◆盧均治

作者：盧均治，廣東石油化工學(xué)院自動化系講師，主要從事自動控制原理及應(yīng)用研究（525000）。

CDIO是國際工程教育與人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式。2000年10月以來，由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家理工學(xué)院等四所大學(xué)組成的工程教育改革研究團(tuán)隊提出、并持續(xù)發(fā)展和倡導(dǎo)了全新的CDIO（Conceiving-Designing-Implementing-Operation）即構(gòu)思—設(shè)計—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)行的工程教育理念和以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的CDIO理念，并于2004年成立了CDIO國際合作組織。CDIO模式強(qiáng)調(diào)綜合的創(chuàng)新能力，與社會大環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展；同時更關(guān)注工程實(shí)踐，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力[1]。

CDIO的理念是：以盡可能接近工程實(shí)際，涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、企業(yè)和社會的團(tuán)隊綜合設(shè)計大項(xiàng)目為主要載體，結(jié)合專業(yè)核心課程的教學(xué)，使學(xué)生在CDIO的全過程中不斷地在一名現(xiàn)代工程師應(yīng)具備的能力與素質(zhì)方面得到全面的訓(xùn)練和提高。

目前，我國工程教育普遍存在強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)，不重視工程實(shí)踐的問題。引入CDIO的先進(jìn)理念，對我國的工程教育具有重要意義。因此，如何使CDIO理念得到有效的貫徹和實(shí)施是學(xué)生培養(yǎng)中面臨的一個重要問題，也是日常教學(xué)中要引起思考的一個問題。

本文在CDIO理念指導(dǎo)下，結(jié)合集散控制系統(tǒng)課程特點(diǎn)，對具有工程應(yīng)用背景的項(xiàng)目教學(xué)方法進(jìn)行了有益的探討。

1 CDIO能力大綱

CDIO教學(xué)模式以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間存在有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱如表1所示，對受教育者所要達(dá)到的能力提出四個層面的要求。為了使這些要求具有可操作性，CDIO還制定了實(shí)施和評價的12條標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。因此，把CDIO教育理念引入課堂教學(xué)時，可以根據(jù)這12條標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施教學(xué)過程以及進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量評價。

表1 CDIO能力培養(yǎng)教學(xué)大綱考察內(nèi)容

2 集散控制系統(tǒng)項(xiàng)目教學(xué)

集散控制系統(tǒng)是自動化類專業(yè)的一門主要專業(yè)課程。集散控制系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)、圖形顯示技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動控制技術(shù)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種計算機(jī)綜合控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)，但在一般課堂教學(xué)中，集散控制系統(tǒng)課程主要從理論上介紹系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容、軟硬件結(jié)構(gòu)；列舉幾種型號的集散控制系統(tǒng)，進(jìn)行具體講解；最后，如果有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，還會根據(jù)課程中主要的內(nèi)容，讓學(xué)生做幾個獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)。這樣下來，學(xué)生雖然理論知識看起來可能掌握得不錯，但會對其所學(xué)的知識產(chǎn)生零碎感，并且這些知識沒有實(shí)際的“落腳點(diǎn)”，會有很“虛”的感覺。因此，其所掌握的內(nèi)容來得快，遺忘得也快，最后所剩無幾。

引入CDIO教育理念以后，可以采用基于工作過程的教學(xué)模式和教、學(xué)、做相結(jié)合的項(xiàng)目教學(xué)方法，來進(jìn)行課堂教學(xué)。這種基于工作任務(wù)完成所需而組織與安排的課程內(nèi)容，打破了傳統(tǒng)教學(xué)理論與實(shí)踐的界限，為“教、學(xué)、練、做”一體化教學(xué)奠定了基礎(chǔ)[4]。

根據(jù)課程的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容以及課程特點(diǎn)，選擇有工程背景的項(xiàng)目鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計為例，進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)。根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)，按照工藝和設(shè)計要求，把該項(xiàng)目分為四個相對獨(dú)立的小項(xiàng)目，從完成每個小項(xiàng)目入手，及至完成整個項(xiàng)目。

課堂中講解知識時切入所對應(yīng)的小項(xiàng)目，這樣課本內(nèi)容完成的同時，小項(xiàng)目也基本完成。集散控制系統(tǒng)項(xiàng)目的完成除了集散控制系統(tǒng)課程本身所涉及的內(nèi)容外，還包括很多過往期所學(xué)的專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課上的內(nèi)容。例如：項(xiàng)目里的控制方案組態(tài)，組態(tài)的內(nèi)容是新學(xué)的，但控制方案的設(shè)計與選擇就涉及自動控制原理、過程控制、現(xiàn)代控制理論等相關(guān)課程的內(nèi)容。這些都需要在完成小項(xiàng)目的時候進(jìn)行串講復(fù)習(xí)，喚起學(xué)生對這些知識的回憶。此外，項(xiàng)目的完成是要盡可能接近企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目的完成過程，所以實(shí)際工程項(xiàng)目的完成流程、期間要涉及的項(xiàng)目文檔等內(nèi)容，也是需要進(jìn)行專題講解的，或引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外資料收集。這樣才能保證小項(xiàng)目的完成，也就保證大項(xiàng)目的最終完成。

