基于CDIO教育理念的自動化專業人才培養模式重構的研究

熊宇 崔曉 曾貴娥

【摘要】在對時下流行的CDIO教學理念進行了深入理解和分析的基礎上，本文以《自動化專業導論》為例，通過分析自動化專業課程體系，總結了自動化專業課程體系的魚骨圖，對項目課程的實施進行了深入的分析與研究，同時，在資金設備保障、考核方式等方面也進行了相關探索。

【關鍵詞】CDIO 自動化 人才培養方案 項目化課程

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）04-0016-02

1.引言

自動化專業是涉及理、工、文、管等多學科的“寬口徑”的專業，其“控管結合，強弱并重，軟硬兼施”的特點，使得在對本專業的人才培養過程中注重理論與實踐結合、跨學科培養顯得尤為重要。CDIO教育理念是近年來國際上在工程教育中取得的重要成果，它強調在高等教育過程中采用“構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）”理念[1]，以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。這正好符合自動化專業的教育特點。因此廣東白云學院在2010年就啟動了基于CDIO教育理念的教學改革，經過兩年的改革探索，各專業從人才培養方案的制定、教學大綱的編撰到課程設置及實施都取得了一定的成果。我們在對企業用人需求進行深入調研的基礎上，考察了相關兄弟院校的教學改革，總結相關經驗，重新制定了人才培養方案，并在近兩年的教學中總結出一套行之有效的項目化課程教學方法。

2.自動化專業課程體系的重構

我們根據專業大綱的4個一級指標和17個二級指標推導出本專業的課程，使其形成符合培養目標要求的課程體系。在整個課程體系中，我們強調在整個專業教育階段的工程能力的培養。

自動化專業的人才培養模式重構是為了培養具有扎實的理論基礎和較強動手能力的工程師，使其能適應未來工業發展對于自動化專業人才的需求。因此在整個人才培養過程中按照CDIO教育理念設置相關的工程培養環境，通過多個項目生命周期的完整訓練，能夠幫助學生進行知識學習和技能培養，而且使其現代國際工程師素養得以鍛煉。以工程能力培養為核心的自動化專業課程體系設置應該充分體現CDIO 環境教學，如圖1 所示是自動化專業課程體系魚骨圖，即以三級項目體系為育人環境。

從圖1可以看出，在新的人才培養模式下，對自動化專業的專業基礎課和專業課進行了分類總結，針對相近課程設立了二級項目課程，通過各學期由淺入深的、建立在工程環境下的項目課程的教學實踐，使學生掌握整個專業課程體系的相關知識，并獲得一定的工程經驗。與傳統的課程體系相比，在總學分不變的情況下，每門課程的授課學時減少了15%～25%，用于學生在項目環境中自學與合作研討，增加了團隊設計項目，以提升學生的自主學習能力、團隊協作能力及工程項目的駕馭能力。

3.項目課程的實施

在對自動化專業人才培養模式的重構過程中，我們將重點放在一級、二級項目課程的實施上，希望探索一條適合廣東白云學院的課程改革的新路。從兩年來的項目課程實施的過程來看，取得了一定的成果，也為以后的課程改革積累了一些經驗。下面以《自動化專業導論》一級項目課程為例，對CDIO項目的教學進行剖析。

《自動化專業導論》是針對大一新入校的學生開設的一門課程，主要包括理論和實踐兩部分。其中理論課程以2~3次講座的形式完成，實踐則以項目課程的形式完成。這門課程的主要目的是為讓學生對于本專業有一個初步認識，并且通過小項目的制作激發學生的學習興趣，同時使學生獲得進行科學研究的基本方法。

3.1實行導師制，近距離培養學生的整體素質。

在學生新入學起，按照4:1的比例給四名學生配備一名專業導師，形成導師指導下的多名學生自主學習的團隊。這個團隊在導師的近距離指導下，完成整個四年的項目課程的教學任務。導師不但在課程上、專業上對學生言傳身教，而且對團隊的組織活動、學生合作精神的培養都非常有幫助。這樣做貼近了教師與學生的關系，使學生獲得了許多在課堂上無法獲得的知識和技能。

