CDIO工程教育模式下的測控技術與儀器專業(yè)綜合課程設計研究

摘要：本文介紹了以CDIO工程教育理念為指導，在測控技術及儀器專業(yè)本科教學中開設專業(yè)綜合課程設計的改革探討，通過對綜合課程設計的教學模式進行研究與改革，詳細闡述綜合課程設計教學改革的具體措施。旨在開拓學生的思路，激發(fā)學生創(chuàng)造性、主動性、合作性，提高學生綜合實踐的能力和創(chuàng)新設計的能力。

關鍵詞：CDIO；測控技術與儀器；綜合課程設計；教育改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）23-0096-02

一、前言

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）是近年來由美國麻省理工學院、瑞典皇家工學院等4所大學聯(lián)合創(chuàng)立的一種新的工程教育理念，并成立相應的國際合作組織。CDIO教育模式與傳統(tǒng)的課堂教育有著明顯區(qū)別，其基本環(huán)節(jié)為構思—設計—實現(xiàn)—運行，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。傳統(tǒng)的課程設計通常只隸屬于所屬課程，不同課程之間的銜接較差。學生做設計通常只局限于一門課程，學生設計的思維模式是以“參閱設計指導書—查閱手冊”的固定模式參考設計，設計的結果也往往流于形式，應付了事。為此，以CDIO工程教育理念為指導，提出以工程實踐能力培養(yǎng)為目標的機電綜合課程設計。測控技術與儀器綜合課程設計是不隸屬任何一門課程的課程設計，它涵蓋傳感器原理與應用、測控電路、單片機原理、測控系統(tǒng)原理與設計等專業(yè)課程的理論知識，三四名學生組成課題小組相互合作并完成具有實際工程背景的項目，使學生能夠系統(tǒng)地進行CDIO工程教育理念所提倡的構思、設計、實現(xiàn)和運作的整體訓練，加深學生對所學理論知識的理解，提高學生的實踐動手能力，調動學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，進而增強學生的自信心。

二、CDIO工程模式下綜合課程設計的實施

制定綜合課程設計的選題要兼顧創(chuàng)新性、專業(yè)性、綜合性、實踐性。選題是整個綜合課程設計得以順利完成的重要環(huán)節(jié)，選題不恰當不僅會降低學生的學習積極性和學習熱情，而且會降低綜合課程設計的質量。指導教師在選擇綜合課程設計題目時應緊扣CDIO工程教育理念，以培養(yǎng)學生的綜合實踐應用能力作為根本。一方面由指導教師結合實際工程項目提出設計題目，或結合大學生各類設計競賽提出合適的課題；另一方面，也可由學生組成的設計小組根據(jù)小組討論和興趣點提出題目，由指導老師根據(jù)綜合課程設計的設計提出修改意見，改變學生在綜合課程設計中的被動模仿型的角色，變?yōu)楝F(xiàn)在的主動思考型。結合前續(xù)課程綜合課程設計內容應包括：系統(tǒng)總體設計、傳感器設計、接口電路設計、精度計算、程序編寫、仿真調試等部分。

綜合課程設計由于其自身較強的工程實踐性，特別符合CDIO工程教育理念倡導的“做中學”和“基于項目的教育和學習”。以CDIO理念為指導，綜合課程設計改變傳統(tǒng)的分散的教學模式，以小組為單位進行集中的教學模式進行選題—調研—設計—實現(xiàn)，最后每個設計小組集中答辯。具體步驟：

1.在第七學期末，指導老師向學生提出綜合課程設計的目的和要求，學生在充分了解綜合課程設計后，根據(jù)自己意愿進行分組，小組成員為3～4人。

2.設計小組成立后，首先進行課程設計選題的工作并利用2周時間進行調研討論，與此同時設計小組也可根據(jù)調研的結果提出自己感興趣的設計題目并交由指導老師審核。

3.各設計小組在第八學期初，提出總體設計方案和任務分配情況說明，每位同學提交自己承擔任務的設計方案和計劃。

4.利用2周的時間根據(jù)各自的設計任務生，利用AutoCAD、Matlab、Proteus仿真軟件、Keil C編譯軟件及protel等系列工具軟件完成課題中各個子模塊的硬件電路設計及軟件程序設計，以作業(yè)形式提交設計圖紙和綜合課程設計說明書。

5.答辯環(huán)節(jié)由指導老師和各設計小組共同參加，答辯環(huán)節(jié)分數(shù)由指導教師和不參加答辯的小組共同給出。答辯時，學生要闡述課題的設計思想、設計中碰到的問題和解決辦法，設計實現(xiàn)的過程以及個人在設計中所起的作用，并現(xiàn)場回答問題。綜合課程設計的成績由3個部分組成：設計成績、報告成績及答辯成績。設計成績由指導老師和同組同學共同給出，主要考核每位同學對設計題目的理解程度，根據(jù)設計題目進行調研和查閱資料的能力，學生在設計中的創(chuàng)新性、主動性、合作性的體現(xiàn)。課程設計成果包括：圖紙，設計說明書、軟件程序、仿真演示等，是各設計小組的最終成果也是評價各設計小組的設計質量好壞的一項重要指標。答辯環(huán)節(jié)由指導老師和各設計小組共同參加。指導老師和其他設計小組針對參加答辯的設計小組的設計成果分別提出問題。答辯分數(shù)以指導老師的評分為主，其他各設計小組的評分為輔。學生準備答辯的過程，是對自己在項目中所承擔任務的再次總結，有利于學生掌握設計中的細節(jié)問題，并且現(xiàn)場答辯又可以鍛煉學生的表述能力及即時分析能力。同時把其他各小組引入答辯環(huán)節(jié)，也有利于不同設計小組設計成果的共享。

三、結束語

本文提出的CDIO工程教育模式下測控技術與儀器專業(yè)綜合課程設計的改革，希望通過綜合課程設計打破傳統(tǒng)分散式的單一課程設計的教學模式，更好地融合“構思—設計—實現(xiàn)—運行”的指導思想，同時使學生通過綜合課程設計具有一定的創(chuàng)新性、主動性、多樣性，提高學生的實踐動手能力與理論運用能力，給學生提供一個分析、研究、設計、解決實際工程項目的一系列較完整的學習和實踐過程。通過綜合課程設計的改革，使學生成為綜合課程設計教學活動中的主角，而教師則在教學活動中起向導和評估的作用。

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基金項目：本文為唐山學院教育科學研究基金項目《測控技術與儀器專業(yè)核心課程綜合課程設計》的階段性成果之一。

作者簡介：劉志剛（1979-），男，河北唐山人，碩士，講師，研究方向：計算機測控技術，智能控制。

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