我校測(cè)控專業(yè)CDIO項(xiàng)目設(shè)計(jì)探討

王桂梅，劉杰輝，張令

（河北工程大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

CDIO模式是工科專業(yè)推崇的教育教學(xué)模式，這種模式強(qiáng)調(diào)圍繞工程項(xiàng)目來設(shè)立培養(yǎng)學(xué)生的相關(guān)環(huán)節(jié)，該項(xiàng)目通常分為多種級(jí)別，例如汕頭大學(xué)工學(xué)院電子工程系設(shè)為一級(jí)項(xiàng)目、二級(jí)項(xiàng)目和三級(jí)項(xiàng)目[1]。一級(jí)項(xiàng)目的目的是讓學(xué)生從解決實(shí)際工程問題著手來進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對(duì)實(shí)際工程問題的興趣,并引導(dǎo)他們探索、掌握解決問題的途徑和方法。一級(jí)項(xiàng)目的實(shí)施是在剛?cè)雽W(xué)時(shí)便設(shè)立一項(xiàng)具體的產(chǎn)品，通過剖析該產(chǎn)品的組成部分和工作原理，使學(xué)生建立本專業(yè)核心知識(shí)及相應(yīng)課程與實(shí)際產(chǎn)品的對(duì)應(yīng)關(guān)系的感性認(rèn)識(shí)，在前三年的教學(xué)過程中，將產(chǎn)品的相關(guān)知識(shí)貫穿于相關(guān)課程教學(xué)，此為一級(jí)項(xiàng)目的初級(jí)階段；在畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，再利用所學(xué)知識(shí)，完成該產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)用等全過程，此為一級(jí)項(xiàng)目的高級(jí)階段。從一級(jí)項(xiàng)目的初級(jí)階段到高級(jí)階段，設(shè)立相關(guān)課程的過程便是建立二級(jí)項(xiàng)目的過程，其對(duì)應(yīng)的核心課程的設(shè)置便是二級(jí)項(xiàng)目；而每門課程具體教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)便是三級(jí)項(xiàng)目的建立過程。汕頭大學(xué)電子工程系的這一實(shí)踐通過兩屆學(xué)生的實(shí)施，效果良好。

由此可見，CDIO教學(xué)模式中，其項(xiàng)目設(shè)計(jì)至關(guān)重要，該項(xiàng)目要考慮的因素主要有：與本專業(yè)一定要密切相關(guān)；可操作性要強(qiáng)；有相應(yīng)的實(shí)踐基地；有過硬的教師隊(duì)伍等。

一、我校測(cè)控專業(yè)特色與CDIO項(xiàng)目設(shè)計(jì)

由于我校原隸屬煤炭部，其辦學(xué)特色無(wú)不體現(xiàn)了煤礦建設(shè)及開采的相關(guān)內(nèi)容，現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)仍保留著煤礦機(jī)電這一方向；我校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)在最初制定教學(xué)培養(yǎng)方案時(shí)便兼顧了這一點(diǎn)[2]；我們也曾結(jié)合CDIO的七個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)該專業(yè)探討過實(shí)施CDIO教學(xué)模式的設(shè)想[3]，在2011-2013三年的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們有意識(shí)的考察并實(shí)施了與煤礦相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，例如：基于虛擬儀器的礦井提升機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；基于虛擬儀器的礦用水泵檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；基于虛擬儀器的礦用壓風(fēng)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；基于虛擬儀器的礦用通風(fēng)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這些畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的內(nèi)容正好是圍繞煤礦的主要設(shè)備——俗稱煤礦“四大件”的技術(shù)檢測(cè)，一方面與煤炭行業(yè)密切相關(guān)，一方面也同我們測(cè)控專業(yè)結(jié)合緊密，而且其包含的內(nèi)容可以涉及幾乎所有的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課內(nèi)容，因此我們認(rèn)為，將以上題目作為測(cè)控技術(shù)專業(yè)CDIO教學(xué)模式一級(jí)項(xiàng)目可以充分體現(xiàn)其與專業(yè)結(jié)合的密切相關(guān)性，以圖1為例做一詮釋。

圖1所示為以“基于虛擬儀器的礦用水泵檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”作為一級(jí)項(xiàng)目的測(cè)控技術(shù)專業(yè)CDIO培養(yǎng)計(jì)劃結(jié)構(gòu)圖，其中三級(jí)項(xiàng)目?jī)H列出了傳感器一門課程針對(duì)CDIO的教學(xué)內(nèi)容改革設(shè)想。

