基于CDIO模式的機械電子工程專業教學體系改革

杜菲

摘 要： 針對中國工程教育專業認證的標準要求，結合本校現有機械電子工程專業課程體系的設置特點，借鑒國內外相關高校機械電子工程專業工程教育教學經驗，依據CDIO工程教育理念，優化并完善適合本校機械電子工程專業的課程教學體系，有效地推動本專業的工程教育發展。

關鍵詞： CDIO 機械電子工程 工程實踐 教學體系 專業認證

2016年6月2日，中國正式成為《華盛頓協議》成員國，這將對中國工程教育質量的提高發揮極大的督促作用，促進中國按照國際標準培養工程師，提高工程技術人才的培養質量[1]。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[2]。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培養學生理論聯系實際的能力[3]。按照CDIO的培養模式，工程畢業生的能力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條標準來衡量學生的培養質量，這與中國工程教育專業認證的12條標準有異曲同工之處。

我校機械電子工程專業目前雖然已經制定了較合理的專業培養目標和培養方案，培養了結構合理的師資隊伍，形成了較好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。現有機電專業課程體系存在專業特色不明顯、不同課程之間存在重復或相互沖突的地方等缺點，因此要依據CDIO工程教育理念，借助校企合作平臺，全面地進行機電專業人才培養模式的探討，建立符合CDIO工程教育標準的機械電子工程專業實踐教學體系。

1.我校機械電子工程專業課程體系情況

目前的專業培養方案里包括的核心課程為：機械制圖、理論力學、材料力學、模擬電子技術、數字電子技術、C語言程序設計、單片機原理及應用、自動控制原理、機電傳動控制、傳感技術、機械原理、機械設計、機械工程測試技術、機電一體化系統設計、互換性、工程材料等；主要實踐環節為：社會實踐調查、金工實習、電子電路實訓、工程制圖實踐、創新實踐、生產實習、畢業實習、畢業設計（論文）、PLC與組態技術綜合實驗、測試技術與傳感器綜合實驗、單片機綜合實驗、自動化生產線認知實踐、機械設計基礎課程設計和機電專業綜合課程設計等。

2.CDIO模式下的機電專業教學體系

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機電專業高級技術人才的需求，結合重實踐、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，深入探討和修訂機電專業課程體系，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自主學習的能力，這樣不僅可以促進學生對基礎知識的掌握，還可以提高學生解決工程實踐問題的能力，從而使學生綜合素質和能力能達到CDIO標準的要求，增強人才培養對企業的適應性[4]。近年來，主要通過以下措施進行教學體系的改革：

（1）基于CDIO的工程教育理念，構建了“一個核心、兩個方向、四個階段”的工程教學體系。

“一個核心”是以礦業領域的機電一體化系統設計、研發為主，覆蓋了多學科交叉領域，主要涉及機械設計、機械傳動、機械制造、機電傳動控制、PLC、單片機、控制工程、機電一體化系統設計等多種技術；“兩個方向”是指機械設計與制造、電氣控制系統，選修課中增添“煤礦機電設備”、“工業控制網絡與現場總線技術”等課程；“四個階段”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及畢業設計、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來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。

（2）依托產學研合作背景，通過專業綜合實訓和企業頂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、機電控制技術實驗室、虛擬儀器綜合實驗室、動態測試技術實驗室等實踐創新平臺，與淮南礦業集團、皖北煤電集團、淮南萬泰電子股份有限公司、淮南潤成科技股份有限公司、平安開誠智能安全裝備有限責任公司、凱盛重工有限公司、淮南階梯電子科技有限公司等開展了長期的產學研合作，從而可以保證給學生提供校內、外實踐實習基地。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，往往借助典型機電案例（如斜井跑車防護裝置、皮帶機集控系統、立井提升系統過卷過放保護系統等），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，讓學生積極深入到到校企合作的實習基地中，在相關機電系統中頂崗鍛煉，進一步提高學生的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）通過創新團隊建設、學科競賽和大學生科研項目培養學生工程實踐創新能力。

為進一步拓展學生科技創新能力，借助學院設置的創新團隊、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“全國大學生機械創新大賽”、“全國大學生機器人大賽”、“全國大學生電子設計競賽”、“全國大學生節能減排大賽”等各種賽事，鼓勵學生撰寫學術論文和申請專利。

3.結語

CDIO工程教育模式與中國工程教育專業認證的標準是高度統一的，只有堅持以CDIO工程教育模式為指導，依據校企合作背景，不斷創新改革機電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能在機電行業及相關領域從事機電一體化產品和系統的設計制造、研究開發、工程應用和運行管理工作的復合型工程技術人才，達到國際標準的要求。

參考文獻：

[1]http：//blog.sciencenet.cn/home.php？mod=space&uid=750818&do=blog&id=982826

[2]Edward F.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.

[3]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.

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

資助信息：安徽理工大學院級質量工程項目（2015jxzg017，2015jxzg004，2015jxzg006）