發(fā)布時(shí)間：2016-05-02 20:46

摘要：傳統(tǒng)工程教育偏重理論研究，培養(yǎng)模式陳舊，教育活動(dòng)局限于課堂授課，學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的配角，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)四年的工程培養(yǎng)后，成為解決習(xí)題的高手而不是解決實(shí)際工程問(wèn)題的能手。鑒于工程教育改革的迫切性，CDIO培養(yǎng)模式由于其強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐的重要性而日益受高教界重視。以廣州大學(xué)自動(dòng)控制課程為討論對(duì)象，介紹CDIO自控課程的相關(guān)改革，探討CDIO理念在課程改革中的實(shí)施。

Abstract: The traditional engineering education in China concentrates on the theory study, and the educational pattern is out-to-date compared to the development of world class engineering education. Undergraduate students were forced to sit tight in a classroom and treated as a subordinate role in the educational activities. After four years solid study, students even do not have the capability to solve practical problems, and this is the reason why CDIO concept is introduced. This study gives an example of the innovation of CDIO automatic control course undergoing in Guangzhou University and intends to share the experiences of applying CDIO concepts in undergraduate engineer education.

Keywords: CDIO, automatic control, course innovation

一、CDIO工程教育模式

 CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果。2001年麻省理工學(xué)院、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)組成的跨國(guó)研究，經(jīng)過(guò)四年的探索研究，創(chuàng)立了 CDIO 工程教育理念，并成立了CDIO國(guó)際合作組織。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn) （Implement）和運(yùn)作（Operate） ,它以工程項(xiàng)目為載體 ,讓學(xué)生以主動(dòng)鉆研的方式學(xué)習(xí)工程知識(shí)，掌握解決實(shí)際工程問(wèn)題的方法。CDIO工程教育模式具備（1）大工程理念；（2）注重綜合素質(zhì)的培養(yǎng)；（3）密切聯(lián)系產(chǎn)業(yè)；（4）系統(tǒng)的工程教育改革[1]等特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)綜合的創(chuàng)新能力, 與社會(huì)大環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展; 同時(shí)更關(guān)注工程實(shí)踐, 加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。CDIO 工程教育模式中國(guó)化的實(shí)踐將成為培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才的有效途徑[2]。

二、傳統(tǒng)工程教育存在的問(wèn)題

McKinsey Global Institute 2005 年10 月發(fā)表的一份報(bào)告稱(chēng),我國(guó)2005 年畢業(yè)的約60 萬(wàn)工程技術(shù)人才中適合在國(guó)際性公司工作的只有不到10 %。而這其中的原因,其分析為“中國(guó)教育系統(tǒng)偏于理論,中國(guó)學(xué)生幾乎沒(méi)有受到項(xiàng)目和團(tuán)隊(duì)工作的實(shí)際訓(xùn)練,相比之下歐洲和北美學(xué)生以團(tuán)隊(duì)方式解決

實(shí)際問(wèn)題�！盵3]導(dǎo)致該種現(xiàn)象的根本原因，可以認(rèn)為是我國(guó)的工程教育體系嚴(yán)重滯后于快速發(fā)展的國(guó)際形勢(shì)。
我國(guó)傳統(tǒng)工程教育主要存在的問(wèn)題可歸結(jié)為：（1）培養(yǎng)模式陳舊，工程教育局限于課堂授課，，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，課后完成作業(yè)，期末參加考試，而學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)也僅僅通過(guò)空洞的論文來(lái)應(yīng)付了事，大學(xué)工程教育成為初、高中應(yīng)試教育的升級(jí)版；（2）以教師為中心，以教材為中心，以課堂授課為中心，忽視學(xué)生的實(shí)際情況和實(shí)際需要；教師在教學(xué)中滔滔不絕地傳授知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，在課堂教學(xué)中學(xué)生參與的機(jī)會(huì)少，學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的配角；（3）授課內(nèi)容偏重理論研究，采用的教材內(nèi)容與現(xiàn)時(shí)工業(yè)情況差距較大，偏離實(shí)際工程應(yīng)用，學(xué)生經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)仍然不能解決工程問(wèn)題，學(xué)生成為解決習(xí)題的高手，而不是解決實(shí)際工程問(wèn)題的能手。
以自動(dòng)控制理論課程為例，該門(mén)課程可說(shuō)是實(shí)踐性很強(qiáng)的核心課程，無(wú)論是對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)，或者是電子電氣專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，在學(xué)習(xí)完該門(mén)課程后，應(yīng)該具備基本的解決工程控制問(wèn)題的能力，然而事實(shí)卻與我們的期望大相徑庭。根據(jù)調(diào)研，學(xué)生接受傳統(tǒng)的自控課程學(xué)習(xí)后，仍然有相當(dāng)部分不理解傳遞函數(shù)是如何獲得的、不能根據(jù)瞬態(tài)響應(yīng)曲線來(lái)調(diào)制控制器、甚至沒(méi)碰過(guò)工程控制系統(tǒng)，更不用說(shuō)自己開(kāi)發(fā)機(jī)電控制系統(tǒng)了。
傳統(tǒng)的工程教育模式必須改革以適應(yīng)快速發(fā)展的國(guó)際形勢(shì)，培養(yǎng)具備解決實(shí)際工程問(wèn)題的優(yōu)秀工程師。廣州大學(xué)近年來(lái)運(yùn)用CDIO工程教育理念，在各專(zhuān)業(yè)課程上進(jìn)行了大膽的改革與創(chuàng)新，現(xiàn)以自控課程為例，介紹廣州大學(xué)在CDIO自控課程的相關(guān)改革，探討CDIO理念在課程改革中的實(shí)現(xiàn)。

