基于CDIO教學理念的飛機電控實習教學改革與實踐

任勵勇

摘 要 飛機電控實習科目是飛機維修專業類學生的重要實踐課，本文針對實際教學中存在的問題，以強化學生操作標準、培養學生工程實踐能力、創新能力為目標，運用CDIO教學理念對實習科目及實習設備和教學方法進行改革與創新，實踐證明，改革取得了良好的教學效果，達到了預定的效果。

關鍵詞 CDIO 電控實習 飛機維修

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

據國家權威機構發布的調查數據，國內工科畢業生只有10%符合跨國公司聘用標準，而發達國家達到70%以上。從實習教學角度考慮，究其原因是離散的課程實踐環節很難培養學生的工程實踐能力，致使工程設計能力與基本技能實踐能力不能很好地結合。而民航飛機維修又是國際化程度高、跨專業、多種技能知識綜合運用的特殊工作，實踐證明畢業生只有符合其國際化標準，才能勝任飛機的修理、改裝等任務。

1 飛機電控實習教學的現狀

航空電機學與飛機電氣控制是本校電氣類的專業課，而飛機電控實習又是對以上學科知識的綜合應用與實踐。該實習科目理論性、實踐性都很強，能培養學生的團隊合作精神和動手操作能力，但從目前的實習狀況看，主要存在以下問題：（1）針對學生的操作技能考核不夠規范，不同老師執行標準不同，有的學生對老師的評價不認同；（2）工程應用背景不明確，和飛機實際電氣控制有差別；（3）設計性和知識綜合應用性不強，不能培養學生的創新思維；（4）現有的教學方式不能體現以學生為本的指導思想，不能做到因材施教，能力強的學生潛能沒有充分發揮，能力弱的學生則完不成教學任務；（5）現有的實習設備不能做到電路功能的擴展，學生無法將設計好的電路用在教學設備上，不能做到電路控制的實際運行。

2 飛機電控實習科目的改革思路

CDIO 是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement） 、運作（Operate）4 個英文單詞的縮寫，它表示從構思、設計、實現到運作這四個環節來完成一個完整的項目教學周期，并以這種工程體系為載體，培養學生的終身學習能力、團隊交流能力和掌控能力等。可以說CDIO 是“做中學”和“基于項目的教育和學習”的集中概括和抽象表達，其提倡的“基于項目的教育學習”教學模式，是以工程項目設計為主線，所有教學環節都圍繞項目設計這個核心展開，并與這個核心融合在一起，形成一個有機的、系統的整體，從而提高學生學習應用理論知識的能力和實踐動手的能力，調動學生學習的主動性和創造性，基于CDIO教學理念，改革和完善飛機電控實習教學，形成滿足社會需要的工程人才培養方案，是培養工程技術人才的理想方法。

根據CDIO教學理念，飛機電控實習科目課程設計實踐教學模式主要分為四個階段：（1）依據現役飛機維修需要，制定飛機電控實習科目要達到的預期目標并完成該習科目的設計選題的構思與論證；（2）通過設計環節將選出的實作題目按工程項目的形式展開設計與實施；（3）通過實現環節完成具體的實習科目的教學；（4）通過運作環節對該實習科目進行評價，并根據評價結果對課程設計進行完善和改進。

3 飛機電控實習科目的實施方案

3.1 實習內容和組織形式采用階段式、層次式結構，將項目操作分為兩個階段、兩個層次進行

（1）“構思”，以工程為背景，分級實施。要求學生實現運五飛機（較簡單）升降舵電路控制功能，學生需要以航空電機學和飛機電氣控制專業知識為依托，通過了解運五飛機升降舵如何操縱，升降舵活動范圍與飛機姿態的關系，依據電路設計原則制定控制電路方案，并在研制的電控箱內完成電路的安裝與調試。對學有余力的學生，如果他們設計運行成功，則可以進一步實現波音737飛機水平安定面電路控制（相對復雜）。他們需要了解飛行員如何對其操作、主操作和備用操作的關系，飛機升降舵和水平安定面之間關系等，在運五控制電路的基礎上再設計，控制電路采用模塊化（帶插槽的控制板，控制板上有相關電氣元件），電路功能擴展采用插件方式實現。

（2）“設計”，以工作任務為導向，按學生分流情況實施。運五飛機升降舵操作電氣控制相對簡單，容易實現，但也需要資料查詢、自行設計環節，學生通過自己摸索，除了完成教學任務外，還能了解設計方法是如何實現的；在完成運五飛機電控功能實現和運作后，此時學生已經出現了分流狀況，便更進一步地設計了（波音737飛機水平安定面電氣控制）。他們依據以前（運五飛機升降舵設計）經驗，選擇相應技術路線進行設計。教師只需要把握好設計功能是否和真實飛機工作狀態一樣，其設計方案與選擇技術路線是否能夠實現，電路設計是否新穎等關鍵問題即可，其它的則完全由學生自己完成。