在一級(jí)項(xiàng)目的初級(jí)階段，由教師在工程導(dǎo)論課程中向新生介紹CDIO教學(xué)理念的內(nèi)涵及煤礦“四大件”概論，然后將學(xué)生分為四個(gè)小組，即（簡(jiǎn)稱）：提升機(jī)小組；水泵小組；通風(fēng)機(jī)小組和壓風(fēng)機(jī)小組。將“四大件”檢測(cè)原理穿插在相關(guān)核心課程中：例如在傳感器課程中除按常規(guī)安排講解工業(yè)常用流量傳感器種類及其工作原理和結(jié)構(gòu)組成外，還針對(duì)煤礦井下的特殊使用條件，介紹煤礦井下流量傳感器的防爆措施以及目前所用傳感器存在的問題，引出新型流量傳感器——光纖光柵流量傳感器的設(shè)想；在虛擬儀器設(shè)計(jì)課程及其綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等課程和實(shí)習(xí)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中讓學(xué)生完成流量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，圖2即為學(xué)生在教師指導(dǎo)下開發(fā)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置的照片；而在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段則讓學(xué)生完成水泵檢測(cè)的虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中根據(jù)傳感器的種類再分為不同的小組，各小組之間定期相互交流，對(duì)各自及對(duì)方的設(shè)計(jì)方案及特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)并提出相應(yīng)建議；對(duì)于有能力的學(xué)生，除要求完成檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)外，還可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這樣使學(xué)生在工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)方面得到系統(tǒng)訓(xùn)練。

圖1 測(cè)控專業(yè)CDIO培養(yǎng)計(jì)劃結(jié)構(gòu)圖

二、項(xiàng)目實(shí)施的可操作性、教師隊(duì)伍及實(shí)踐基地

2008年我們承擔(dān)了河北省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目——基于虛擬儀器的礦山主要設(shè)備安全檢測(cè)系統(tǒng)開發(fā)研究。該項(xiàng)目采用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)了煤礦“四大件”安全檢測(cè)系統(tǒng)，更新了“四大件”的安全檢測(cè)方法，貫徹“軟件即儀器”的虛擬儀器設(shè)計(jì)理念，最大限度地利用計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，用強(qiáng)大的軟件代替了傳統(tǒng)儀器的某些硬件功能，將“四大件”的安全檢測(cè)核心模塊進(jìn)行集成，傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)現(xiàn)了復(fù)用，儀器的測(cè)量控制、數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理工作完全由計(jì)算機(jī)軟件完成。并且成功的將該系統(tǒng)植入到煤礦主要設(shè)備的在線監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。該項(xiàng)目已于2010年完成，其為上述四個(gè)CDIO項(xiàng)目的進(jìn)行打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)，也培養(yǎng)了師資隊(duì)伍。該科技項(xiàng)目的樣機(jī)制作是我們同邯鄲市開發(fā)區(qū)一家企業(yè)共同完成的，因而該企業(yè)也可以成為我們實(shí)施CDIO項(xiàng)目的實(shí)踐基地。此外，我們與冀中能源峰峰集團(tuán)有長(zhǎng)期科技合作背景，為該集團(tuán)承擔(dān)并完成了多項(xiàng)有關(guān)檢測(cè)、監(jiān)控方面的課題，因而該集團(tuán)也為學(xué)生對(duì)“四大件”實(shí)際應(yīng)用的參觀實(shí)習(xí)提供了很好的基地。

三、結(jié)論

通過以上分析可知，在我校測(cè)控專業(yè)以煤礦“四大件”虛擬儀器檢測(cè)系統(tǒng)開發(fā)作為CDIO一級(jí)項(xiàng)目，開展CDIO教學(xué)模式，既可以體現(xiàn)該專業(yè)在行業(yè)特色背景下的專業(yè)性，又有很強(qiáng)的可操作性，而且我們完成的省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“基于虛擬儀器的礦山主要設(shè)備安全檢測(cè)系統(tǒng)開發(fā)研究”和橫向課題“黃沙礦井下排水系統(tǒng)高效控制系統(tǒng)”以及其他一些與檢測(cè)、監(jiān)控有關(guān)的課題也為我們鍛煉了過硬的教師隊(duì)伍，并同時(shí)提供了很好的實(shí)踐基地。

[1]莊哲民，沈民奮.基于CDIO理念的1級(jí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].高等工程教育研究，2008(06):19-22.

[2]王桂梅，吳炳勝，柴保明.我校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)辦學(xué)特色探討[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）2008，25(1):78-79.

[3]王桂梅，王慶東，劉杰輝.基于行業(yè)特色背景的測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)CDIO教學(xué)模式研究[J].2010,27(2):55-56.