基于CDIO的機(jī)器人專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐課程體系設(shè)計(jì)探索

金 輝 何 苗 路世青 鄒 政

（重慶理工大學(xué) 重慶 400045）

近年來(lái)，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和科技革新的深入，以科學(xué)為基礎(chǔ)，技術(shù)創(chuàng)新為引擎，工程應(yīng)用為手段的發(fā)展戰(zhàn)略提升和增強(qiáng)了我國(guó)在國(guó)際中的競(jìng)爭(zhēng)力?？萍紕?chuàng)新和工程應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)即是人才的競(jìng)爭(zhēng)，也是可持續(xù)發(fā)展的原動(dòng)力。而培養(yǎng)符合新需求的人才，則對(duì)高校的學(xué)科建設(shè)和教育體系提出了新的要求。2017年2月以來(lái)，教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)，后續(xù)形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，均為高校工程教育改革創(chuàng)新指明了新的方向和發(fā)展思路。

機(jī)器人工程作為“新工科”，是基于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求和國(guó)際產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)而設(shè)立的一個(gè)新興專(zhuān)業(yè)，具有很強(qiáng)的新穎性、綜合性和實(shí)踐性。專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)始于2017年，重慶市現(xiàn)有7所高校設(shè)立了該本科專(zhuān)業(yè)。由于專(zhuān)業(yè)設(shè)置時(shí)間短，全國(guó)尚無(wú)機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)生，也尚無(wú)統(tǒng)一的課程建設(shè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，且各高校的辦學(xué)定位、培養(yǎng)目標(biāo)、行業(yè)背景、研究基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)學(xué)科都各不相同。重慶理工大學(xué)作為重慶市首批高等學(xué)校科技成果轉(zhuǎn)化和技術(shù)轉(zhuǎn)移基地和教育部首批新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目入選高校，其目標(biāo)是培養(yǎng)本科應(yīng)用型人才，學(xué)校對(duì)于本科學(xué)生在學(xué)習(xí)中所培養(yǎng)成的技術(shù)和綜合能力體現(xiàn)較為重視，以系統(tǒng)學(xué)習(xí)并完成項(xiàng)目或功能構(gòu)思、設(shè)計(jì)、加工、裝配及運(yùn)行的方式可以全面培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和技術(shù)能力，這就促使CDIO理念在我系制定機(jī)器人工程創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系方面的具有很好的指導(dǎo)意義。此外，根據(jù)我校2019版《本科人才培養(yǎng)方案的指導(dǎo)意見(jiàn)》，進(jìn)一步深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐納入人才培養(yǎng)體系，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與創(chuàng)業(yè)意識(shí)，這就要求在制定機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系時(shí)既要體現(xiàn)新工科內(nèi)涵，又要滿(mǎn)足工程教育認(rèn)證要求。因此，制定出科學(xué)合理的機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐課程體系具有非常重要的意義。

1 創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程存在的弊端

在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)其他高校機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)和本校近似學(xué)科課程在創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程系統(tǒng)、教學(xué)模式、教學(xué)手段和考核方式多采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、實(shí)踐性、連續(xù)性等都有所欠缺，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程之間有機(jī)關(guān)聯(lián)性差

創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程在以前的本科課程設(shè)置中關(guān)注較少，傳統(tǒng)本科專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系不夠健全，實(shí)踐課程不是按照構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作的思路設(shè)置，多為離散的分布在不同學(xué)期，課程之間互動(dòng)和聯(lián)系少，學(xué)生在完成一門(mén)實(shí)踐課學(xué)習(xí)后，并不能將該課程學(xué)習(xí)的實(shí)踐知識(shí)有機(jī)的聯(lián)系和運(yùn)用到后續(xù)的實(shí)踐課程中。使得學(xué)生的知識(shí)呈現(xiàn)離散型，不僅不利于知識(shí)的記憶和應(yīng)用，且無(wú)法體現(xiàn)實(shí)踐課程的真實(shí)價(jià)值。因此，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系架構(gòu)是必要的。

1.2 創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程理論與實(shí)踐結(jié)合緊密性弱

傳統(tǒng)的本科實(shí)踐課程教學(xué)中，主要分為理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)，實(shí)踐多采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)多處于分散或者格子分布教學(xué)模式，如理論課程完成后，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式不僅不利于知識(shí)的鞏固，而不便于理論知識(shí)在實(shí)踐中的直觀反饋。降低了實(shí)踐學(xué)習(xí)的有效性。因此，探索理論與實(shí)踐結(jié)合更為緊密的教學(xué)模式是必要的。

1.3 傳統(tǒng)教法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣激發(fā)程度不足

在調(diào)研中，主要參考重慶高校機(jī)器人專(zhuān)業(yè)和校內(nèi)近似學(xué)科課程的教學(xué)模式?，F(xiàn)設(shè)置的實(shí)踐課程分為理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。理論學(xué)習(xí)多以多媒體+講授教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)多以講授+動(dòng)手實(shí)踐為主。這兩種學(xué)習(xí)中多采用多媒體、板書(shū)和實(shí)驗(yàn)方式，教學(xué)手段比較傳統(tǒng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)和接受知識(shí)中，其思維和思考的方向需跟隨授課老師設(shè)定的課程架構(gòu)、內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)方式為被動(dòng)接收式學(xué)習(xí)，學(xué)生接受和吸收知識(shí)的情況無(wú)法掌握，學(xué)生參與程度較低，很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率偏低。因此，激發(fā)機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程多模式的教學(xué)手段是必要的。

