CDIO工程教育模式下的测控技术与仪器专业综合课程设计研究

摘要：本文介绍了以CDIO工程教育理念为指导，在测控技术及仪器专业本科教学中开设专业综合课程设计的改革探讨，通过对综合课程设计的教学模式进行研究与改革，详细阐述综合课程设计教学改革的具体措施。旨在开拓学生的思路，激发学生创造性、主动性、合作性，提高学生综合实践的能力和创新设计的能力。

关键词：CDIO；测控技术与仪器；综合课程设计；教育改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）23-0096-02

一、前言

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）是近年来由美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等4所大学联合创立的一种新的工程教育理念，并成立相应的国际合作组织。CDIO教育模式与传统的课堂教育有着明显区别，其基本环节为构思―设计―实现―运行，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。传统的课程设计通常只隶属于所属课程，不同课程之间的衔接较差。学生做设计通常只局限于一门课程，学生设计的思维模式是以“参阅设计指导书―查阅手册”的固定模式参考设计，设计的结果也往往流于形式，应付了事。为此，以CDIO工程教育理念为指导，提出以工程实践能力培养为目标的机电综合课程设计。测控技术与仪器综合课程设计是不隶属任何一门课程的课程设计，它涵盖传感器原理与应用、测控电路、单片机原理、测控系统原理与设计等专业课程的理论知识，三四名学生组成课题小组相互合作并完成具有实际工程背景的项目，使学生能够系统地进行CDIO工程教育理念所提倡的构思、设计、实现和运作的整体训练，加深学生对所学理论知识的理解，提高学生的实践动手能力，调动学生的主观能动性，培养学生的创新能力，进而增强学生的自信心。

二、CDIO工程模式下综合课程设计的实施

制定综合课程设计的选题要兼顾创新性、专业性、综合性、实践性。选题是整个综合课程设计得以顺利完成的重要环节，选题不恰当不仅会降低学生的学习积极性和学习热情，而且会降低综合课程设计的质量。指导教师在选择综合课程设计题目时应紧扣CDIO工程教育理念，以培养学生的综合实践应用能力作为根本。一方面由指导教师结合实际工程项目提出设计题目，或结合大学生各类设计竞赛提出合适的课题；另一方面，也可由学生组成的设计小组根据小组讨论和兴趣点提出题目，由指导老师根据综合课程设计的设计提出修改意见，改变学生在综合课程设计中的被动模仿型的角色，变为现在的主动思考型。结合前续课程综合课程设计内容应包括：系统总体设计、传感器设计、接口电路设计、精度计算、程序编写、仿真调试等部分。

综合课程设计由于其自身较强的工程实践性，特别符合CDIO工程教育理念倡导的“做中学”和“基于项目的教育和学习”。以CDIO理念为指导，综合课程设计改变传统的分散的教学模式，以小组为单位进行集中的教学模式进行选题―调研―设计―实现，最后每个设计小组集中答辩。具体步骤：

1.在第七学期末，指导老师向学生提出综合课程设计的目的和要求，学生在充分了解综合课程设计后，根据自己意愿进行分组，小组成员为3～4人。

2.设计小组成立后，首先进行课程设计选题的工作并利用2周时间进行调研讨论，与此同时设计小组也可根据调研的结果提出自己感兴趣的设计题目并交由指导老师审核。

3.各设计小组在第八学期初，提出总体设计方案和任务分配情况说明，每位同学提交自己承担任务的设计方案和计划。

4.利用2周的时间根据各自的设计任务生，利用AutoCAD、Matlab、Proteus仿真软件、Keil C编译软件及protel等系列工具软件完成课题中各个子模块的硬件电路设计及软件程序设计，以作业形式提交设计图纸和综合课程设计说明书。

5.答辩环节由指导老师和各设计小组共同参加，答辩环节分数由指导教师和不参加答辩的小组共同给出。答辩时，学生要阐述课题的设计思想、设计中碰到的问题和解决办法，设计实现的过程以及个人在设计中所起的作用，并现场回答问题。综合课程设计的成绩由3个部分组成：设计成绩、报告成绩及答辩成绩。设计成绩由指导老师和同组同学共同给出，主要考核每位同学对设计题目的理解程度，根据设计题目进行调研和查阅资料的能力，学生在设计中的创新性、主动性、合作性的体现。课程设计成果包括：图纸，设计说明书、软件程序、仿真演示等，是各设计小组的最终成果也是评价各设计小组的设计质量好坏的一项重要指标。答辩环节由指导老师和各设计小组共同参加。指导老师和其他设计小组针对参加答辩的设计小组的设计成果分别提出问题。答辩分数以指导老师的评分为主，其他各设计小组的评分为辅。学生准备答辩的过程，是对自己在项目中所承担任务的再次总结，有利于学生掌握设计中的细节问题，并且现场答辩又可以锻炼学生的表述能力及即时分析能力。同时把其他各小组引入答辩环节，也有利于不同设计小组设计成果的共享。

三、结束语

本文提出的CDIO工程教育模式下测控技术与仪器专业综合课程设计的改革，希望通过综合课程设计打破传统分散式的单一课程设计的教学模式，更好地融合“构思―设计―实现―运行”的指导思想，同时使学生通过综合课程设计具有一定的创新性、主动性、多样性，提高学生的实践动手能力与理论运用能力，给学生提供一个分析、研究、设计、解决实际工程项目的一系列较完整的学习和实践过程。通过综合课程设计的改革，使学生成为综合课程设计教学活动中的主角，而教师则在教学活动中起向导和评估的作用。

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基金项目：本文为唐山学院教育科学研究基金项目《测控技术与仪器专业核心课程综合课程设计》的阶段性成果之一。

作者简介：刘志刚（1979-），男，河北唐山人，硕士，讲师，研究方向：计算机测控技术，智能控制。