莫曉瑾 ， 蔣英鈺

（1.武漢船舶職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430050；2.長江師范學院，重慶 408100）

自動控制技術是廣泛運用于生產過程自動化、工廠自動化、機器人技術、綜合管理工程、航天工程、軍事技術等領域中的關鍵技術，是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術，對過程實現檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策，從而提高生產效率，降低生產成本，確保安全等目的的綜合性技術?！白詣涌刂圃怼笔请姎庾詣踊夹g專業(yè)的核心課程，學生在學習自動控制理論過程中需要與實踐相結合，進而達到更佳學習效果。在實驗教學中引入CDIO教育模式，通過設置以實際工程為對象的實驗內容，將不同的專業(yè)課程知識進行系統(tǒng)的整合，全面提高學生的專業(yè)素質，同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和溝通協(xié)調能力，為走向工作崗位打下堅實基礎。

1 課程特點及授課現狀

“自動控制原理”屬于一門理論和實踐結合比較顯著的學科，對于數學、物理等基礎知識的要求較高，是很多學生比較“頭疼”的學科。傳統(tǒng)教學方式多以課堂教學為主，且采用多媒體講解，導致原本晦澀難懂的原理更加難以形象具體呈現給學生，部分學生產生厭學情緒，難以掌握所學內容。在這種教學模式下可能會出現兩種情況：1）成為數學課堂，在不同模型和算法的數學推理及證明過程中，并且易陷入無窮的數學推導過程而忽略培養(yǎng)學生工程實際應用分析問題及解決問題的能力；2）變?yōu)檐浖谜n，基本原理的證明推導不講，實踐多采用MATLAB軟件驗證教材及習題答案，卻忽略培養(yǎng)學生基本數理分析及推導能力的目標，面對實際復雜的工程問題，缺少靈活思考、發(fā)現問題、解決問題的能力。此外，由于課程教學中的內容過多、課時過少、師資不足等，導致難以達到預期學習效果?？傮w來看，在“自動控制原理”課程中過度依賴于傳統(tǒng)教學方法無法提升教學質量，難以吸引學生學習興趣，不能充分挖掘學生潛能，因此，不利于課程內容的掌握。綜合考慮到上述問題，應該通過教學改革對現有的教學模式進行優(yōu)化，解決課程教學中存在的以上核心問題。

2 引入CDIO工程教育理念

為了提高教學的質量，為我國現代化建設培養(yǎng)更多的高素質人才，需要對當前的教學模式進行改革。在教育改革過程中應該結合國內教學現狀來創(chuàng)新教學理念和教學模式，積極學習國際上比較先進的教學理念，例如可以將CDIO工程教育模式引入到教學過程中。

CDIO是2001年由美國麻省理工學院聯合瑞典的查爾姆斯技術大學、林克平大學以及皇家技術學院等3所高校，共同開發(fā)的一種全新工程教育理念和實施體系。CDIO是英文單詞“構思”(Conceive)、“設計”（Design）、“實施”(Implement)、“運行”(Operate)的縮寫。其中，“構思”包括顧客需求分析，技術、企業(yè)戰(zhàn)略和規(guī)章制度設計，發(fā)展理念、技術程序和商業(yè)計劃制訂；“設計”包括工程計劃、圖紙設計以及實施方案設計等；“實施”特指將設計方案轉化為產品的過程，包括制造、解碼、測試以及設計方案的確認；“運行”則主要是通過投入實施的產品對前期程序進行評估的過程，包括對系統(tǒng)的修訂、改進和淘汰等[1]。構思屬于CDIO模式的首個階段，屬于整個模式實施效果的基礎，旨在于指導學生獲取到解決問題的基本路徑[2]；設計階段指的是學生將所學的理論知識應用到項目設計中，在此過程中可以提高自身的動手能力和創(chuàng)新能力，對于學生實踐能力會產生重要影響；實現和運行階段則有助于培養(yǎng)學生的管理能力和協(xié)作能力。

一體化課程需要基于典型工作任務來對課程進行設計與開發(fā)，依據工作過程順序來設計對應的教學活動，在教學過程中注重學生的主體地位，致力于培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)能力，嚴格依據相關標準開展教學活動，同時注重對教學模式以及教學理念進行創(chuàng)新，鼓勵學生動手實踐，真正將所學知識應用到實際工作中。因此，一體化課程的學習載體是實際的工作任務，而項目是CDIO工程教育的主線，二者核心思想是相互統(tǒng)一的。這正符合當前新工科背景下應用型專業(yè)人才，以及高職技術技能型人才的培養(yǎng)目標。

