以CDIO為理念的跨學科綜合訓練課程改革探索

摘 要：針對傳統課程設計題目重復，考核方式單一，學生積極性不高的問題，以CDIO教學改革為理念，實施跨學科、多課程綜合的專業綜合訓練課程改革。該課程以設計工程實踐氣動機器人為對象，總課時為8周。前4周為理論設計階段，考核內容包括答辯、組內互評、教師自評及部分，需要提供技術標、商務標、機械圖紙、氣動圖紙、電氣圖紙及答辯ppt；后4周為實物制作調試階段，考核內容包括答辯、比賽、表演、成本、教師評分、組內自評及部分，需要提供實物制作圖片、說明書、改進的機械及電氣圖紙、答辯ppt。并以某一組學生完成的氣動機器人為例，給出機器人的機械圖、電氣圖、氣動圖、總裝圖及X-d圖。本專業綜合訓練實現了跨學科、多課程的聯合知識體系能力培養，增強學生自主承擔科研任務的能力。

關鍵詞：CDIO 多課程 多領域 綜合訓練

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0156-02

1 問題根源

課程設計能夠加強學生對所學課程的理解，并能將其轉換成實際應用，是理論向實踐過渡的一個重要過程，歷來受到工科學校的重視。近年來，課程設計出現了一些弊端：教師指導不嚴格，題目重復，學生互相蹭車，打醬油，使得課程設計的作用越來越差，效果非常不明顯。

2 教學改革

為了解決課程設計的弊端，推行了以CDIO[1-2]教學改革為理念，跨學科、多課程綜合的專業綜合訓練課程改革[3-4]，以提高學生的綜合應用、獨立解決科研問題的能力。

2.1 項目要求

總體要求：

自行設計氣動爬行機器人[5]，機構形態自擬，完成機器人的整機設計、選型、加工、集成及調試。

具體要求：

（1）采用氣動系統驅動，氣源、電源拖線方式，氣源壓力5 bar，電源電壓24 V。

（2）實現手持有線控制器的轉向、前進、后退控制、步態行走。電氣控制采用繼電器方式。

（3）實現5 kg負重下按預定軌跡行走要求。

（4）整體平面尺寸不超過200mm× 200 mm。

2.2 項目實施節點設計要求（見表1）

2.3 項目實施節點成績評定

2.3.1 理論設計階段（1～4周）

（1）成績評定方法如表2所示。

（2）以小組形式提交材料，內容如表3所示。

2.3.2 實物制作調試階段（5～8周）

（1）成績評定方法如表4所示。

（2）以小組形式提交材料，內容如表5所示。

（3）另設獎勵機制。

通過答辯及競賽，評比出足式機器人和爬桿機器人一等獎各一名，獎金400元，二等獎各1名，獎金300元。

2.4 元器件提供

提供的元器件如表6所示。

2.5 具體案例

2.5.1 結構設計

該爬行機器人[6]的結構采用分體式設計，共有9個氣缸進行動作，如圖1所示。

氣動爬行機器人的氣動原理圖及電氣原理圖分別如圖2、圖3所示。

氣動爬行機器人的總裝圖及x-d圖分別如圖4、圖5所示。

3 跨學科專業綜合訓練特點及收獲

（1）跨學科、多課程綜合本專業綜合訓練實現了跨學科、多課程知識體系的綜合，能夠幫助學生建立完整的、立體的、綜合的知識體系，培養學生獨立完成科研、解決問題的能力。

（2）具體工程實踐為對象。該專業綜合訓練以具體的工程實踐為對象，更加貼近生產實踐，能夠使得學生提前進入工程實踐狀態，實現工科學生理論課與企業工程實踐的無縫聯結。

（3）更加靈活、科學的考核方式。該專業綜合訓練不再是原來“一張卷、一張圖”的考核方式，而是多節點、多成果的考核方式，更加科學、更加合理地體現學生的綜合能力。

參考文獻

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[3]周俊，周堅中.現代光電技術綜合訓練中心建設的探索與實踐[J].科教文匯，2013（11）：77-78.

[4]王東明，于丹.技工院校模具專業工學一體綜合訓練教學模式探索[J].教育教學論壇，2013（51）：267-269.

[5]關浩，藍健，楊博龍.氣動競賽機器人控制系統設計[J].液壓與氣動，2009（1）：7-9.

[6]王志恒，錢少明，楊慶華，等.氣動機器人多指靈巧手—ZJUTHand[J].機器人，2012，34（2）：223-230.