基于CDIO理念的自动化专业导课程教学方法

【摘 要】本文以广东白云学院自动化专业导论课程为例,介绍了CDIO教育理念在专业导论课程中的应用.我们在自动化专业导论课中增加了项目任务课程,从团队的组成、任务的布置、过程的监控、物资的保障和成绩的考核方面论述了CDIO一级项目的实施方法,同时也提出了一些问题以供讨论.

【关 键 词】CDIO；自动化专业导论；项目任务

1引言

CDIO（构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）[1]教育理念强调的是以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程.这是一种新的教育理念,非常符合工科专业的教学特点,是工学专业教学改革的一个方向.

自动化专业主要面向工业生产过程,实现工业生产的自动控制,因此其实践性要求非常高.新生入校后,往往大部分人对自己所报读专业的具体情况并不了解,迷迷糊糊的入校,然后迷迷糊糊的学习,这样导致大部分学生至少在大三、甚至大四阶段才真正认识到自己所学专业的意义和需要重点学习的专业技能.自动化专业导论课程就是为使学生了解本专业的具体学习内容、应用领域、发展前景而开设的.在这门课程中要使学生全面性的了解本专业的概况,培养学生的学习兴趣,为以后的学习指明方向、奠定基础.

自动化导论课程分为理论课和项目化的实验课程.理论课是以两到三次讲座的形式授课,主要向学生介绍自动化领域的现状和前沿科技,使学生对于本专业有个基本认识.项目化的实验课程则按照CDIO理念的要求设置,通过完成一些小的作品使学生对于本专业产生学习兴趣,也使他们了解产品设计的流程和应具备的能力.下面重点介绍我们在项目化实验课教学的一些情况.

2自动化专业导论课项目课程教学

2.1团队的组成.

在产品生产和技术研发过程中,团队的组成是十分重要的,是一切项目完成的基础,因此为了培养学生的团队精神,鼓励学生与他人合作,我们要求学生根据自己的特点与其他学生结成设计小组,共同完成项目的设计任务.小组成员的人数大约为3～5人,每个学生根据自己的特点都有明确的分工,这些分工尽量模拟设计实际的工作,比如电路设计、软件设计、采购、画图等,使学生能无缝地与生产实践相结合.每一个小组都有自己的专业指导教师,指导教师负责整个小组的项目的制定、指导、监督、考核等.在整个团队组成中,学生处于核心地位,他们独立或在教师指导下进行设计、制作、采购、测试等工作,教师则完成的是辅助性工作,提供必要的帮助.

2.2任务的布置.

当设计团队组成以后,接下来要做的事就是下达任务了.指导教师根据自己的特长和课程的要求,考虑学生的实际情况拟定本课程的设计任务,并以任务书的形式下达给学生,成为个设计过程的指导性文件.自动化专业导论课的主要目的是使学生初步了解本专业涉及的领域、工作过程,同时培养学生的学习兴趣.因此要合理考虑设计任务的难度,要使其既要涉及自动化专业的某一领域的相关技术,又要符合学生的知识能力.总而言之,在自动化专业导论课程中,设计任务只是一个载体,我们利用这个载体实现对学生一些必要能力的培养.

广东白云学院自动化专业的201四十余名新生以四人为一组,每个组的设计任务如下：

简易调光台灯的制作声控式防盗报警器的制作

基于555定时器的"叮咚"门铃制作地震报警器制作

触摸式延时小夜灯制作过电压报警器

输出1A直流可调稳压电源制作百变光控电子鸟

楼梯灯节能（声光控制）电路制作消防车声双音报警电路设计

声控玩具狗制作无线话筒电路制作

2.3设计过程的监控.

导论课的项目任务是在学生的课外时间进行,因此对于设计过程的监控就显得尤为重要.这不仅关系到学生是否能顺利完成设计要求,也可以方便教师实时了解学生的能力,掌握学生遇到的困难,并且及时给予帮助.我们对于学生设计过程的监控主要有两方面：一是指导教师日常性的监控.指导教师必须每周至少辅导学生一次,掌握学生的设计进度,指导学生解决设计困难,把握下一步设计方向.二是要求学生进行设计过程记录,养成做设计文档的习惯,这些记录、文档在设计过程中需交由系部检查,以方便系部掌握学生的学习情况.

2.4物资的保障.

由于专业导论课程的项目较多,每个小组需要用到的原材料种类纷繁,且在设计过程中经常遇上修改设计方案、更换元器件的情况,因此如果按照一般的实验课程的采购体系运作则会出现物资保障困难、时间延迟的现象.我们在自动化专业导论项目设计过程中物资保障采用两种方式：对于一些价值较高的主要设备和元器件,可以通过在课程开始时交由学校统一采购,这样可以节省学生的资金.而对于一些学校实验室没有库存的价值不高的元器件,则由学生自主购写,这样不仅节省了采购的时间,也使学生能亲自经历器件采购的整个过程.

2.5成绩的考核.

成绩考核是对于学生设计结果、能力培养成果的检验.对于项目任务的考核不能采用传统的笔试考核,而应该针对导论课程的项目要求进行综合考核.指导教师在任务书中已经阐述了完成这个项目的验收内容,其中包含学生通过本课程应达到的能力.因此对于自动化专业导论课程项目任务的考核我们主要由三部分组成：指导教师评分、设计说明书评分、答辩评分.指导教师评分主要考核学生的学习过程、设计能力和团队精神.设计说明书评分主要考核学生的写作能力、设计能力和外语能力.答辩评分主要考核学生对于设计内容的论述能力和表达能力.通过这种综合考核的方式可以全面衡量学生的综合能力,同时也能增强学生的学习动力.

3初步的教学成果

经过广东白云学院201自动化专业的《自动化专业导论》课程的教学实践,我们对于项目课程的教学取得一定的成果,也出现了一些问题.这些成果和问题可以成为以后课程教学的借鉴.

3.1自动化专业导论课是新生入学后第一门与专业领域比较贴近的课程,这门课程承担着介绍本专业,引领学生进入专业领域的重任.将导论课引入CDIO理念,增设一级项目课程,使学生在完成项目任务的过程中了解本专业的概况,掌握产品设计的一般步骤,培养所需的工程能力,为以后的学习打下坚实的基础.

3.2采用CDIO教育理念,让学生以产品的研发、运行周期为载体,获得整个产品周期的所有知识和素质,改变了过去教学过程中知识分割的情况,使各种知识有机结合在一起,学生所学的即是将来要用的,学生学习兴趣和动力都有极大提高.

3.3在自动化专业导论项目课程的教学过程中由于采用了新的教学方式,以往的教学经验已经不能满足需要,同时原来的教学制度也不适应这种新的方式,因此如何构建新的制度来促进新的教学方式的改善是十分必要的,需要经过多年的实践才能逐步完善.

4结论

我们在广东白云学院自动化专业1新生中开设基于CDIO教育理念的自动化专业导论课程,引入项目任务设计环节,让学生在指导教师指导下,自由组成团队,自主的完成一个小项目的设计,使学生从入学起即接触到专业领域的相关知识,经历产品设计的整个周期,培养学生包括学习能力和团队协作能力在内的综合素质,同时也激发他们的学习兴趣,指明学习方向.