三、 CDIO自動(dòng)控制課程改革的探討

自控課程的特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)，為了激發(fā)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也為了提高課堂的教學(xué)質(zhì)量，對(duì)傳統(tǒng)自控課程的設(shè)置內(nèi)容及實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行多方面的改革,主要思路分述如下，詳細(xì)課程設(shè)置可見(jiàn)圖1課程設(shè)置框圖:

(1)前置課程:設(shè)置前置課程，在前置課程中引入自動(dòng)控制的概念，目的是讓學(xué)生對(duì)自控原理有感性認(rèn)識(shí)。前置課程的設(shè)置充分考慮學(xué)生掌握知識(shí)的客觀規(guī)律，從感性認(rèn)識(shí)開(kāi)始，逐漸升華為理性認(rèn)識(shí)，避免過(guò)早、過(guò)多地引入晦澀的理論概念，打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生始終在興趣的引導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)。
(2)信息手段的應(yīng)用：運(yùn)用CDIO 理念,跟上信息時(shí)代發(fā)展的步伐,減少學(xué)生手工計(jì)算量，大量采用計(jì)算機(jī)手段解決工程控制問(wèn)題，如要求學(xué)生運(yùn)用MATLAB SIMULINK 或者 Control Toolbox等工具解決控制問(wèn)題。值得注意的是，學(xué)生有選擇不同軟件來(lái)解決問(wèn)題的自由，如學(xué)生可以選擇LABVIEW，只要學(xué)生有興趣使用的軟件，都鼓勵(lì)學(xué)生大膽采用。
(3)工程項(xiàng)目的設(shè)置：自控課程實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生應(yīng)通過(guò)工程項(xiàng)目鍛煉自控理論的運(yùn)用，在課程改革中，把工程項(xiàng)目分為“軟項(xiàng)目”與“硬項(xiàng)目”。所謂的“軟項(xiàng)目”就是學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用，對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行模擬仿真分析。而“硬項(xiàng)目”則要求學(xué)生運(yùn)用自控理論對(duì)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行控制分析，如：控制倒立擺系統(tǒng)，控制工業(yè)機(jī)器人等。
(4)基于團(tuán)隊(duì)的學(xué)習(xí)模式：傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往要求學(xué)生獨(dú)立完成問(wèn)題，而在企業(yè)中更加強(qiáng)調(diào)的是緊密的團(tuán)隊(duì)合作。因此，教學(xué)中要求學(xué)生自由選擇同學(xué)組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，合作完成各種軟項(xiàng)目與硬項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、溝通能力、協(xié)調(diào)能力、項(xiàng)目管理能力與團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)能力。

(5)后續(xù)課程：CDIO工程培養(yǎng)模式的核心是培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)、工程能力，而這種素養(yǎng)、能力不是一朝一夕就能形成的，自控課程作為實(shí)踐性較強(qiáng)的課程應(yīng)該起承上啟下，以點(diǎn)帶面的作用，因此我們除了設(shè)置前置課程外，還設(shè)置后續(xù)課程以進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生運(yùn)用自控理論解決工程問(wèn)題的能力，并且設(shè)置的后續(xù)課程力求貼近工業(yè)應(yīng)用。

四、結(jié)論

以廣州大學(xué)自動(dòng)控制課程為對(duì)象，介紹自控課程的相關(guān)改革，討論了CDIO理念在自控課程改革中的實(shí)施，給出了CDIO自控課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施方案。

圖1 CDIO自控課程設(shè)置框圖

參考文獻(xiàn)：

[1]王剛，CDIO工程教育模式的解讀與思考，中國(guó)高教研究[J],5:86-87.

[2]唐全禮，陸小華，熊光晶，CDIO大綱與工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，高等教育研究學(xué)報(bào)[J], 2008,31(4):15-18.
[3]Diana Farrell, Andrew J. Grant，China’s Looming Talent Shortage[J]．The McKinsey Quarterly，2005，(4):70-79.

本文編號(hào)：41301