基于CDIO教学理念的飞机电控实习教学改革与实践

任励勇

摘 要 飞机电控实习科目是飞机维修专业类学生的重要实践课，本文针对实际教学中存在的问题，以强化学生操作标准、培养学生工程实践能力、创新能力为目标，运用CDIO教学理念对实习科目及实习设备和教学方法进行改革与创新，实践证明，改革取得了良好的教学效果，达到了预定的效果。

关键词 CDIO 电控实习 飞机维修

中图分类号：G424 文献标识码：A

据国家权威机构发布的调查数据，国内工科毕业生只有10%符合跨国公司聘用标准，而发达国家达到70%以上。从实习教学角度考虑，究其原因是离散的课程实践环节很难培养学生的工程实践能力，致使工程设计能力与基本技能实践能力不能很好地结合。而民航飞机维修又是国际化程度高、跨专业、多种技能知识综合运用的特殊工作，实践证明毕业生只有符合其国际化标准，才能胜任飞机的修理、改装等任务。

1 飞机电控实习教学的现状

航空电机学与飞机电气控制是本校电气类的专业课，而飞机电控实习又是对以上学科知识的综合应用与实践。该实习科目理论性、实践性都很强，能培养学生的团队合作精神和动手操作能力，但从目前的实习状况看，主要存在以下问题：（1）针对学生的操作技能考核不够规范，不同老师执行标准不同，有的学生对老师的评价不认同；（2）工程应用背景不明确，和飞机实际电气控制有差别；（3）设计性和知识综合应用性不强，不能培养学生的创新思维；（4）现有的教学方式不能体现以学生为本的指导思想，不能做到因材施教，能力强的学生潜能没有充分发挥，能力弱的学生则完不成教学任务；（5）现有的实习设备不能做到电路功能的扩展，学生无法将设计好的电路用在教学设备上，不能做到电路控制的实际运行。

2 飞机电控实习科目的改革思路

CDIO 是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement） 、运作（Operate）4 个英文单词的缩写，它表示从构思、设计、实现到运作这四个环节来完成一个完整的项目教学周期，并以这种工程体系为载体，培养学生的终身学习能力、团队交流能力和掌控能力等。可以说CDIO 是“做中学”和“基于项目的教育和学习”的集中概括和抽象表达，其提倡的“基于项目的教育学习”教学模式，是以工程项目设计为主线，所有教学环节都围绕项目设计这个核心展开，并与这个核心融合在一起，形成一个有机的、系统的整体，从而提高学生学习应用理论知识的能力和实践动手的能力，调动学生学习的主动性和创造性，基于CDIO教学理念，改革和完善飞机电控实习教学，形成满足社会需要的工程人才培养方案，是培养工程技术人才的理想方法。

根据CDIO教学理念，飞机电控实习科目课程设计实践教学模式主要分为四个阶段：（1）依据现役飞机维修需要，制定飞机电控实习科目要达到的预期目标并完成该习科目的设计选题的构思与论证；（2）通过设计环节将选出的实作题目按工程项目的形式展开设计与实施；（3）通过实现环节完成具体的实习科目的教学；（4）通过运作环节对该实习科目进行评价，并根据评价结果对课程设计进行完善和改进。

3 飞机电控实习科目的实施方案

3.1 实习内容和组织形式采用阶段式、层次式结构，将项目操作分为两个阶段、两个层次进行

（1）“构思”，以工程为背景，分级实施。要求学生实现运五飞机（较简单）升降舵电路控制功能，学生需要以航空电机学和飞机电气控制专业知识为依托，通过了解运五飞机升降舵如何操纵，升降舵活动范围与飞机姿态的关系，依据电路设计原则制定控制电路方案，并在研制的电控箱内完成电路的安装与调试。对学有余力的学生，如果他们设计运行成功，则可以进一步实现波音737飞机水平安定面电路控制（相对复杂）。他们需要了解飞行员如何对其操作、主操作和备用操作的关系，飞机升降舵和水平安定面之间关系等，在运五控制电路的基础上再设计，控制电路采用模块化（带插槽的控制板，控制板上有相关电气元件），电路功能扩展采用插件方式实现。