在課堂進(jìn)行過程期間，設(shè)置與課堂小項(xiàng)目內(nèi)容相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生親自動手，獨(dú)立完成每個小項(xiàng)目，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解。在課程最后，引入幾個不同的項(xiàng)目，把學(xué)生分成幾個小組，讓每一個小組的學(xué)生分工協(xié)作、共同完成一個項(xiàng)目。這個最后項(xiàng)目的完成，以學(xué)生為主導(dǎo)，學(xué)生遇到什么問題和困難，鼓勵學(xué)生自己查找、查閱相關(guān)資料，找出解決問題的方法。教師主要起引導(dǎo)學(xué)生如何解決問題的作用。學(xué)生在掌握、運(yùn)用知識的同時，自我解決問題，自主學(xué)習(xí)的能力得到鍛煉，團(tuán)隊精神也得到加強(qiáng)。

項(xiàng)目完成以后，還可以成立以任課教師和學(xué)生代表組成的答辯小組，讓每個項(xiàng)目小組的學(xué)生都進(jìn)行項(xiàng)目答辯的過程。通過答辯，可以進(jìn)一步加深學(xué)生對項(xiàng)目內(nèi)容的理解與掌握；可以鍛煉學(xué)生的語言組織能力與表達(dá)能力；還可以方便教師對小組成員進(jìn)行評價，減少濫竽充數(shù)的情況發(fā)生。

整個課程下來，學(xué)生就會對所學(xué)知識有一個系統(tǒng)的、全面的理解，也不會再產(chǎn)生“零碎感”；對知識的用途和去向有清楚明白的了解。學(xué)生的各種能力也在這個過程中得到有效鍛煉。

上述的項(xiàng)目過程只是模擬企業(yè)里完成項(xiàng)目的過程，畢竟與企業(yè)實(shí)際完成項(xiàng)目的過程有區(qū)別，還達(dá)不到“實(shí)戰(zhàn)”的狀態(tài)。因此，利用校企合作的機(jī)會，在學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)的時候，邀請企業(yè)技術(shù)人員對學(xué)生進(jìn)行集散控制系統(tǒng)的專題講座，內(nèi)容可涉及企業(yè)集散控制系統(tǒng)項(xiàng)目如何從立項(xiàng)到投產(chǎn)運(yùn)行的一系列過程。講座結(jié)束以后，緊接著安排學(xué)生到現(xiàn)場實(shí)地參觀、了解企業(yè)集散控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。條件允許的情況下，還可以進(jìn)一步安排學(xué)生進(jìn)行相關(guān)崗位的頂崗實(shí)習(xí)。通過在企業(yè)的這段時間，使學(xué)生的工程能力得到更加有效的鍛煉和提高，能夠完成企業(yè)實(shí)際的工作任務(wù)，實(shí)現(xiàn)個人能力與崗位要求的“接軌”。

3 項(xiàng)目教學(xué)與“卓越計劃”

廣東石油化工學(xué)院電氣及其自動化專業(yè)已經(jīng)成為“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）試點(diǎn)專業(yè)?！白吭接媱潯笔?010教育部啟動的一項(xiàng)著力提升學(xué)生的工程素養(yǎng)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)計劃?！白吭接媱潯迸cCDIO雖然內(nèi)容表述不同，實(shí)施過程也有不同，但其核心思想都是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。

“卓越計劃”中有一個重要的要求是參加該計劃的學(xué)生，在大學(xué)四年中必須累計在企業(yè)實(shí)習(xí)滿一個學(xué)年。這就對試點(diǎn)專業(yè)的校企合作提出一個很高的要求。因此，可以把前文提到在集散控制系統(tǒng)課程結(jié)束后安排學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行參觀、實(shí)習(xí)的內(nèi)容，納入到“卓越計劃”的實(shí)習(xí)教學(xué)安排中來。這樣就可以從整個專業(yè)培養(yǎng)的角度來進(jìn)行這一塊實(shí)習(xí)內(nèi)容的最優(yōu)安排與設(shè)置，增加了實(shí)習(xí)安排的可操作性。所以，項(xiàng)目教學(xué)延伸到企業(yè)實(shí)習(xí)階段，既豐富了CDIO理念的實(shí)踐內(nèi)容，又使“卓越計劃”得到更充分的實(shí)施。這對“卓越計劃”的推廣與執(zhí)行落實(shí)也具有一定的意義。

4 結(jié)束語

根據(jù)集散控制系統(tǒng)課程特點(diǎn)，采用基于CDIO理念的項(xiàng)目教學(xué)法，很好地滿足工程教育的發(fā)展要求。教學(xué)實(shí)踐表明，該教學(xué)方法把“教、學(xué)、練、做”有機(jī)結(jié)合起來，有助于學(xué)生更好地掌握課程知識，更好地理解課程內(nèi)容，能把課程理論知識跟知識的實(shí)際工程應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來，有利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。此外，根據(jù)“卓越計劃”注重實(shí)踐能力培養(yǎng)、注重課堂教學(xué)與企業(yè)職業(yè)能力要求的聯(lián)系的理念，項(xiàng)目教學(xué)法也有助于“卓越計劃”的具體實(shí)施。■

[1]康全禮,陸小華,熊光晶.CDIO大綱與工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高等教育研究學(xué)報,2008(4):15.

[2]郭小勤,曹廣忠.基于項(xiàng)目的CDIO理念在課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2010(3):84.

[3]陸小華,熊光晶,陳珠琳.設(shè)計導(dǎo)向的工程教育改革理念[J].高等工程教育,2007(6):83-87.