李珍

實驗教學是測控技術與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)重要組成部分，是提高學生就業(yè)競爭力的重要手段。實驗教學對提高學生的工程應用能力、獨立性、合作精神和創(chuàng)新精神具有積極的效果。

目前，我國高等院校培養(yǎng)的測控方面的高技能人才畢業(yè)后不具備馬上就任工作崗位的職業(yè)技能水平和職業(yè)行為能力，這主要是與當前高等院校課程體系和教學組織方式有關。將CDIO工程教育模式引入測控人才培養(yǎng)過程，使學生在課程學習過程中參與設計、實施、檢查和評價的行動教學與CDIO培養(yǎng)學生的通識能力相結(jié)合起來，從而為學生后續(xù)自我技能發(fā)展打下良好的基礎。我們在自動控制儀表課的實驗教學中，遵循CDIO以工程項目設計為導向、綜合工程能力培養(yǎng)為目標的教育模式，優(yōu)化實驗結(jié)構(gòu)及實驗環(huán)節(jié)、強化協(xié)作能力、革新考核評價機制。實踐結(jié)果表明，上述改革措施使學生的綜合能力得到提高，取得了良好的教學效果。

CDIO工程教育模式是由美國與瑞典等四所工學院從2000年起開始探索，經(jīng)過4 年的研究創(chuàng)立起來的。CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）、運作（Operate）四個英文單詞的縮寫，它是“做中學”和“基于項目教育和學習”（Project based educati on and learning）的集中概括和抽象表達。它以工程項目為載體讓學生主動參與實踐，在實踐過程中培養(yǎng)學生的崗位職業(yè)技能和職業(yè)行為，從而有效地實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標。

一 教學中存在的問題

自動控制儀表是我校測控技術與儀器專業(yè)的一門專業(yè)方向選修課，是一門和生產(chǎn)實際聯(lián)系非常緊密的一門課，需要通過實驗教學環(huán)節(jié)驗證課程開設效果。目前，高等院校的實驗教學多數(shù)是對課程規(guī)定的單個實驗檢測方法操作的訓練。這雖然對學生從事測控崗位職業(yè)技能的培養(yǎng)起到一定作用，但對學生的綜合運用能力和創(chuàng)新能力沒起到應有的作用。具體表現(xiàn)如下：

第一， 實驗內(nèi)容偏重驗證性實驗，缺少設計性實驗。目前，大多數(shù)實驗項目以驗證核心理論知識為主，學生只需按部就班接線，觀察記錄實驗現(xiàn)象。這種實驗教學模式很難真正培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

第二，教學方式和考核方式單一。傳統(tǒng)的教學方式是教師講解實驗原理及實驗要點，學生在老師的指導下完成實驗。教師根據(jù)提交的實驗報告考核實驗情況，忽略了實驗的具體過程。

第三，實驗環(huán)節(jié)薄弱。實驗環(huán)節(jié)只作為理論課程的輔助部分，沒有形成完善的實驗教學體系。實驗后，學生僅加深了對相關知識的理解，缺乏對知識的深入掌握及應用，尤其是缺乏啟發(fā)其在工程系統(tǒng)設計中的應用。有些學生因此覺得課程枯燥乏味，失去學習的興趣和動力。

第四，缺乏團隊合作意識的培養(yǎng)。驗證性實驗項目內(nèi)容簡單，強調(diào)學生獨立完成，這樣不利于團隊合作意識的培養(yǎng)，不適應現(xiàn)代企業(yè)對工程人才的要求。

二 教學改革思路

第一，調(diào)研周邊企業(yè)測控方向的實際需求，結(jié)合教學大綱，合理設置實驗項目，使實驗項目能夠盡可能地貼近企業(yè)生產(chǎn)實際。

第二，遵循CDIO以工程項目設計為導向、工程能力培養(yǎng)為目標的教育模式，優(yōu)化實驗結(jié)構(gòu)，增加設計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目內(nèi)容。實驗的設置要體系化，充分體現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，通過實驗使學生初步掌握整個生產(chǎn)流程中的關鍵問題。

第三，項目以團隊合作形式完成，增設項目討論、項目報告等教學環(huán)節(jié)。培養(yǎng)學生合作意識、項目管理能力、組織能力、語言表達能力等個人能力及團隊能力。貫徹以學生為主體的思想，每個實驗過程充分發(fā)揮學生的主觀能動性，通過實驗調(diào)動學生對專業(yè)的興趣和主動解決問題的積極性。

