基于CDIO工程理念的《典型電纜設備電氣控制》課程改革

□趙 斌 朱妍雯 仝戰(zhàn)營

一、CDIO模式

CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)。CDIO培養(yǎng)大綱將工程型畢業(yè)生的能力分為四個層面：基礎知識能力、個人能力、團隊能力、系統(tǒng)能力。在四個層面教學目標的驅(qū)動下，通過CDIO培養(yǎng)模式，最終達到學以求知、學以致用、學以共處和學以做人的教育目標。從2000年開始，經(jīng)過長達四年的跨國研究所教育人員的共同努力，創(chuàng)立了CDIO并且成立了以CDIO命名的國際合作組織。2005年，瑞典教育工作者，通過對使用該模式進行教學的100個工程學位進行了相應的評估，對比分析結(jié)果，該模式比傳統(tǒng)模式的適應性更強，能夠顯著地提升教育的質(zhì)量。隨著國家越來越重視教育，該模式被快速的推廣。截止到目前，全球有幾十個大學加入了該組織，同時相關(guān)的調(diào)查分析可知，通過這種模式培養(yǎng)出的人才，更加受企業(yè)和社會的喜愛。

二、專業(yè)背景及課程特點

電纜行業(yè)作為國民經(jīng)濟中重要的配套行業(yè)，其產(chǎn)品廣泛應用于能源、交通、通信、汽車以及石油化工等基礎性產(chǎn)業(yè)，電線電纜被稱為國民經(jīng)濟的“動脈”與“神經(jīng)”，是輸送電能、傳遞信息和制造各種電機、儀器儀表，所不可缺少的基礎性器材。河南工學院電線電纜專業(yè)是教育部批準的全國高等工程專科示范專業(yè)，主要培養(yǎng)從事電線電纜生產(chǎn)工藝控制、電線電纜檢驗、質(zhì)量管理等工作的專門人才。該專業(yè)的建立、培養(yǎng)始終立足于校企合作，致力工學結(jié)合，培養(yǎng)學生的實踐動手能力。《典型電纜設備電氣控制》主要講授電線電纜設備原理及控制方面的基本理論和知識，是電線電纜制造技術(shù)專業(yè)的一門主要專業(yè)課。它由兩個模塊構(gòu)成，一是常用繼電器-接觸器和PLC兩種控制系統(tǒng)的基礎知識；二是電線電纜絞線機、擠出機、成纜機等常用電纜制造設備的電氣控制系統(tǒng)原理、維修等。學習電線電纜的制造及關(guān)鍵技術(shù)等問題，可以為今后在工作中解決實際問題打下堅實的基礎。

三、基于CDIO模式的教學模式改革

(一)課程改革的指導思想和目標。在本次研究中，運用CDIO的高等工程教育模式，同時參考學校實際的教學情況，分析《典型電纜設備電氣控制》課程的教學方式，通過分析研究該課程的教學方式，增強學生的專業(yè)能力，將理論研究和實踐相結(jié)合，提升學生的學習興趣和動手操作能力；在研究項目的指導下，增加培養(yǎng)工程應用的強度和訓練深度；聯(lián)合企業(yè)進行實習，提升學生的實踐能力、團隊協(xié)作能力。通過這種方式，不僅提升了學生的專業(yè)基礎知識，同時還增強了他們的團隊溝通和終生學習的能力。

(二)課程改革的具體方法。

1.教學內(nèi)容的改革。在本次研究中，結(jié)合河南工學院的實際情況，在提升“培養(yǎng)學生分析解決問題能力”的目標下，優(yōu)化當前的教學內(nèi)容，構(gòu)建科學的教學體系和方法。在課程的理論內(nèi)容不追求高、深，以實用為主，合理安排理論教學。增加教學的內(nèi)容，及時將行業(yè)的最新專業(yè)理論引入到教學中；制定和更新教學大綱時，要充分考慮到行業(yè)的動態(tài)發(fā)展變化；教學的知識層次清晰，滿足專業(yè)需求；重視學生獨立思考和解決問題能力的培養(yǎng)；運用理論和實際相結(jié)合的方法，提升學生的個人能力和專業(yè)知識，重視個人素質(zhì)的培養(yǎng)。

