基于CDIO和信息技術(shù)的機(jī)電一體化課程建設(shè)

董愛(ài)梅

摘? 要：該文提出了基于CDIO工程教育理念和信息技術(shù)的機(jī)電一體化課程的教學(xué)改革，從課堂教學(xué)內(nèi)容更新、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、課程信息化教學(xué)、考核方式改革等方面，探討了機(jī)電一體化課程的教學(xué)改革思路。將CDIO工程教育理念和信息技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化課程教學(xué)中，增強(qiáng)了學(xué)生自學(xué)能力、解決問(wèn)題能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

關(guān)鍵詞：CDIO? 信息技術(shù)? 機(jī)電一體化? 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）02（a）-0129-02

CDIO培養(yǎng)模式是國(guó)際工程教育的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implementation）、運(yùn)行（Operate），CDIO工程教育理念是以此全過(guò)程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，此能力不僅包括個(gè)人的學(xué)術(shù)能力，而且包括學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力和系統(tǒng)掌握能力。山東理工大學(xué)是一所以理工為主的多科性省屬重點(diǎn)大學(xué)，于2009年加入教育部CDIO工程教育模式研究與實(shí)踐課題組試點(diǎn)工作組后，將機(jī)械電子工程專業(yè)作為CDIO培養(yǎng)模式的試點(diǎn)專業(yè)。《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程是機(jī)械電子工程專業(yè)的主干專業(yè)課，將CDIO工程這一先進(jìn)的教育理念應(yīng)用于《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中，對(duì)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和提升教師和學(xué)生的信息技術(shù)應(yīng)用能力具有重要意義。

為了適應(yīng)CDIO現(xiàn)代工程教育培養(yǎng)模式，首先對(duì)機(jī)械電子工程專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系進(jìn)行了修訂;其次用信息技術(shù)和科研成果對(duì)核心課程資源進(jìn)行整合;最后對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程從教學(xué)內(nèi)容更新、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、課程信息化教學(xué)、考核方式的改革等方面進(jìn)行了實(shí)踐和探索。

1? 專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系的修訂

按照機(jī)械電子工程專業(yè)CDIO培養(yǎng)模式的整體規(guī)劃和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)械電子工程專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系進(jìn)行了修訂：以典型機(jī)電產(chǎn)品為載體，通過(guò)注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，尤其是項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施能力，以及較強(qiáng)的自學(xué)能力、組織溝通能力和協(xié)調(diào)能力，吸收世界先進(jìn)的工程教育理念，制定了機(jī)械電子工程專業(yè)CDIO培養(yǎng)方案;確定以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的課程體系。依據(jù)CDIO培養(yǎng)模式的這一核心思想，選定機(jī)器人等機(jī)電產(chǎn)品作為機(jī)械電子工程專業(yè)進(jìn)行CDIO試點(diǎn)的項(xiàng)目對(duì)象，規(guī)劃了CDIO三個(gè)一級(jí)項(xiàng)目。分別設(shè)置在不同的教學(xué)學(xué)期，每個(gè)一級(jí)項(xiàng)目都是對(duì)學(xué)生某一方面知識(shí)和能力的鍛煉和考核。其中第III項(xiàng)目開設(shè)在第七學(xué)期，主要涉及到《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等核心課程。

2? 課程改革實(shí)施過(guò)程

2.1 更新課程教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案

基于CDIO的培養(yǎng)理念，將《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新，主要以典型機(jī)電產(chǎn)品——機(jī)器人等為例，講授機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中精密機(jī)械技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)等，培養(yǎng)學(xué)生從《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程中獲得機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中機(jī)械模塊、傳感器模塊、計(jì)算機(jī)控制模塊、伺服傳動(dòng)模塊等的設(shè)計(jì)能力，為CDIO中第III項(xiàng)目打下理論基礎(chǔ)。

教學(xué)方案對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，對(duì)課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，充分考慮各知識(shí)點(diǎn)之間的相互關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，打破原有的章節(jié)結(jié)構(gòu)，規(guī)劃了50個(gè)知識(shí)點(diǎn)。對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)和認(rèn)知維度等進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高每節(jié)課的授課效率。

