以CDIO为理念的跨学科综合训练课程改革探索

摘 要：针对传统课程设计题目重复，考核方式单一，学生积极性不高的问题，以cdio教学改革为理念，实施跨学科、多课程综合的专业综合训练课程改革。该课程以设计工程实践气动机器人为对象，总课时为8周。前4周为理论设计阶段，考核内容包括答辩、组内互评、教师自评及部分，需要提供技术标、商务标、机械图纸、气动图纸、电气图纸及答辩ppt；后4周为实物制作调试阶段，考核内容包括答辩、比赛、表演、成本、教师评分、组内自评及部分，需要提供实物制作图片、说明书、改进的机械及电气图纸、答辩ppt。并以某一组学生完成的气动机器人为例，给出机器人的机械图、电气图、气动图、总装图及X-d图。本专业综合训练实现了跨学科、多课程的联合知识体系能力培养，增强学生自主承担科研任务的能力。

关键词：CDIO 多课程 多领域 综合训练

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0156-02

1 问题根源

课程设计能够加强学生对所学课程的理解，并能将其转换成实际应用，是理论向实践过渡的一个重要过程，历来受到工科学校的重视。近年来，课程设计出现了一些弊端：教师指导不严格，题目重复，学生互相蹭车，打酱油，使得课程设计的作用越来越差，效果非常不明显。

2 教学改革

为了解决课程设计的弊端，推行了以CDIO[1-2]教学改革为理念，跨学科、多课程综合的专业综合训练课程改革[3-4]，以提高学生的综合应用、独立解决科研问题的能力。

2.1 项目要求

总体要求：

自行设计气动爬行机器人[5]，机构形态自拟，完成机器人的整机设计、选型、加工、集成及调试。

具体要求：

（1）采用气动系统驱动，气源、电源拖线方式，气源压力5 bar，电源电压24 V。

（2）实现手持有线控制器的转向、前进、后退控制、步态行走。电气控制采用继电器方式。

（3）实现5 kg负重下按预定轨迹行走要求。

（4）整体平面尺寸不超过200mm× 200 mm。

2.2 项目实施节点设计要求（见表1）

2.3 项目实施节点成绩评定

2.3.1 理论设计阶段（1～4周）

（1）成绩评定方法如表2所示。

（2）以小组形式提交材料，内容如表3所示。

2.3.2 实物制作调试阶段（5～8周）

（1）成绩评定方法如表4所示。

（2）以小组形式提交材料，内容如表5所示。

（3）另设奖励机制。

通过答辩及竞赛，评比出足式机器人和爬杆机器人一等奖各一名，奖金400元，二等奖各1名，奖金300元。

2.4 元器件提供

提供的元器件如表6所示。

2.5 具体案例

2.5.1 结构设计

该爬行机器人[6]的结构采用分体式设计，共有9个气缸进行动作，如图1所示。

气动爬行机器人的气动原理图及电气原理图分别如图2、图3所示。

气动爬行机器人的总装图及x-d图分别如图4、图5所示。

3 跨学科专业综合训练特点及收获

（1）跨学科、多课程综合本专业综合训练实现了跨学科、多课程知识体系的综合，能够帮助学生建立完整的、立体的、综合的知识体系，培养学生独立完成科研、解决问题的能力。

（2）具体工程实践为对象。该专业综合训练以具体的工程实践为对象，更加贴近生产实践，能够使得学生提前进入工程实践状态，实现工科学生理论课与企业工程实践的无缝联结。

（3）更加灵活、科学的考核方式。该专业综合训练不再是原来“一张卷、一张图”的考核方式，而是多节点、多成果的考核方式，更加科学、更加合理地体现学生的综合能力。

参考文献

[1] 强蕊.基于CDIO教育理念的大学物理实验教学与考试模式[J].西安科技大学：高校研究，2014（1）：63-64，67.

[2] 李琳.地方高校应用本科教育的转型探索：CDIO的视角[J].高等农业教育，2014（8）：51-53.

[3] 周俊，周坚中.现代光电技术综合训练中心建设的探索与实践[J].科教文汇，2013（11）：77-78.

[4] 王东明，于丹.技工院校模具专业工学一体综合训练教学模式探索[J].教育教学论坛，2013（51）：267-269.

[5] 关浩，蓝健，杨博龙.气动竞赛机器人控制系统设计[J].液压与气动，2009（1）：7-9.

[6] 王志恒，钱少明，杨庆华，等.气动机器人多指灵巧手―ZJUTHand[J].机器人，2012，34（2）：223-230.