3 建構CDIO課程模式及應用

根據CDIO工程教學理念，把項目作為教學單元，基于項目式教學活動為學生提供實踐的機會，注重提升學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。通過項目的實施有助于增強學生的興趣，促使其積極參與到項目活動中，強化自身的創(chuàng)新實踐能力，形成較系統(tǒng)的工程設計理念和科學研究思維。根據建構主義學習理論和認知同化理論，在教學內容設計上遵從循序漸進原則，注重局部和整體的有機統(tǒng)一，緊密結合學情分析實際情況，以及依據本?，F有的教學設施資源來進行設計。采取知識的銜接以螺旋上升層層遞進的結構來組合學習的內容，將“自動控制原理”課程中傳遞函數及狀態(tài)方程、時域分析、頻域分析、系統(tǒng)穩(wěn)定分析、系統(tǒng)性能校正五個部分的內容分解成5個知識模塊，并通過具體的項目來吸引學生參與，引導學生將所學理論知識應用到實際項目中。具體的課程項目設計如表1所示。

表1 課程項目設計

在構思階段主要結合“自動控制原理”課程在實際生產中的應用進行設計，注重實踐與專業(yè)理論的緊密結合，采用現有的實驗平臺為學生提供真實的實踐場景。教師在此階段需要注重對學生的引導，讓學生主動參與到項目中，對于遇到的問題先自行分析和解決，對于解決不了的問題則由教師指導解答。采用這種方式充分發(fā)揮了學生的主體地位，能夠促進學生積極思考、動手實踐，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

1）設計階段。教師依據學情，通過對項目的分析，圍繞問題創(chuàng)設情境，引導學生進行理解和分析，自行設計對應的方案，然后分組討論并驗證。對于學生存在的問題教師及時解答，鼓勵學生自己思考和設計，動手驗證自己的猜想，同時加強成員之間溝通、探討分析問題能力，最后解決問題。

2）項目實施過程。對每組的設計方案進行相關分析，鼓勵學生不斷測試，驗證設計的可行性，從而教導學生體驗項目的開發(fā)過程就是持續(xù)創(chuàng)新的過程，針對自己的假設進行驗證，分析存在的不足問題?；谶@種方式有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。同時，在項目的實施過程中體會團隊合作的重要性，認識到任何一個環(huán)節(jié)出現錯誤，都會影響到最后的結果[3]。

3）項目評價。結合項目中的知識點以及重難點，考核項目結果。通過知識能力水平掌握程度、團隊溝通協(xié)作、個人演示匯報能力等方面設計評價表，形成自評、小組互評、教師評價的綜合評價方式。教師也可通過評價過程和結果查漏補缺，總結教學實施過程中可優(yōu)化改進的問題[4-6]。

4 結束語

通過將上述教學模式應用到實際教學過程中，工作任務與授課內容的有效結合使得學生積極參與到項目中，有助于調動學生學習的興趣，強化其分析問題和解決問題的能力，將所學專業(yè)知識真正應用到動手實踐中。在該模式下，學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力將會得到提升，同時在與同學以及教師溝通交流的過程中培養(yǎng)了協(xié)作能力。在長期的課程建設與教學實踐中，引入CDIO工程教育模式成效明顯，“自動控制原理”課程已經具備了相對穩(wěn)定成熟的教學模式和合理有效的教學體系，彌補了傳統(tǒng)教學模式中存在的不足問題，真正實現了理論知識與動手實踐的結合，在此過程中形成了多種類型的教學項目、可操作的評價體系，為日后教學提供了支持。通過有效組織與實施，強化了過程考核管理，推進和提升了課程質量和教學效果。隨著自動控制技術的持續(xù)發(fā)展，“自動控制原理”課程內容也應與時俱進，教學項目資源的進一步設計開發(fā)與建設、項目體系的系統(tǒng)性研究、項目實施過程的合理組織與優(yōu)化，以及對職業(yè)素養(yǎng)重視度的提升都將進一步推進課程教學改革的深化。