（2）“设计”，以工作任务为导向，按学生分流情况实施。运五飞机升降舵操作电气控制相对简单，容易实现，但也需要资料查询、自行设计环节，学生通过自己摸索，除了完成教学任务外，还能了解设计方法是如何实现的；在完成运五飞机电控功能实现和运作后，此时学生已经出现了分流状况，便更进一步地设计了（波音737飞机水平安定面电气控制）。他们依据以前（运五飞机升降舵设计）经验，选择相应技术路线进行设计。教师只需要把握好设计功能是否和真实飞机工作状态一样，其设计方案与选择技术路线是否能够实现，电路设计是否新颖等关键问题即可，其它的则完全由学生自己完成。

（3）“实现”，强调所学各种技能的综合应用和标准化操作。教师按标准线路施工要求检查相应的电路安装接线、布线、工具使用、仪表使用。如果学生提出异议，教师只需要求他们利用其所学的手册进行查询，做到检查标准化，操作规范化。

（4）“运行”，主要检测和确定其设计与构思是否完善。电路设计安装完毕后，需要通电运行，以判断其设计是否有缺陷。针对采用不同技术路线实现的方法，结合课程教学内容进行同学之间的交流与讨论，让学生反思在构思、设计阶段的得与失。

3.2 基于CDIO教学理念研制相应的教学设备

工程项目设计是工程实践的精髓，CDIO培养模式就是通过项目设计将整个课程体系有机而系统地结合起来，所有需要学习和掌握的内容都围绕项目设计这个核心来完成。所以相关教学设备也需具备能按照CDIO教学理念来完成教学任务。2010年以示范中心建设为契机，获批飞机电控设备箱的研制项目，重新研制相关教学设备，使其能够具备工程设计及功能扩展的能力。项目共研制控制箱16套、模块化控制电路板8套，控制面板预留出开关、仪表、电流调节元件、信号输入及输出装置、信号灯等装置，为电路设计提供了硬件支撑，学生可以按需选用。电气元件按模块化组成可插卸电路板，功能扩展只需将设计好的电路板插在控制箱插槽内就能实现。该实习室还配备手册查询设备，装有相应的标准施工手册、机型手册，同时还可以利用网络下载学生设计时所需的各种资料，从而大大改善了该科目的实作环境。

3.3 完善相应的考核标准

通过考核来引导学生，使学生按照CDIO培养模式进行实习是教学改革目的。原有的考核只重视完成的标准、工艺，没有涉及到工程设计，因此通过制定相应考核标准，以提高学生动手操作能力、工程设计能力，实现对创新思维的引导。具体考核标准如下：实习报告的质量占10%；设计方案占20%；进度合理，分工明确，积极参与，相互合作占25%；是否达到设计要求占15%；项目是否完成占10%；总结报告相互交流情况占20%。

3.4 改进和完善教学方法

CDIO 主张通过一体化学习经验带动科学知识与个人和人际交往能力，产品、过程和系统建造能力的获取；这种经验是把工程实践问题和学科问题相结合。在该项目实际教学中，将教学的主动权交给学生，教师主要任务是引导学生如何选用相关的资料、选择合适的技术路线完成教学任务、督促学生按计划完成相应阶段性工作、检查其设计、构思是否合理，相互交流与协作能否顺畅，考核其设计、构思、是否新颖，有无创新。

将具有工程背景的实际问题应用到飞机电控教学中，并对所选题目难度、实用性、与所学专业知识（飞机电气控制与飞机电机学）相关性和现有条件进行综合评估，精心选择适合实习教学的题目，将所选题目细化到必做题与选做题，并确定相应的考核标准，充分发挥学生实习操作的潜能，实作题目以解决相关工程问题为背景，以任务的形式交予学生进行实施，来激发学生实习操作的兴趣，目的是让学生运用或自主通过相关知识的学习来解决实际问题，通过分组实施与考核来促进学生间的相互交流并逐渐培养学生的批判性思维。

4 结束语

通过运用CDIO教学理念实施的飞机电控教学方法及研制的教学设备，能够建立起学生的工程价值观，激发学生实习操作的兴趣，学生的团队协作精神得到了加强，分层分流因材施教得以实现，学生的综合实践能力和创新设计能力得到提高，经过3届学生的实践，取得良好的效果。

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