面向解決復(fù)雜工程問題的自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)體系研究

尹航

摘要：實(shí)踐能力的培養(yǎng)不僅要從現(xiàn)代企業(yè)對人才的需求標(biāo)準(zhǔn)方面來考慮，還需要結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)以及學(xué)校對人才的教育目標(biāo)等因素。筆者以CDIO-OODA的教學(xué)模式為基礎(chǔ)開展實(shí)踐類教學(xué)，建立了自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)踐能力培養(yǎng)體系以提高學(xué)生實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜工程? 自動(dòng)化專業(yè)? 實(shí)踐能力

中圖分類號：G718.5

為加強(qiáng)對學(xué)生解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，筆者通過分析OBE、CDIO以及工程教育認(rèn)證等模式，建立了培養(yǎng)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的體系?？蚣苋鐖D1所示。

一、對復(fù)雜工程問題及實(shí)踐能力的界定

（一）復(fù)雜工程問題

（1）問題是實(shí)際存在的且和自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)的。（2）用常規(guī)方法無法解決，具有不確定性，隨時(shí)可能變化且發(fā)展沒有規(guī)律遵循，可能被已知因素或者未知因素影響。（3）需要用豐富的專業(yè)知識進(jìn)行深入的分析才有可能解決。（4）解決問題的工作開展面臨很多約束，對技術(shù)的要求較高，需要符合多種指標(biāo)且各指標(biāo)間可能相互矛盾。（5）解決問題需要同時(shí)掌握多門課程的知識，使用單一的課程知識無法解決。

（二）需要的能力

針對復(fù)雜工程問題的內(nèi)容，并結(jié)合目前解決這些問題的現(xiàn)狀可以了解，需要培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力才有可能解決這些問題，主要包括：（1）學(xué)生要有敏銳的思路，有發(fā)現(xiàn)問題、正確提出問題的能力。（2）有較強(qiáng)的邏輯思維，能夠通過調(diào)查以及研究相關(guān)資料獨(dú)立的分析問題。（3）有豐富的知識體系，掌握多種理論與專業(yè)技能，能夠?qū)こ踢M(jìn)行設(shè)計(jì)。（4）掌握多種工具的使用方法，有多種技術(shù)實(shí)踐能力。（5）有良好的溝通能力，可以熟練的使用交流工具，有團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識。（6）在實(shí)踐中可以綜合環(huán)境、社會(huì)發(fā)展等因素進(jìn)行創(chuàng)新。

二、反向設(shè)計(jì)

（一）實(shí)踐類課程內(nèi)容的反向設(shè)計(jì)

當(dāng)了解了復(fù)雜工程問題包含的內(nèi)容，就可以根據(jù)解決這些問題需要的知識體系設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，課程從簡單逐漸變的復(fù)雜，使學(xué)生能夠循序漸進(jìn)的掌握知識。比如學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，可以先讓學(xué)生了解關(guān)于這個(gè)系統(tǒng)的基本知識，然后布置一項(xiàng)規(guī)模較大的作業(yè)，并根據(jù)學(xué)生對知識的掌握情況設(shè)定最低完成目標(biāo);然后在實(shí)驗(yàn)課程中指導(dǎo)學(xué)生完成大部分的作業(yè) ^[1]。按照嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)類課程的學(xué)時(shí)在總學(xué)時(shí)中的比例應(yīng)該約為25%，其中驗(yàn)證試驗(yàn)的學(xué)時(shí)在實(shí)驗(yàn)類課程的總學(xué)時(shí)中占比為20%，設(shè)計(jì)試驗(yàn)占比為60%，創(chuàng)新試驗(yàn)占比為20%，并且根據(jù)每年的技術(shù)改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容也要進(jìn)行優(yōu)化。

（二）實(shí)驗(yàn)類課程的配套教材

實(shí)驗(yàn)類課程的配套書面教材和操作工具等需要根據(jù)教師以及實(shí)驗(yàn)人員的設(shè)計(jì)，結(jié)合專家的建議以及生產(chǎn)廠家的意見選擇，要考慮到設(shè)備是否實(shí)用、是否先進(jìn)等，綜合多種因素將意見完善后再由廠家生產(chǎn)^[2]。以北京科技大學(xué)為例，其自動(dòng)化專業(yè)的配套實(shí)驗(yàn)設(shè)備有一百余套，其技術(shù)成果獲得多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。

三、CDIO-OODA模式的正向?qū)嵤?/b>

（一）CDIO-OODA模式

從宏觀角度看，CDIO模式中C表示構(gòu)思，即教師提出一個(gè)工程問題，鼓勵(lì)學(xué)生自己查找相關(guān)資料，并通過小組形式進(jìn)行討論和構(gòu)思，設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，教師在此過程中給予指導(dǎo)和建議;D 表示設(shè)計(jì)，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要的硬件、軟件、計(jì)算方法等內(nèi)容，并將方案制作成報(bào)告，教師對報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)和指導(dǎo);I 表示實(shí)施，指學(xué)生給通過實(shí)驗(yàn)來檢測項(xiàng)目方案的可行性，教師對此進(jìn)行指導(dǎo);O表示運(yùn)行，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果完善方案內(nèi)容，教師設(shè)置干擾因素對方案進(jìn)行檢測。從微觀角度看，OODA的四個(gè)步驟是對CDIO的分解，O表示觀察，與CDIO中代表構(gòu)思的C程序?qū)?yīng)，通過觀察現(xiàn)場及相關(guān)文獻(xiàn)了解項(xiàng)目有關(guān)內(nèi)容，制定需求分析;第二個(gè)O表示確定，對分析報(bào)告進(jìn)行研究并完善，調(diào)整相關(guān)內(nèi)容;D表示決策，確定方案內(nèi)容;A表示執(zhí)行，是將方案進(jìn)行最后的優(yōu)化并形成報(bào)告。因此，CDIO的四個(gè)程序和OODA的四個(gè)步驟是相互對應(yīng)的，將整體項(xiàng)目方案的制定形成了一個(gè)完整的周期，以此解決復(fù)雜的工程問題。

（二）豐富實(shí)踐教學(xué)的方法

實(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)?？梢酝ㄟ^多樣化的方式來開展教學(xué)工作，比如將較難的內(nèi)容安排到課外時(shí)間來研究，將實(shí)驗(yàn)室對學(xué)生定時(shí)開放以滿足學(xué)生的需求;或者將理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生手腦并用的能力等。通過各種可行的方法來加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，還可以增加多媒體信息支持，比如微信公眾號等為學(xué)生提供廣泛的知識內(nèi)容供其學(xué)習(xí)。

四、結(jié)束語

CDIO-OODA 為基礎(chǔ)的實(shí)踐能力培養(yǎng)體系吸取了多種優(yōu)秀的教育理念，從企業(yè)對人才的需求以及學(xué)校的教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)，通過多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段有效提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，更培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝勝利， 李衛(wèi)軍， 蔡述庭，等. 以復(fù)雜工程問題解決能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的課程體系改革——以廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)為例[J]. 高教學(xué)刊， 2017（22）：4-9.

[2]李艷， 王海梅， 吳益飛，等. 面向復(fù)雜工程問題解決能力的多元化實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建[J]. 文教資料， 2017（1）：186-188.