基于CDIO理念的測控專業卓越人才培養教學體系改革

馬天兵 杜菲 楊洪濤

摘 要： 針對現有測控專業課程體系存在課程設置不夠完善、不同課程之間存在重復或相互沖突的地方等缺點，借鑒國內外相關高校測控專業工程教育教學和卓越工程師培育經驗，結合我校測控專業的特點，根據CDIO工程教育要求，優化并完善適合我校測控專業的課程教學體系，有效推動本專業的工程教育發展。

關鍵詞： CDIO 測控專業 工程實踐 教學體系

國際上廣泛應用的CDIO工程教育模式是在2004年由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學聯合研究提出的[1]。它主要由構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）四部分組成，目的是通過產品研發到產品運行整個過程的鍛煉來培養學生理論聯系實際的能力[2]。按照CDIO的培養模式，工程畢業生的能力將被分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層次，并通過12條標準衡量學生的培養質量。基于CDIO理念的教學模式具備操作性、持續性強和標準化高的特點，高度吻合當前的卓越工程師培養要求[3-4]。

目前我校測控技術與儀器專業是安徽省特色專業，經過10多年的專業建設和近2年的特色專業建設，已經制定了較合理的測控技術與儀器專業培養目標和培養方案，培養了結構合理的師資隊伍，形成了較完善的理論和實踐教學模式。但是與CDIO工程教育標準的要求相比，在培養方案、教學體系、教師隊伍建設及教學效果評價機制等方面，仍然存在一定的差距。現有測控專業課程體系存在課程設置不夠完善、不同課程之間存在重復或相互沖突的地方等缺點，要建立符合CDIO工程教育標準測控專業卓越人才的實踐教學體系。

以卓越工程師的培養為目標，依據CDIO工程教育理念，借助校企合作平臺，全面地進行測控專業人才培養模式的探討，構建產學研一體化的工程教學體系，對于高校測控專業的卓越工程師計劃實施具有較高的推廣應用價值。

1.國內高校的CDIO工程教育現狀

2008年教育部分別在汕頭大學和北京交通大學召開了兩次關于中國CDIO工程教育模式研討會，確定了未來三年的CDIO工程教育改革實施方案。安徽省外的清華大學、浙江大學、上海交通大學、中南大學等眾多知名高校，省內的合肥工業大學、安徽建筑大學、安徽工程大學等高校先后探討應用CDIO工程教育模式進行了相關專業的教學改革與實踐，并且取得了良好的效果。

2.基于CDIO理念的測控專業卓越人才培養課程體系

根據CDIO工程教育標準的要求和我校辦學特色，為適應煤炭行業和地方經濟對測控專業高級技術人才的需求，結合卓越工程師計劃中重實踐、重創新的培養目標設計新的課程體系。廣泛吸取企業專家建議，深入探討和修訂測控專業課程體系，強化實踐環節，構建國際化的課程體系和教學模式，從而保證面向工程的課程體系能夠培養學生的實踐能力與創新思維。依據CDIO工程教育理念，選擇典型的工程實踐項目，采取“做中學”的方式，通過在項目中反復訓練鍛煉學生的自主學習能力，這樣不僅可以促進學生對基礎知識的掌握，而且可以提高學生解決工程實踐問題的能力，這與卓越工程師的培養目標是高度統一的。從而使學生的綜合素質和能力達到CDIO標準和卓越工程師的要求，增強人才培養對企業的適應性。近年來，主要通過以下措施進行課程體系的改革：

（1）依托產學研合作背景，基于CDIO的工程教育理念，構建了“一核、兩翼、四階”的工程教學體系。

“一核”是以礦業領域的集成測控系統為主，覆蓋了多學科交叉領域，主要涉及單片機、PLC、控制工程、串口總線、微機接口、測控電路、工程光學、機械設計、機械傳動等多種技術；“兩翼”是指機械本體和測控系統軟硬件；“四階”是指根據CDIO理念的構思、設計、實現、運行四階段指導，學生要經歷認知實習、基礎課程實驗、專業課程設計與綜合實驗和畢業設計、創新大賽等綜合實訓，才能更好地掌握本專業的工程應用技術。從第三學期開始，每學期均安排工程實踐環節，按照核心知識點和要求設定每個工程實踐項目，在課程設計與畢業設計過程中企業參與。

圖1 CDIO理念下的測控專業課程教學體系

（2）通過專業綜合實訓和在企業定崗實習等環節提高學生工程實踐能力。

我校機械工程學院已經建立了電子創新設計實驗室、慧魚模型創新設計實驗室、虛擬儀器綜合實驗室、工程光學創新設計實驗室等，給學生提供校內實踐實習基地。通過單片機和PLC綜合實驗、課程設計、畢業設計、實訓檢驗學生電工電路、單片機、PLC綜合開發的能力，往往借助典型測控案例，讓學生經歷“構思—設計—實現—運行”四階段的完整實訓。與此同時，讓學生積極深入到校企合作的實習基地中，在相關測控系統中頂崗鍛煉，進一步提高學生理論聯系實踐的能力，縮短學生個人能力與企業要求的差距。

（3）通過課外科技競賽和大學生科研項目培養學生創新能力。

為進一步發展學生科技創新能力，借助科技創新、學科競賽活動、大學生科研項目的平臺，在日常的教學管理中，融入緊密聯系工程實際的大學生課外科技創新能力培養模式，鼓勵學生積極參加“全國大學生電子設計競賽”、“節能減排大賽”、“飛思卡爾智能汽車競賽”、“機器人大賽”、“機械創新大賽”、“挑戰杯”等各種賽事。近五年來，測控專業學生承擔的各類創新項目達到30余項，獲獎人次達到100余次。

3.結語

高校卓越工程師計劃與CDIO工程教育模式是高度統一的，只有堅持以CDIO工程教育模式為指導，依據校企合作背景，不斷創新改革測控專業的課程教學模式，才能進一步提高學生的工程實踐應用能力，為國家和企業培養出更多的專業復合人才。

參考文獻：

[1]EdwardF.Crawley，查建中，等.工程教育的環境[J].高等工程教育研究，2008（4）：13-21.

[2]李書偉，劉紹娜.“卓越工程師培養計劃”下實踐教育的思考[J].中國現代裝備，2011（11）：138-140.

[3]王海，裴九芳，許德章.產學研一體化CDIO工程教育模式在測控專業的改革與實踐[J].中國電力教育，2013（22）：77-78.

[4]章皓，徐志玲.在測控專業課程體系建設中實施CDIO的探索[J].中國電力教育，2011（31）：105-106.

資助信息：安徽理工大學重大教研項目（2014zdxm054），安徽省重大教學改革研究項目（2013zdjy083）