第四，通過對實驗效果的分析，發(fā)現(xiàn)教學工作中存在的問題，提出相應的改進意見。

三 教學改革的實施

我校的機電檢測教學實驗中心為學生提供了良好的實驗環(huán)境和條件，提供了必備的實驗設備，如傳感器綜合實驗臺、速凍自動制冷系統(tǒng)、雙蹤示波器、信號發(fā)生器、直流電源、萬用表以及常用的工具以便學生及時申請儀器使用，完成設計任務，確保了教學改革的順利完成。

自動控制儀表實驗課程中開設的設計項目屬于CDIO教育模式中的三級項目。學生作為完成項目設計的主體，進行項目管理、構(gòu)思、設計、實現(xiàn)， 指導教師進行項目指導，雙方形成積極的互動。

學生以團隊合作形式選擇不同項目，明確項目的設計需求，對項目進行分析，建立目標指標，對各種不同解決方案進行討論交流以及可行性分析，選擇最優(yōu)設計方案。除規(guī)定的基本要求外，學生可提出自己的觀點，增加項目的新功能。培養(yǎng)學生的團隊合作能力、工程系統(tǒng)能力及自主創(chuàng)新能力。

設計階段是進行系統(tǒng)級設計及系統(tǒng)的詳細設計。系統(tǒng)級設計主要是指各個功能模塊的描述以及模塊之間重要的交互關系的說明。系統(tǒng)的詳細設計包括傳感器的選擇、電氣原理圖設計、系統(tǒng)的性能分析優(yōu)化。培養(yǎng)了學生自控系統(tǒng)設計、分析等工程基礎知識及項目設計能力。

實現(xiàn)階段要求學生對構(gòu)建的實際控制回路進行調(diào)試和測試。學生應掌握相關設備的使用和操作，利用示波器等設備進行功能和性能測試，調(diào)整系統(tǒng)的PID參數(shù)、上下偏差值、最大輸出值等，直到滿足項目設計要求的指標。

調(diào)試成功后，進行系統(tǒng)演示及項目驗收。各項目成員演示并介紹項目設計情況，展現(xiàn)設計成果，讓學生之間進行互相學習、互相吸取經(jīng)驗、互相評價。采取自評和互評的方式進行項目評價，打破了以往只由老師進行評價的方式。豐富了教學方式，培養(yǎng)了學生的語言表達能力。

項目驗收后，要求撰寫項目設計技術報告，培養(yǎng)編寫技術文檔的能力。報告的內(nèi)容包括項目目標、設計方案、系統(tǒng)回路及工作原理、結(jié)果分析、設計創(chuàng)新點、設計過程中存在的主要問題及解決方法等。從而培養(yǎng)了學生的寫作能力。

通過實驗項目的構(gòu)思、設計、實現(xiàn)和運作，使學生深入掌握相關工程基礎知識的同時， 培養(yǎng)了學生的個人能力、團隊能力和工程系統(tǒng)能力，達到CDIO模式的培養(yǎng)目標要求。

四 教學改革的效果

基于CDIO以工程項目設計為導向的工程教育理念，調(diào)整和優(yōu)化了實驗結(jié)構(gòu)和實驗內(nèi)容，教學方法和教學思路上也進行了優(yōu)化和創(chuàng)新，豐富了實驗教學形式。從實驗內(nèi)容、實驗要求、教學形式、考核方式及能力培養(yǎng)等方面都做了很大的改進，在注重學科基礎知識的情況下，更加注重學生的團隊合作能力、工程能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，符合CDIO工程教育理念的要求，也符合現(xiàn)代企業(yè)對人才培養(yǎng)的要求。具體改革措施在測控技術與儀器專業(yè)中實施，學生表現(xiàn)出高度的積極性，順利完成了項目設計及實施，相應能力得到提高，取得良好的教學效果。

總之，本文分析了目前高校實驗環(huán)節(jié)普遍存在的現(xiàn)象，探討了基于CDIO理念的自動控制儀表課實驗教學新模式，從課程結(jié)構(gòu)、實驗內(nèi)容、教學形式、考核方式、能力培養(yǎng)等方面進行改革。實踐結(jié)果表明，在自動控制儀表實驗課程中采用以項目設計為導向的CDIO教學模式，較好地培養(yǎng)CDIO所要求的四大能力，即學生作為工程師必備的工程基礎知識，協(xié)調(diào)溝通能力、創(chuàng)新思維、語言表達、文字寫作等個人能力，項目組織、設計、開發(fā)和實施的工程系統(tǒng)能力，良好的團隊合作能力，取得了良好的教學效果，對同類課程教學的改進具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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