基于CDIO工程理念的《典型电缆设备电气控制》课程改革

□赵 斌 朱妍雯 仝战营

一、CDIO模式

CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)。CDIO培养大纲将工程型毕业生的能力分为四个层面：基础知识能力、个人能力、团队能力、系统能力。在四个层面教学目标的驱动下，通过CDIO培养模式，最终达到学以求知、学以致用、学以共处和学以做人的教育目标。从2000年开始，经过长达四年的跨国研究所教育人员的共同努力，创立了CDIO并且成立了以CDIO命名的国际合作组织。2005年，瑞典教育工作者，通过对使用该模式进行教学的100个工程学位进行了相应的评估，对比分析结果，该模式比传统模式的适应性更强，能够显著地提升教育的质量。随着国家越来越重视教育，该模式被快速的推广。截止到目前，全球有几十个大学加入了该组织，同时相关的调查分析可知，通过这种模式培养出的人才，更加受企业和社会的喜爱。

二、专业背景及课程特点

电缆行业作为国民经济中重要的配套行业，其产品广泛应用于能源、交通、通信、汽车以及石油化工等基础性产业，电线电缆被称为国民经济的“动脉”与“神经”，是输送电能、传递信息和制造各种电机、仪器仪表，所不可缺少的基础性器材。河南工学院电线电缆专业是教育部批准的全国高等工程专科示范专业，主要培养从事电线电缆生产工艺控制、电线电缆检验、质量管理等工作的专门人才。该专业的建立、培养始终立足于校企合作，致力工学结合，培养学生的实践动手能力。《典型电缆设备电气控制》主要讲授电线电缆设备原理及控制方面的基本理论和知识，是电线电缆制造技术专业的一门主要专业课。它由两个模块构成，一是常用继电器-接触器和PLC两种控制系统的基础知识；二是电线电缆绞线机、挤出机、成缆机等常用电缆制造设备的电气控制系统原理、维修等。学习电线电缆的制造及关键技术等问题，可以为今后在工作中解决实际问题打下坚实的基础。

三、基于CDIO模式的教学模式改革

(一)课程改革的指导思想和目标。在本次研究中，运用CDIO的高等工程教育模式，同时参考学校实际的教学情况，分析《典型电缆设备电气控制》课程的教学方式，通过分析研究该课程的教学方式，增强学生的专业能力，将理论研究和实践相结合，提升学生的学习兴趣和动手操作能力；在研究项目的指导下，增加培养工程应用的强度和训练深度；联合企业进行实习，提升学生的实践能力、团队协作能力。通过这种方式，不仅提升了学生的专业基础知识，同时还增强了他们的团队沟通和终生学习的能力。

(二)课程改革的具体方法。

1.教学内容的改革。在本次研究中，结合河南工学院的实际情况，在提升“培养学生分析解决问题能力”的目标下，优化当前的教学内容，构建科学的教学体系和方法。在课程的理论内容不追求高、深，以实用为主，合理安排理论教学。增加教学的内容，及时将行业的最新专业理论引入到教学中；制定和更新教学大纲时，要充分考虑到行业的动态发展变化；教学的知识层次清晰，满足专业需求；重视学生独立思考和解决问题能力的培养；运用理论和实际相结合的方法，提升学生的个人能力和专业知识，重视个人素质的培养。

2.教学方法、手段的改革。在教学手段上，摒弃传统的满堂灌，使用启发教学，提升教师和学生之间沟通性，增强信息的双向流通，提升学生对基础概念和原理的理解，重视训练学生基础分析的能力。重视学生分析和解决问题的能力，同时提升创新能力，构建科学的思维。另外，加强理论知识和实际的结合，将课堂知识和课外活动有机的结合，提升学生对专业知识的理解，增强动手能力。将课程内容与实训项目进行整合，在完成理论知识学习的同时，掌握工程实践内容，将教学效果提升到最大。

3.实践教学的改革。坚持以技能需要为导向，以岗位技能需求为标准原则。以项目方式重构传统教材内容，以能力和素养为导向。改革原则具有自主性、目的性和开放性，将学生作为教学的主体进行教学，重视学生分析和解决问题的能力，同时提升创新能力，构建科学的思维。设置综合性较强的项目，让学生在学习的时候进行实践，提升学生的综合素质。完善校内与校外实验实训建设，满足电缆行业对人才的需求，重视生产实习及毕业实习环节，提高实践能力，培养创新精神。

(三)课程改革的关键性问题。

1.构建CDIO递进式教学。通过上述的分析，使用CDIO模式中C(产品的设计构思阶段)—CD(设计实践阶段)—CDI(产品制作阶段)—CDIO(在不同背景下运作产品阶段)—提升，进行教材组织和理论讲授。在项目的引导下，设计合理的项目，提升改革的综合性和创新性。由于课程涉及气动、传感器等多项技术相结合，需要及时补充电缆设备控制需要的新知识、新内容，并与实际教学相结合。

2.营造工程职场的教学环境。将工程职场的特征和文化内涵，通过优秀的课堂设计与教学导入，与《典型电缆设备电气控制》课程项目教学结合起来，提升教学的质量，让学生提前接触企业文化，更好地感受专业的职场化，缩短学校与企业的对接时间。

3.构建校内实验实训和校外实习“双渠道”实践教学体系。在校进行实习中，主要学习继电接触器和PLC两种控制系统。课程设置了五个校内项目：PLC软硬件介绍、继电接触器和PLC两种控制系统比较、PLC的电机星三角启动控制、变频器控制和PLC的交通灯控制，项目由浅到深进行设置，从简单到复杂，从基础到综合，提升学生的创新思维和动手操作能力。校外实习，根据企业实际生产设备，如拉丝机、绞线机、成缆机等进行分组(如表1所示)，每小组6人，将各个小组平均分配到三个实习项目中，同时进行，完成各自项目之后进行下一个项目完成一次循环，并强调团队意识和相互帮助意识。

表1 校外实习项目内容

四、课程改革成果及结论

本次研究由6位教师组成课程教学团队，通过CDIO模式深入研究《典型电缆设备电气控制》，对河南工学院的电缆本专科专业学生进行教学改革，先确定了可直接用于实践的教学单元；再进行试点教学、完善教学单元；最后，总结、交流经验，根据执行情况修订方案并把教学改革经验在2017年的新学期推广应用到电线电缆专业的各个班级。《典型电缆设备电气控制》课程成绩的大幅度提高表明，基于CDIO模式的教学模式，能够明显提升学生的综合专业素质，增加学生学习积极性，通过对比改革前后教学的质量，可知改革后具有显著的效果，能够明显增加学生的学习兴趣和综合使用能力。