3.2 以工作任務形式布置學生在整學期的課程要求。

在《自動化專業導論》課程中，專業指導教師在學期初以任務書的形式將本學期的項目任務、學生需要完成的工作、應達到的知識和能力的要求發布給學生。學生在整個學期內在專業導師的指導下完成項目任務工作，在學期末按照任務書的要求進行驗收考核。

3.3 項目課程的學時在課余實踐完成，不占用課堂時間。

針對學生課堂學時較多的情況，結合項目課程的特點，《自動化專業導論》的學習以課余時間為主。學生們在課后按照任務書的要求，通過專業導師指導及網絡學習，自主地進行項目研究。這樣做使學生具有更大的自由度，培養了他們的自學能力和自制能力，不僅使學生的學習興趣和專業素質得到提高，而且培養了他們的綜合素質。

3.4采用學校與個人相結合的形式保證資金與設備。

由于《自動化專業導論》課程采用的是項目化形式，通過學生的課余時間完成，因此對于元件的采購和實驗設備的使用就不能像普通課程實驗一樣管理。我們在此期間采用的是學校與個人相結合的形式。對于在項目中需要用到的主要元器件和實驗設備主要通過學校統一采購、統一調配，而對于在項目中用到的個性化、小金額的元件則讓學生自主采購，這樣不僅可以節省時間，而且可以讓學生參與采購過程，使其了解一個完整的項目設計的各個環節。

3.5采用靈活多樣的考核方式。

在整個項目課程的教學過程中，考核方式是最重要的，這是檢驗學生知識、素質的關鍵環節，也是課程順利進行的重要保證。《自動化專業導論》課程考核采用的是專業導師考核與項目驗收相結合的方式。專業導師對學生整個學習過程進行考核。在學期末由專門的課程驗收小組組織學生進行項目答辯，課程驗收小組針對學生的答辯情況，結合學生的實際成果進行考核。學生的最終成績則是由兩部分成績的加權平均成績。這樣可以全面的考核學生在整個學習過程中各項能力的提高。

4.初步的教學成果

遵循CDIO教育理念，經過兩年的教學實踐，我們獲得了一定的教學成果，不僅是對過去工作的檢驗，也是將來教學工作的借鑒。

（1）CDIO教育理念強調以產品的研發、運行周期為載體，使學生獲得整個產品周期的所有知識和素質。我們對這種教育理念在自動化專業課程教學過程中的運用進行了研究。

（2）全面重構了自動化專業的人才培養模式。分析了自動化專業應具備的專業能力與各課程之間的關系，合理的設置專業理論課，改變了過去教師糊涂開課、學生糊涂學習的局面。同時我們也針對本專業的特點，將各門理論課分類，設置相應的項目課程環節進行實踐能力的鍛煉，使學生在理論學習的基礎上重點培養工程師的綜合能力。

（3）通過兩年的項目課程的教學工作獲得了一套行之有效的教學方法。在項目教學過程中秉承CDIO教育理念，將“構思、設計、實現和運作”貫穿至整個教學過程，制定了相關的教學檔案，探索了課程實施的資金設備保障，改革了課程的考核方式，使整個教學更有利于培養學生的學習興趣和綜合素質。

5.結論

自動化專業的特點決定在教學過程中貫徹CDIO教育理念可以更好的培養學生卓越工程師的各項能力。通過兩年的教學改革的實情來看，學生從入學初至現在不僅獲得了自動化專業的專業基礎知識，而且在英文使用能力、論文撰寫能力、團隊精神等方面都有了很大的進步。同時，通過項目課程的學習激發了學生的學習興趣，為以后的學習打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]査建中、何永汕 《中國工程教育改革三大戰略》，北京理工大學出版社，2009.

[2]顧佩華、陸小華 《CDIO工作坊手冊》，汕頭大學出版社，2008.

作者簡介：

熊宇，男，1972年生，江西南昌人，碩士，講師，主要研究方向：電力電子與開關電源

崔曉，女，1979年生，河北晉州人，碩士，講師，主要研究方向：自動控制技術

曾貴娥，女，1980年生，湖南耒陽人，碩士，講師，主要研究方向：工業過程計算機控制