2.2 開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)，加強(qiáng)課程信息化

在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上，充分利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間進(jìn)行“教”與“學(xué)”的研究和實(shí)踐：（1）注重信息資源共建，近幾年該校承擔(dān)中等職業(yè)學(xué)校專業(yè)骨干教師國(guó)家級(jí)培訓(xùn)和CDIO工程教育模式研究與實(shí)踐項(xiàng)目，課程組教師將在機(jī)電一體化課程的培訓(xùn)方面積累的項(xiàng)目和教師的科研成果整合起來(lái)，全方位、多渠道共建課程資源;（2）開展協(xié)同備課、授課，形成課程建設(shè)合力;（3）充分發(fā)揮校園網(wǎng)優(yōu)化教育信息流通功能，將課程資源、相關(guān)資料、課堂視頻教學(xué)、學(xué)生練習(xí)、課后輔導(dǎo)等教學(xué)環(huán)節(jié)包容進(jìn)來(lái)，形成大容量、開放式學(xué)習(xí)環(huán)境;（4）利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布課程通知、開展學(xué)情調(diào)查、布置批改作業(yè)、組織網(wǎng)上討論答疑等，開展網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)。靈活運(yùn)用多媒體和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行課程教學(xué)，探索學(xué)生掌握知識(shí)、提高技能、擴(kuò)展思維的方法與途徑，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

2.3 改變課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，開展信息化教學(xué)

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是一門綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。在教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，探索基于目標(biāo)導(dǎo)向的課程教學(xué)設(shè)計(jì)、在線與面授學(xué)習(xí)方式相融合，利用信息化技術(shù)構(gòu)建課前、課中和課后3個(gè)階段教學(xué)結(jié)構(gòu)，課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)布置任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生正確高效利用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源，引導(dǎo)學(xué)生搜索資料和信息篩選，幫助學(xué)生利用網(wǎng)上學(xué)習(xí)資料，掌握更多獲取信息的途徑，提高自主學(xué)習(xí)能力。

課堂教學(xué)中注重學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，將“課堂教學(xué)”與學(xué)生“課外自主學(xué)習(xí)”有機(jī)結(jié)合。及時(shí)掌握學(xué)生課前知識(shí)的獲取情況，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)評(píng)，針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)手段。例如，在第三章講授傳感檢測(cè)技術(shù)時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)布置任務(wù)，讓學(xué)生查閱有關(guān)傳感器的資料，了解各種傳感器的類型和特點(diǎn)。課堂上先讓學(xué)生分組討論，教師再選擇幾種學(xué)生不太清楚的傳感器進(jìn)行講解。課后學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，掌握傳感器的接線和應(yīng)用;同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線交流和疑難解答，實(shí)現(xiàn)拓展提高。利用信息技術(shù)輔助教學(xué)，采用在線與面授學(xué)習(xí)方式相融合，逐步實(shí)現(xiàn)以教師傳統(tǒng)講授為主向?qū)W生自主學(xué)習(xí)為主的轉(zhuǎn)變，以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)課外學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，探索采用多種先進(jìn)教學(xué)方法加強(qiáng)課堂教學(xué)。

2.4 改革課程考核方式

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程采用信息化教學(xué)后，對(duì)傳統(tǒng)的終結(jié)性評(píng)價(jià)為主的考核方式也要進(jìn)行改變。確定了課程考核方式改革方案和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生的最終考核成績(jī)由網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程性考核評(píng)價(jià)、實(shí)操訓(xùn)練與考核、解決實(shí)際應(yīng)用課題情況、理論考試成績(jī)4個(gè)部分形成。除卷面理論考試考核學(xué)生理論知識(shí)掌握程度外，利用信息技術(shù)輔助教學(xué)，對(duì)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上參與課程的自主學(xué)習(xí)、答疑、討論、作業(yè)等進(jìn)行跟蹤，全面評(píng)價(jià)學(xué)生平時(shí)對(duì)課程學(xué)習(xí)的付出，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺(jué)性。實(shí)操訓(xùn)練與考試是在機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行設(shè)備操作、編程、調(diào)試等，考查學(xué)生動(dòng)手能力。基于CDIO的培養(yǎng)理念，增設(shè)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決典型機(jī)電產(chǎn)品（機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線等）的構(gòu)思與設(shè)計(jì)能力的考核。這樣將考核過(guò)程精細(xì)化，除考核學(xué)生知識(shí)掌握程度外，也關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程，全面評(píng)價(jià)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力等。

3? 實(shí)施效果

將CDIO的培養(yǎng)理念和信息化教學(xué)結(jié)合起來(lái)，采取理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合、課堂教學(xué)與學(xué)生網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，理論考試和過(guò)程考核相結(jié)合的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)方案，對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程進(jìn)行改革和探索。實(shí)施后對(duì)學(xué)生進(jìn)行了無(wú)記名問(wèn)卷調(diào)查，96%的同學(xué)對(duì)該課程的教學(xué)改革比較滿意。認(rèn)為對(duì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)非常有效，學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)積極性大大提高，反映良好。同時(shí)實(shí)施此教學(xué)模式也加強(qiáng)了教師信息化意識(shí)，提高信息技術(shù)應(yīng)用能力，完善、調(diào)整課程內(nèi)容和教學(xué)方式，提高了教學(xué)質(zhì)量。

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