基于CDIO模式电气控制技术课程教学改革与探索*

张东虞 陈鹏宇

（1.铜仁学院大数据学院 贵州铜仁 554300；2.铜仁富华房地产开发有限责任公司 贵州铜仁 554300）

引言

电气控制技术是自动化及相关专业的核心专业课程，该课程主要通过实训课程培养学生的操作能力为核心，提高学生对实际工程项目中的电气安装、分析及设计能力。如果采用传统重理论，轻实践的教学模式，势必造成学生动手能力欠佳，不利于学生的创新能力的培养，也会导致学生在就业后无法完成工作中的实际操作需求[1]。

为了培养学生的主动性、实践性，教师可将课程与工程学习能有机结合起来，将电气控制技术该门课引入CDIO 工程教育理念。CDIO 是以产品研发到运行的生命周期为载体，代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。

将电气控制技术这门课程借助CDIO的教育理念，以项目驱动作为教学手段，将理论课程渗透到实际的工程项目中去[2]。学生以团队合作的方式，依托铜仁学院每学期开展的项目课程为任务，让学生共同完成，从而培养学生的团队协作精神、自主学习和实际操作的能力，以及创新精神。并结合铜仁学院的办学理念，融合培养目标能力结构框架的指导思想（图1）。构建应用型本科培养目标，将理论讲授与实践教学有机地结合起来。

一、CDIO模式课程体系的构建

该课程体系的构建必须满足专业技术的社会需求，了解工厂企业典型工作任务所需的能力，通过修订教学方案和大纲，初步确定该课程内容包含7个工作项目，分别是三相异步电动机的单向启动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机的减压启动控制、三相异步电动机的调速与制动控制、直流电动机的电气控制、典型机床电路分析与故障检修、电气控制系统的设计。项目基本内容如表1。

教师在设计课程项目时，要结合实际生产中经常可以见到和使用的电气设备，并让学生从项目中了解实际应用中的电气设备的工作原理及功能，并将传统的理论知识与项目元素有机结合，让学生从项目中体会到专业课程的重要性。

二、CDIO教学项目的开发过程

表1 项目基本内容

图2 CDIO教学项目开发过程

通过不同阶段的深入学习，学生能自主查阅资料和文献，了解目前国内外的行业动态和进展，并在老师的指导下逐步完善自己的构思，并接受每个控制节点（见表2）的质量验收[3]。

三、项目研究思路

1.实践项目选题的确立

通过对CDIO工程特点的分析和总结，制定符合其特点的实践项目，每个项目之间内容及难度的衔接需要遵循循序渐进的特点，并且实训项目的确定一定要与实际工作的典型工作任务相结合，能解决实际的工程问题，提出有效的解决方法和思路，从而提高学生学习的主观能动性和创新性。

确立完整的实训项目任务主要从理论分析、可行性分析、工程实际应用等方面入手，内容从基础的应知应会到实训综合能力再到项目创新三个递增阶段进行设置，并且还要将本行业的行业标准加入教学环节中，让学生更加全面系统地了解现代工业的发展[4]。

2.合作式的课堂教学组织

电气控制技术课程的课堂教学采用团队合作式学习的运作模式。

表2 控制节点

（1）准备阶段

团队合作教学模式首先要创设合适的合作学习情景。例如，教师在讲授一个新的电气控制项目之前，应事先要求学生对电路系统的功能、电路组成，使用环境及可行性分析等内容通过网络信息平台自行查阅资料进行了解。而教师采用基础内容课堂直接讲授，拓展内容留给同学课外自学，提高独立思考和解决问题的能力。

（2）合作阶段

教师在课堂中的主要任务是对学生在实训过程中遇到的困难及故障的排除给予指导，在学生设计项目的过程中给予启发和支持，并有序地组织教学活动。

近日，南安普顿大学一项新的研究发现，居住区周围快餐店的数量对于生活在这里的儿童的骨骼发育有一定的影响。

学生之间的合作分为组内合作和各小组之间的合作，组内合作要明确每个成员的分工，小组之间要积极互动，在合作阶段要不断激发解决问题的动力，保持积极主动的学习态度。

（3）评价阶段

当学生通过自己的努力完成了实训项目，对整个项目的评价尤为重要，该课程主要通过小组互评、个人评价、教师评价三方共同完成，在评价的过程中不仅仅只针对结果进行评价，在整个实施过程中进行过程评价，这样的过程化评价体系更能体现学生的综合素质。

3.教学要点

（1）更新教学理念

“以工作过程系统化为导向的教学理念”，让学生置于工作情景的教学环境中，全身心投入在整个以工作为导向的教学过程，真正做到“做中学、学中做”，在这样的学习情景中提高动手能力及设计创新能力。

（2）制定教学目标

教师将《电气控制技术》课程按照项目制定教学目标，教学目标必须将理论知识体系与实践工程应用体系有机结合起来。如三相交流电机的降压原理为学科理论体系，在教学过程中需要教师采用理实一体化的模式讲解降压理论原理以及工程应用知识。

（3）构建网络信息平台

建立以工作过程为导向的网络信息平台，把课程项目、任务及工作中的应用案例上传到网络信息平台，学生课前网上预习，师生网上互动学习。

（4）建设实训室

购买项目课程中需要的大部分实训教学设备，采用理实一体化+网络信息化的混合教学模式组织教学，如在讲授三相电动机正反转控制电路项目时，以学科理论体系的教材只会讲授图中的电气控制原理图，学生学完后也不会安装，调试，设计电气控制柜。

而以工作过程系统化为导向的教学及实训教学，就需要学生从电路的控制原理入手，学会电机的正转电路设计、反转电路设计，安装、调试以及故障测试与维修，从而真正掌握整个项目的设计及安装调试过程。通过基础电路的学习起到举一反三的效果，为以后的项目课程设计做前期准备。通过以工作情景模式的实训教学，真正地提高了大学生的工程设计、安装调试及维修的能力。

（5）结合项目课程

教师可以结合铜仁学院每学期的项目课程提出任务要求，布置项目任务，学生自行组成团队，根据任务要求，自主设计电路，并安装调试电气控制电路。

学生通过分析项目任务、制定项目技术路线、设计电路、安装电路、调试电路、优化设计方案等一系列的训练。潜移默化地形成了工程设计的意识。

结语

《电气控制技术》课程依托CDIO教育理念，结合铜仁学院应用型本科的教学目标，通过对课程进行项目化改革，将理实一体化应用于教学中，使学生基本能达到“通原理、融实践、能设计、悉调试、懂故障、会维修”的教学效果。同时也为学生在就业后，更快地适应工作环境提供了有力保障。今后我们将进一步深化该项改革，培养社会需求的、与国际接轨的现代化综合性工程技术人才。