1.4 應(yīng)試考核對(duì)學(xué)生掌握程度反饋片面

現(xiàn)有的課程在考核模式上，不論是理論課程還是實(shí)踐課程都以最后成績(jī)作為主要的參考，考核內(nèi)容和目標(biāo)多為固定項(xiàng)，設(shè)置較為簡(jiǎn)單，甚至在多數(shù)課程中以“一考定終身”的考核方式，忽視了學(xué)生知識(shí)真實(shí)掌握情況和能力培養(yǎng)。雖然在一些實(shí)驗(yàn)課程中對(duì)于學(xué)生的動(dòng)手能力有所培養(yǎng)，但其圍繞實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，對(duì)于過(guò)程的學(xué)習(xí)和效果則無(wú)法考查，學(xué)生在學(xué)習(xí)中多會(huì)以針對(duì)性完成考核內(nèi)容去學(xué)習(xí)，以掌握分?jǐn)?shù)值為目標(biāo)，不能很好的鍛煉學(xué)生能力，也無(wú)法掌握學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力，得到的結(jié)論也較為片面。因此，建立機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程多維的考核評(píng)價(jià)體系是必要的。

2 機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系

2.1 創(chuàng)新實(shí)踐課程體系設(shè)計(jì)

工程教育認(rèn)證的理念是目前工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)中的指導(dǎo)理念。因此，針對(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)本科專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系和課程設(shè)置中存在的問(wèn)題，基于CDIO工程教育理念，針對(duì)我校人才培養(yǎng)目標(biāo)與定位，以學(xué)生為中心，產(chǎn)出為導(dǎo)向，展開(kāi)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系研究。

結(jié)合學(xué)校制定2019版人才培養(yǎng)方案的指導(dǎo)意見(jiàn)，研究并制定出一套科學(xué)的、合理的、較完整的、可操作的創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系，完成包括認(rèn)知實(shí)踐、創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐和綜合設(shè)計(jì)基于4個(gè)實(shí)踐模塊—9個(gè)項(xiàng)目平臺(tái)—12門(mén)課程的實(shí)踐課程體系設(shè)計(jì)，從而形成我校特色的機(jī)器人專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程系統(tǒng)。

2.2 基于“理實(shí)一體”的教學(xué)模式

同時(shí)，基于CDIO的“理實(shí)一體”教學(xué)模式，研究了一套具有強(qiáng)指向性，易操作性、恒穩(wěn)定性和靈活性的可為創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程教學(xué)提供一定理論依據(jù)的模式化的教學(xué)法體系。完成了基于12門(mén)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程具有課程特色且相輔相成關(guān)聯(lián)的教學(xué)模式設(shè)計(jì)，包括多模態(tài)的教學(xué)模式適用范圍；構(gòu)建了基于學(xué)生—老師—課程“三位一體”的理論與實(shí)踐雙螺旋發(fā)展理論，促進(jìn)了教學(xué)模式穩(wěn)定性、持續(xù)性和靈活性。

2.3 創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程多模式的教學(xué)手段

為凸顯創(chuàng)新實(shí)踐的理念和能力培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，開(kāi)展基于競(jìng)賽式、項(xiàng)目式、積分式等多模式的教學(xué)手段，設(shè)計(jì)并完成了多元化，滲透化，區(qū)別化的教學(xué)手段和方法，包括競(jìng)技對(duì)抗，項(xiàng)目導(dǎo)向，分段或積分的教學(xué)手段研究。教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了以設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，競(jìng)技比賽為平臺(tái)，對(duì)抗創(chuàng)新為標(biāo)尺，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程為載體的教學(xué)手段研究；以性能為基準(zhǔn)，模塊驅(qū)動(dòng)為分段，集成效應(yīng)為總評(píng)，專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程為載體的教學(xué)手段研究；以項(xiàng)目為總線(xiàn)，功能完成為定點(diǎn)，總體達(dá)成為目標(biāo)，綜合實(shí)踐課程為載體的教學(xué)手段。拓展了課程的教學(xué)手段，增強(qiáng)了教學(xué)效果。

2.4 創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程多維的考核評(píng)價(jià)體系

為改變傳統(tǒng)課程在成績(jī)?cè)u(píng)定中片面的考核方式，設(shè)計(jì)并形成了以考核目標(biāo)全程化、考核內(nèi)容多元化、考核方式可選化、總評(píng)成績(jī)綜合化的機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程多維的考核評(píng)價(jià)體系。完成了基于全程化跟蹤和優(yōu)化的考核目標(biāo)設(shè)置，基于考核內(nèi)容多元多樣化及分項(xiàng)權(quán)值配置方法，基于面向不同課程的可選擇考核方式，和基于針對(duì)差異性個(gè)體及課程的綜合評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)。

3 總結(jié)語(yǔ)

依據(jù)實(shí)踐性和應(yīng)用性的教學(xué)理念，圍繞機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)人才創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)，以重慶市社會(huì)經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，以新工科建設(shè)為背景，明確應(yīng)用型本科院校機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)特點(diǎn)及課程設(shè)置思路，基于CDIO理念和工程認(rèn)證的指導(dǎo)，構(gòu)建了具有我校特色的機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐類(lèi)課程體系，探索了基于“理實(shí)一體”的教學(xué)模式，開(kāi)展了基于多模式的教學(xué)手段研究和建立多維度的考核評(píng)價(jià)體系。不僅可以提高機(jī)器人工程本科專(zhuān)業(yè)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)和人才培養(yǎng)質(zhì)量，而且形成的創(chuàng)新實(shí)踐課程體系可以借鑒或指導(dǎo)用于其他新工科專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置。