（3）“實現”，強調所學各種技能的綜合應用和標準化操作。教師按標準線路施工要求檢查相應的電路安裝接線、布線、工具使用、儀表使用。如果學生提出異議，教師只需要求他們利用其所學的手冊進行查詢，做到檢查標準化，操作規范化。

（4）“運行”，主要檢測和確定其設計與構思是否完善。電路設計安裝完畢后，需要通電運行，以判斷其設計是否有缺陷。針對采用不同技術路線實現的方法，結合課程教學內容進行同學之間的交流與討論，讓學生反思在構思、設計階段的得與失。

3.2 基于CDIO教學理念研制相應的教學設備

工程項目設計是工程實踐的精髓，CDIO培養模式就是通過項目設計將整個課程體系有機而系統地結合起來，所有需要學習和掌握的內容都圍繞項目設計這個核心來完成。所以相關教學設備也需具備能按照CDIO教學理念來完成教學任務。2010年以示范中心建設為契機，獲批飛機電控設備箱的研制項目，重新研制相關教學設備，使其能夠具備工程設計及功能擴展的能力。項目共研制控制箱16套、模塊化控制電路板8套，控制面板預留出開關、儀表、電流調節元件、信號輸入及輸出裝置、信號燈等裝置，為電路設計提供了硬件支撐，學生可以按需選用。電氣元件按模塊化組成可插卸電路板，功能擴展只需將設計好的電路板插在控制箱插槽內就能實現。該實習室還配備手冊查詢設備，裝有相應的標準施工手冊、機型手冊，同時還可以利用網絡下載學生設計時所需的各種資料，從而大大改善了該科目的實作環境。

3.3 完善相應的考核標準

通過考核來引導學生，使學生按照CDIO培養模式進行實習是教學改革目的。原有的考核只重視完成的標準、工藝，沒有涉及到工程設計，因此通過制定相應考核標準，以提高學生動手操作能力、工程設計能力，實現對創新思維的引導。具體考核標準如下：實習報告的質量占10%；設計方案占20%；進度合理，分工明確，積極參與，相互合作占25%；是否達到設計要求占15%；項目是否完成占10%；總結報告相互交流情況占20%。

3.4 改進和完善教學方法

CDIO 主張通過一體化學習經驗帶動科學知識與個人和人際交往能力，產品、過程和系統建造能力的獲取；這種經驗是把工程實踐問題和學科問題相結合。在該項目實際教學中，將教學的主動權交給學生，教師主要任務是引導學生如何選用相關的資料、選擇合適的技術路線完成教學任務、督促學生按計劃完成相應階段性工作、檢查其設計、構思是否合理，相互交流與協作能否順暢，考核其設計、構思、是否新穎，有無創新。

將具有工程背景的實際問題應用到飛機電控教學中，并對所選題目難度、實用性、與所學專業知識（飛機電氣控制與飛機電機學）相關性和現有條件進行綜合評估，精心選擇適合實習教學的題目，將所選題目細化到必做題與選做題，并確定相應的考核標準，充分發揮學生實習操作的潛能，實作題目以解決相關工程問題為背景，以任務的形式交予學生進行實施，來激發學生實習操作的興趣，目的是讓學生運用或自主通過相關知識的學習來解決實際問題，通過分組實施與考核來促進學生間的相互交流并逐漸培養學生的批判性思維。

4 結束語

通過運用CDIO教學理念實施的飛機電控教學方法及研制的教學設備，能夠建立起學生的工程價值觀，激發學生實習操作的興趣，學生的團隊協作精神得到了加強，分層分流因材施教得以實現，學生的綜合實踐能力和創新設計能力得到提高，經過3屆學生的實踐，取得良好的效果。

參考文獻

[1] 李珍香，李全福.基于CDIO模式的微機原理與接口技術課程實驗教學改革與實踐[J].實驗室科學，2013（1）：65-68.

[2] 郭小勤，王鑫，李漓.基于CDIO工程教育理念的實驗教學設備研制[J].實驗技術與管理，2010（6）：64-67.

[3] 陶勇芳，商存慧. CDIO 大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83.

[4] 胡志剛，任勝兵，吳斌.構建基于CDIO理念的一體化課程教學模式[J].中國高等教育，2010（22）：44-45.

[5] 曹勇鋒，張可方.自制設備在專業實驗教學中的應用[J].實驗科學與技術，2009.7（3）：135-137.

[6] 李培根，許曉東，陳國松.我國本科工程教育實踐教學問題與原因探析[J].高等工程教育研究，2012（3）：1-6.

[7] 周學君，趙亮方.大學生創新性實驗計劃教育體系的探討[J].中國電力教育，2011（1）：111-112.

[8] 顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO——清華大學創新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[9] 顧佩華，李異平，沈民奮等.以設計為導向的EIP-CDIO 創新型工程人才培養模式[J].中國高等教育，2009（3）：47-49.

[10] 周合兵，黃曉波，沈文淮等.建立大學生創新性實驗計劃長效機制的實踐與 探討[J].實驗室研究與探討，2009.28（8）：4-7.