基于CDIO模式的“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)實(shí)踐選擇

張曉丹

（北華大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 吉林 132013）

2018年4月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》指出：“高校處于科技第一生產(chǎn)力、人才第一資源、創(chuàng)新第一動(dòng)力的結(jié)合點(diǎn)，在人工智能基礎(chǔ)理論和自然語言理解、計(jì)算機(jī)視覺、多媒體、機(jī)器人等關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用方面具有鮮明特色，在人才培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展等方面具有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！苯Y(jié)合我國(guó)新工科建設(shè)的不斷推進(jìn)，工科類高校的發(fā)展迎來新的機(jī)遇?！白詣?dòng)化控制原理”課程是工科專業(yè)涉及較為廣泛的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)中如何打破傳統(tǒng)教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)改革創(chuàng)新是提升此門課程課堂教學(xué)效果所要思考的重要問題。隨著現(xiàn)代教育教學(xué)模式的創(chuàng)新發(fā)展，CDIO工程教育模式已經(jīng)融入到工科教學(xué)改革的過程中，將CDIO工程教育模式理念融入到“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)中是增強(qiáng)課堂教學(xué)效果的重要途徑。

一、“自動(dòng)控制原理”課程特點(diǎn)

“自動(dòng)控制原理”是自動(dòng)化專業(yè)的重要必修課程之一，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在理論性與抽象性相對(duì)較強(qiáng)，知識(shí)內(nèi)容涵蓋的范圍較為廣泛，具有一定的深度及難度。此門課程能夠培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和邏輯能力，在學(xué)習(xí)過程中能夠利用自動(dòng)控制理論的方法去分析及設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)。根據(jù)此門課程的特點(diǎn)結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，必須要進(jìn)行“自動(dòng)控制原理”的教學(xué)改革與實(shí)踐，要從解決學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性以及教師教學(xué)方法和手段、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等全方位實(shí)施相應(yīng)的舉措，有效提高教學(xué)效果[1]。

二、“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握深度不夠

“自動(dòng)控制原理”是一門理論與實(shí)踐較為緊密，且相對(duì)難度較大的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。盡管隨著教學(xué)改革的要求此門課程的教學(xué)方法及教學(xué)模式在不斷改進(jìn)，已經(jīng)從過去的板書教學(xué)轉(zhuǎn)換成多媒體教學(xué)為主，但在實(shí)際的教學(xué)中仍然存在著一些問題。其中，課堂中缺乏與學(xué)生的互動(dòng)性是主要問題之一，其主要原因是課程覆蓋內(nèi)容較多，導(dǎo)致課程教學(xué)的時(shí)間較為緊張，所以與學(xué)生交流的時(shí)間相對(duì)較少。加之在應(yīng)用多媒體教學(xué)之后，與傳統(tǒng)模式授課相比教師在授課過程中的速度略有加快，即使多媒體技術(shù)能夠使學(xué)生認(rèn)知理解更為清晰，但由于課程內(nèi)容相對(duì)抽象，學(xué)生對(duì)其掌握的程度表現(xiàn)一般，多停留在表面[2]。

（二）教學(xué)模式相對(duì)創(chuàng)新性不足

盡管CDIO工程教育模式理念等已經(jīng)在工科學(xué)校的課程教學(xué)中不斷運(yùn)用推廣，但是在“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)中應(yīng)用的還是相對(duì)不夠廣泛，“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)模式相對(duì)較為單一。在課程教學(xué)過程中，往往專業(yè)教師更注重對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)的講授，而對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)不足。同時(shí)，在應(yīng)用教學(xué)模式開展互動(dòng)教學(xué)的環(huán)節(jié)相對(duì)應(yīng)用的較少，這在一定程度上影響了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度。因此，如何將課程更好地結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，更有效地實(shí)施教學(xué)改革與創(chuàng)新，使授課模式適應(yīng)不斷變化的課程發(fā)展需要，是“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)改革亟待解決的重要問題[3]。

三、基于CDIO模式的“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)實(shí)踐路徑

（一）根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)采取個(gè)性化啟發(fā)式教學(xué)

在CDIO工程教育模式模式中包含了構(gòu)思(Conceive)和設(shè)計(jì)(Design)兩個(gè)主要元素，“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)恰恰需要培養(yǎng)主動(dòng)思維的能力。由于此門課程相對(duì)難度較大，在實(shí)際授課過程中教師有必要掌握學(xué)生的特點(diǎn)及基礎(chǔ)能力，進(jìn)而采取有針對(duì)性的對(duì)每章節(jié)知識(shí)進(jìn)行細(xì)化講解，爭(zhēng)取保證每一名學(xué)生都能理解到位。同時(shí)，在授課中要多列舉一些應(yīng)用實(shí)例，通過啟發(fā)式教學(xué)使得授課效果達(dá)到最大化。例如，講述“反饋控制的基本原理”時(shí)，可以從熟悉的生活實(shí)例和比較陌生的應(yīng)用領(lǐng)域考慮，如對(duì)調(diào)節(jié)淋浴水溫和飛機(jī)飛行仰角等問題進(jìn)行設(shè)疑，找到合適切入點(diǎn)，就很容易抓住學(xué)生好奇心，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到自動(dòng)控制與日常生聯(lián)系緊密[3]。

（二）強(qiáng)化理論與實(shí)踐相結(jié)合的培養(yǎng)體系

“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的有效銜接，同時(shí)更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生工程意識(shí)和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。CDIO工程教育理念強(qiáng)調(diào)構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)四個(gè)要素為有機(jī)整體，培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐能力的協(xié)同提升。因此，結(jié)合“自動(dòng)控制原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革推進(jìn)，在“自動(dòng)控制原理”理論授課過程中強(qiáng)化理論與實(shí)踐并重的培養(yǎng)體系，通過CDIO的工程教育理念可以將理論課程與實(shí)踐課程深度融合，在教學(xué)體系、課程設(shè)計(jì)及實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，重點(diǎn)突出課程的實(shí)踐培養(yǎng)能力，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)思維廣度，可以實(shí)現(xiàn)課程效果最優(yōu)化[4]。

（三）打造專業(yè)化教學(xué)團(tuán)隊(duì)

完善教師隊(duì)伍建設(shè)是提高“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)的重要途徑。隨著“課程思政”理念的推行，在專業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè)過程中要將CDIO工程教育理念與“課程思政”理念有效融合，確立先進(jìn)的教學(xué)理念，不斷改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量持續(xù)提高，進(jìn)而在人才培養(yǎng)方面取得標(biāo)志性成果。同時(shí)，在教師培訓(xùn)方面要不斷加強(qiáng)資金投入力度，通過專業(yè)化培訓(xùn)提升任課教師的素質(zhì)能力，進(jìn)而提高課堂教學(xué)效果。此外，在配套實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)過程中要不斷更新教學(xué)思路，教師可以指導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查詢相關(guān)文獻(xiàn)，分組進(jìn)行選擇創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。