紀(jì)雯+王峰+張旭隆+喬淑云

本文以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，應(yīng)用型本科院校電氣工程專業(yè)教學(xué)改革為研究對(duì)象，結(jié)合電氣專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)類的教學(xué)現(xiàn)狀，通過對(duì)學(xué)生在電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行項(xiàng)目選題設(shè)計(jì)、教學(xué)過程的組織實(shí)施、教學(xué)考核方式以及評(píng)價(jià)等方面的探索與研究，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力以及創(chuàng)新能力。

目前，隨著大規(guī)模自動(dòng)化技術(shù)的推廣，全球?qū)こ碳夹g(shù)人員的需求不斷擴(kuò)大。為了應(yīng)對(duì)企業(yè)全球化戰(zhàn)略的需求，培養(yǎng)出適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)的工程技術(shù)人才，高校在電氣工程人才培養(yǎng)過程中就需要不斷創(chuàng)新。作為應(yīng)用型本科院校的中俄合作辦學(xué)項(xiàng)目，如何在電氣工程/工業(yè)自動(dòng)化方向綜合設(shè)計(jì)的教學(xué)中，引入CDIO工程教育理念，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的提高，在中俄合作辦學(xué)項(xiàng)目中具有重要的意義。

研究對(duì)象與研究方法的確定

CDIO教育模式最早由麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等4所院校于2001年提出的一種新型的工程人才培養(yǎng)模式。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(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、課程間的有機(jī)聯(lián)系為主要方式學(xué)習(xí)工程，以其培養(yǎng)學(xué)生的工程理念和實(shí)踐能力。將ODIO工程教育理念引入綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提高其職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

在電氣專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)中，為了對(duì)比我院電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量，選取我院中俄合作辦學(xué)項(xiàng)目班級(jí)和普通電氣工程教學(xué)班級(jí)學(xué)生作為對(duì)比。普通電氣工程班級(jí)采用傳統(tǒng)的理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，通過實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目進(jìn)行電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)的教學(xué)，而中俄合作辦學(xué)項(xiàng)目班級(jí)則引入CDIO工程教育模式。普通班在第七學(xué)期開始進(jìn)行《電氣工程/工業(yè)自動(dòng)化方向綜合設(shè)計(jì)》課程教學(xué)工作。為了對(duì)中俄合作辦學(xué)班級(jí)進(jìn)行CDIO工程教育理念，除了引入俄方教學(xué)項(xiàng)目外，針對(duì)整個(gè)綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，課題組也進(jìn)行了相應(yīng)的改革，采用了新的教學(xué)組織模式。

基于CDIO模式的電氣工程，工業(yè)自動(dòng)化方向綜合設(shè)計(jì)的改革措施

電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)的選題內(nèi)容改革。在電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)改革中，普通教學(xué)班采用教師指定題目的做法，我院根據(jù)實(shí)驗(yàn)窒情況，指定了基于PLC七層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于PLC的自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于MCGS組態(tài)軟件的十字路口交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)等十個(gè)題目，而且采用指定學(xué)生的方法進(jìn)行題目的分配。這些題目普遍存在內(nèi)容簡單、陳舊，功能簡單的特點(diǎn)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而對(duì)中俄合作辦學(xué)班級(jí)的學(xué)生，則通過CDIO工程教育理念的引入，采用校企合作的方式來制定項(xiàng)目選題或者來自教師科研等方面的題目，通過學(xué)生與教師、企業(yè)工程師之間的交流與互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生將選題與企業(yè)需求緊密結(jié)合，最終產(chǎn)生的電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目能夠真正的服務(wù)社會(huì)，滿足企業(yè)需求，做出的電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)的需要。最終產(chǎn)生了基于PLC的礦井提升機(jī)行程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、地鐵信號(hào)控制系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、基于PLC的智能交通系統(tǒng)等企業(yè)項(xiàng)目，學(xué)生在綜合設(shè)計(jì)過程中，也不拘泥于使用西門子S7-200PLC，也可采用信捷PLC、匯川PLC以及OMRON等型號(hào)PLC，還有單片機(jī)，智能芯片等的工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，提高了學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)的教學(xué)模式改革。在教學(xué)過程中，普通班采用傳統(tǒng)方式，基本上采用一人一題的模式，在正常上課過程中，集中4周時(shí)間完成綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目，由于不能和指導(dǎo)老師充分進(jìn)行互動(dòng)交流，不能有效的對(duì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的理解，導(dǎo)致部分學(xué)生綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目做得不好，甚至不能完成綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目的全部功能。而對(duì)于中俄合作辦學(xué)項(xiàng)目班級(jí)的學(xué)生，由于將學(xué)生的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目放在企業(yè)，利用大三暑假加上學(xué)期的綜合設(shè)計(jì)時(shí)間，一共10周時(shí)間，通過將學(xué)生安排在企業(yè)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，采用分組方式，每組有3～4名學(xué)生，同時(shí)配備1名企業(yè)工程師作為學(xué)生的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師和學(xué)校教師一起對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。綜合設(shè)計(jì)具體實(shí)施步驟如下：

綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目選題。在電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)開始時(shí)，指導(dǎo)教師根據(jù)科研與合作企業(yè)需求，初步擬定題目進(jìn)行公布。學(xué)生在查閱相關(guān)資料和項(xiàng)目需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的技術(shù)方案，經(jīng)過教師和企業(yè)工程師的評(píng)價(jià)與審核，確定項(xiàng)目選題與項(xiàng)目組成員。

整體方案確定。學(xué)生在進(jìn)行選題后，根據(jù)項(xiàng)目要求，學(xué)生經(jīng)過調(diào)研，并與指導(dǎo)老師及企業(yè)工程師充分交流后，經(jīng)過充分的修改與調(diào)整，尤其是與實(shí)際生產(chǎn)工藝相結(jié)合，制定出滿足項(xiàng)目需求的整體技術(shù)方案。

項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)與測(cè)試。在技術(shù)方案確定后，每組學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目需要進(jìn)行分工，將綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目分成硬件設(shè)計(jì)、軟件編程、系統(tǒng)測(cè)試等部分進(jìn)行分工，在企業(yè)工程師和指導(dǎo)老師幫助下進(jìn)行相關(guān)工作。在整個(gè)過程中，學(xué)生遇到問題，可以與企業(yè)工程師進(jìn)行充分的交流，項(xiàng)目組成員之間也可以相互交流與合作，最終完成整個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

集中答辯環(huán)節(jié)。在項(xiàng)目組成員完成綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目后，采用集中的方式進(jìn)行答辯。學(xué)生事先準(zhǔn)備好相關(guān)PPT，介紹整個(gè)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目的整體方案、硬件構(gòu)成、軟件流程及軟件功能，在實(shí)訓(xùn)過程中遇到的問題及相應(yīng)的解決辦法。學(xué)生陳述后，由企業(yè)工程師和指導(dǎo)老師對(duì)學(xué)生答辯情況進(jìn)行提問，通過答辯交流，使學(xué)生找出實(shí)訓(xùn)工作中的優(yōu)點(diǎn)與不足。

提交綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)報(bào)告。學(xué)生在完成綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目后，需要提交相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)報(bào)告。整個(gè)實(shí)訓(xùn)報(bào)告應(yīng)包括系統(tǒng)綜合翻十要求、實(shí)訓(xùn)目的、整體方案、硬件選型、軟件流程圖、軟件功能、調(diào)試與測(cè)試過程、實(shí)訓(xùn)總結(jié)等8個(gè)方面。要求項(xiàng)目組成員實(shí)訓(xùn)總結(jié)報(bào)告主體不能相同。在電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)結(jié)束后，指導(dǎo)教師對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行總結(jié)與分析，從而找出其中的優(yōu)點(diǎn)與不足。對(duì)于優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行保留，對(duì)于綜合設(shè)計(jì)過程中存在的不足，通過相互之間的交流，形成改進(jìn)措施，以便進(jìn)一步提高綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)效果。

電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)的考核方式改革。由于CDIO工程教育模式，重在培養(yǎng)學(xué)生的工程理念，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。因此在電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)考核時(shí)，采用項(xiàng)目組成員互評(píng)、系統(tǒng)方案、設(shè)計(jì)成績、答辯成績、實(shí)訓(xùn)報(bào)告5部分組成。成員互評(píng)成績來自同一個(gè)項(xiàng)目組成員之間的互評(píng)；系統(tǒng)方案成績來自企業(yè)工程師對(duì)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)；設(shè)計(jì)成績和實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績來自指導(dǎo)教師；答辯成績由指導(dǎo)教師和企業(yè)工程師共同給出。

通過對(duì)電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)過程與結(jié)果的在普通班和中俄合作辦學(xué)班的對(duì)比，中俄合作班學(xué)生的電氣專業(yè)綜合設(shè)計(jì)的質(zhì)量與難度都有了不同的提高，而且綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目完成較好。同時(shí)由于CDIO工程教育理念在中俄合作班中的引入，使學(xué)生較好的融入了“構(gòu)思（Conceive）一設(shè)計(jì)（Design）一實(shí)現(xiàn)（Implement）一運(yùn)作（Operate）”的工程理念，為其今后的學(xué)習(xí)與工作奠定了良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作與分工的理念。endprint