電路和放大電路，因此，在《模擬電子技術(shù)》課程中設(shè)置“壓電傳感器放大電路設(shè)計(jì)”和“應(yīng)用實(shí)驗(yàn)——液位監(jiān)測(cè)及控制電路計(jì)”實(shí)驗(yàn)，作為傳感器技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

在這種實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)模式設(shè)計(jì)上考慮了素質(zhì)教育的培養(yǎng)，通過對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目的考核和評(píng)價(jià)，通過答辯的環(huán)節(jié)注重學(xué)生對(duì)誠信和實(shí)干的培養(yǎng)，通過小組形式和工程的整體性設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)能力和組織協(xié)調(diào)能力。由此可見，這種自成體系的實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容包含了對(duì)學(xué)生理論知識(shí)掌握、工程素質(zhì)的培養(yǎng)、職業(yè)道德、責(zé)任感及終生學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)等的各種教育集成。

由上述可見，根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和工程應(yīng)用型人才的需求以及結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)的側(cè)重方向，專業(yè)總體上設(shè)置5～7個(gè)典型性，知識(shí)面涵蓋盡可能廣的工程一級(jí)項(xiàng)目，在項(xiàng)目基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)的分解，形成不同課程的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。每個(gè)項(xiàng)目在每門課程中形成的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)以及少量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)構(gòu)成該課程的實(shí)踐主體。

在驗(yàn)證教學(xué)過程中重視對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核和評(píng)價(jià)，每一個(gè)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)生成績(jī)必須有三方面組成：第一，實(shí)驗(yàn)或課程設(shè)計(jì)完成的實(shí)物進(jìn)行評(píng)價(jià)和驗(yàn)收，占總成績(jī)的50%;第二，實(shí)驗(yàn)或課程設(shè)計(jì)報(bào)告，必須具有完成過程描述和分析，占成績(jī)的20%;第三，每個(gè)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行小組答辯，占成績(jī)的30%，以此來培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新和語言組織和表達(dá)能力。

在重視課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)教育的同時(shí)，積極鼓勵(lì)學(xué)生將對(duì)項(xiàng)目的探索學(xué)習(xí)應(yīng)用在課外學(xué)習(xí)和創(chuàng)新上，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)的實(shí)踐環(huán)節(jié)向課外的延伸和發(fā)展，全面培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力。筆者所在專業(yè)通過將單片機(jī)開發(fā)板發(fā)放給每一個(gè)學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生組成小組進(jìn)行項(xiàng)目探索等方法，取得了較好的成績(jī)，學(xué)生在省市級(jí)以上的大賽上和專利申請(qǐng)等方面的成績(jī)得到了大幅進(jìn)步。

4 結(jié)語

工科類課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)基本上是實(shí)戰(zhàn)性很強(qiáng)的，結(jié)合理論與實(shí)踐，邊學(xué)邊做是一種快捷的學(xué)習(xí)方法，所以在教學(xué)中始終堅(jiān)持“做中學(xué)”的原則。一邊加深學(xué)生對(duì)理論的理解，另一方面增加學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)的了解，形成學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中層層深入的探索興趣，以及最終完成工程項(xiàng)目的成就感。

這種實(shí)踐教學(xué)方式有助于打破課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)只局限于為學(xué)生加深理論認(rèn)知服務(wù)的橫向作用，提高了實(shí)踐課程的縱向聯(lián)系，即課程的實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)在整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)中不再是一個(gè)孤立的實(shí)驗(yàn)，而是整個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃中的有機(jī)組成部分，突出和提高了實(shí)踐環(huán)節(jié)在整個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃中的作用，符合應(yīng)用型本科的培養(yǎng)方式和培養(yǎng)目的。

【參考文獻(xiàn)】

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