2.教學方法、手段的改革。在教學手段上，摒棄傳統(tǒng)的滿堂灌，使用啟發(fā)教學，提升教師和學生之間溝通性，增強信息的雙向流通，提升學生對基礎概念和原理的理解，重視訓練學生基礎分析的能力。重視學生分析和解決問題的能力，同時提升創(chuàng)新能力，構(gòu)建科學的思維。另外，加強理論知識和實際的結(jié)合，將課堂知識和課外活動有機的結(jié)合，提升學生對專業(yè)知識的理解，增強動手能力。將課程內(nèi)容與實訓項目進行整合，在完成理論知識學習的同時，掌握工程實踐內(nèi)容，將教學效果提升到最大。

3.實踐教學的改革。堅持以技能需要為導向，以崗位技能需求為標準原則。以項目方式重構(gòu)傳統(tǒng)教材內(nèi)容，以能力和素養(yǎng)為導向。改革原則具有自主性、目的性和開放性，將學生作為教學的主體進行教學，重視學生分析和解決問題的能力，同時提升創(chuàng)新能力，構(gòu)建科學的思維。設置綜合性較強的項目，讓學生在學習的時候進行實踐，提升學生的綜合素質(zhì)。完善校內(nèi)與校外實驗實訓建設，滿足電纜行業(yè)對人才的需求，重視生產(chǎn)實習及畢業(yè)實習環(huán)節(jié)，提高實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

(三)課程改革的關(guān)鍵性問題。

1.構(gòu)建CDIO遞進式教學。通過上述的分析，使用CDIO模式中C(產(chǎn)品的設計構(gòu)思階段)—CD(設計實踐階段)—CDI(產(chǎn)品制作階段)—CDIO(在不同背景下運作產(chǎn)品階段)—提升，進行教材組織和理論講授。在項目的引導下，設計合理的項目，提升改革的綜合性和創(chuàng)新性。由于課程涉及氣動、傳感器等多項技術(shù)相結(jié)合，需要及時補充電纜設備控制需要的新知識、新內(nèi)容，并與實際教學相結(jié)合。

2.營造工程職場的教學環(huán)境。將工程職場的特征和文化內(nèi)涵，通過優(yōu)秀的課堂設計與教學導入，與《典型電纜設備電氣控制》課程項目教學結(jié)合起來，提升教學的質(zhì)量，讓學生提前接觸企業(yè)文化，更好地感受專業(yè)的職場化，縮短學校與企業(yè)的對接時間。

3.構(gòu)建校內(nèi)實驗實訓和校外實習“雙渠道”實踐教學體系。在校進行實習中，主要學習繼電接觸器和PLC兩種控制系統(tǒng)。課程設置了五個校內(nèi)項目：PLC軟硬件介紹、繼電接觸器和PLC兩種控制系統(tǒng)比較、PLC的電機星三角啟動控制、變頻器控制和PLC的交通燈控制，項目由淺到深進行設置，從簡單到復雜，從基礎到綜合，提升學生的創(chuàng)新思維和動手操作能力。校外實習，根據(jù)企業(yè)實際生產(chǎn)設備，如拉絲機、絞線機、成纜機等進行分組(如表1所示)，每小組6人，將各個小組平均分配到三個實習項目中，同時進行，完成各自項目之后進行下一個項目完成一次循環(huán)，并強調(diào)團隊意識和相互幫助意識。

表1 校外實習項目內(nèi)容

四、課程改革成果及結(jié)論

本次研究由6位教師組成課程教學團隊，通過CDIO模式深入研究《典型電纜設備電氣控制》，對河南工學院的電纜本專科專業(yè)學生進行教學改革，先確定了可直接用于實踐的教學單元；再進行試點教學、完善教學單元；最后，總結(jié)、交流經(jīng)驗，根據(jù)執(zhí)行情況修訂方案并把教學改革經(jīng)驗在2017年的新學期推廣應用到電線電纜專業(yè)的各個班級。《典型電纜設備電氣控制》課程成績的大幅度提高表明，基于CDIO模式的教學模式，能夠明顯提升學生的綜合專業(yè)素質(zhì)，增加學生學習積極性，通過對比改革前后教學的質(zhì)量，可知改革后具有顯著的效果，能夠明顯增加學生的學習興趣和綜合使用能力。