基于CDIO和信息技术的机电一体化课程建设
来源:用户上传
作者:
摘 要：该文提出了基于CDIO工程教育理念和信息技术的机电一体化课程的教学改革，从课堂教学内容更新、网络教学平台建设、课程信息化教学、考核方式改革等方面，探讨了机电一体化课程的教学改革思路。将CDIO工程教育理念和信息技术应用到机电一体化课程教学中，增强了学生自学能力、解决问题能力以及团队协作能力。
关键词：CDIO 信息技术 机电一体化 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（a）-0129-02
CDIO培养模式是国际工程教育的创新型人才培养模式，CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implementation）、运行（Operate），CDIO工程教育理念是以此全过程为载体培养学生的工程能力，此能力不仅包括个人的学术能力，而且包括学生的终生学习能力、团队交流能力和系统掌握能力。山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学，于2009年加入教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点工作组后，将机械电子工程专业作为CDIO培养模式的试点专业。《机电一体化系统设计》课程是机械电子工程专业的主干专业课，将CDIO工程这一先进的教育理念应用于《机电一体化系统设计》课程教学中，对提高人才培养质量和提升教师和学生的信息技术应用能力具有重要意义。
为了适应CDIO现代工程教育培养模式，首先对机械电子工程专业培养方案和课程体系进行了修订;其次用信息技术和科研成果对核心课程资源进行整合;最后对《机电一体化系统设计》课程从教学内容更新、网络教学平台建设、课程信息化教学、考核方式的改革等方面进行了实践和探索。
1 专业培养方案和课程体系的修订
按照机械电子工程专业CDIO培养模式的整体规划和创新设计，对机械电子工程专业培养方案和课程体系进行了修订：以典型机电产品为载体，通过注重培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，制定了机械电子工程专业CDIO培养方案;确定以设计为导向的课程体系。依据CDIO培养模式的这一核心思想，选定机器人等机电产品作为机械电子工程专业进行CDIO试点的项目对象，规划了CDIO三个一级项目。分别设置在不同的教学学期，每个一级项目都是对学生某一方面知识和能力的锻炼和考核。其中第III项目开设在第七学期，主要涉及到《机电一体化系统设计》等核心课程。
2 课程改革实施过程
2.1 更新课程教学内容，精心设计教学方案
基于CDIO的培养理念，将《机电一体化系统设计》课程的教学内容进行更新，主要以典型机电产品——机器人等为例，讲授机电产品设计中精密机械技术、传感检测技术、计算机控制技术、伺服传动技术等，培养学生从《机电一体化系统设计》课程中获得机电产品设计中机械模块、传感器模块、计算机控制模块、伺服传动模块等的设计能力，为CDIO中第III项目打下理论基础。
教学方案对整个教学过程进行精心设计，对课程的知识点进行梳理，充分考虑各知识点之间的相互关系和内在联系，打破原有的章节结构，规划了50个知识点。对每个知识点的教学目标和认知维度等进行设计，提高每节课的授课效率。
2.2 开展网络教学平台建设，加强课程信息化
在学校网络教学平台上，充分利用网络学习空间进行“教”与“学”的研究和实践：（1）注重信息资源共建，近几年该校承担中等职业学校专业骨干教师国家级培训和CDIO工程教育模式研究与实践项目，课程组教师将在机电一体化课程的培训方面积累的项目和教师的科研成果整合起来，全方位、多渠道共建课程资源;（2）开展协同备课、授课，形成课程建设合力;（3）充分发挥校园网优化教育信息流通功能，将课程资源、相关资料、课堂视频教学、学生练习、课后辅导等教学环节包容进来，形成大容量、开放式学习环境;（4）利用网络教学平台发布课程通知、开展学情调查、布置批改作业、组织网上讨论答疑等，开展网络互动。灵活运用多媒体和网络资源进行课程教学，探索学生掌握知识、提高技能、扩展思维的方法与途径，培养学生解决问题的能力。
2.3 改变课堂教学结构，开展信息化教学
《机电一体化系统设计》是一门综合性、实践性很强的课程。在教学结构设计方面，探索基于目标导向的课程教学设计、在线与面授学习方式相融合，利用信息化技术构建课前、课中和课后3个阶段教学结构，课前通过网络教学平台布置任务，指导学生正确高效利用信息技术和网络资源，引导学生搜索资料和信息筛选，帮助学生利用网上学习资料，掌握更多获取信息的途径，提高自主学习能力。
课堂教学中注重学生创造力的培养和训练，将“课堂教学”与学生“课外自主学习”有机结合。及时掌握学生课前知识的获取情况，并对学生进行测评，针对学生的实际情况及时调整教学手段。例如，在第三章讲授传感检测技术时，通过网络教学平台布置任务，让学生查阅有关传感器的资料，了解各种传感器的类型和特点。课堂上先让学生分组讨论，教师再选择几种学生不太清楚的传感器进行讲解。课后学生动手做实验，掌握传感器的接线和应用;同时通过网络在线交流和疑难解答，实现拓展提高。利用信息技术辅助教学，采用在线与面授学习方式相融合，逐步实现以教师传统讲授为主向学生自主学习为主的转变，以课堂教学为主向课内课外学习的转变，探索采用多种先进教学方法加强课堂教学。
2.4 改革课程考核方式
《机电一体化系统设计》课程采用信息化教学后，对传统的终结性评价为主的考核方式也要进行改变。确定了课程考核方式改革方案和评价标准，学生的最终考核成绩由网络教学过程性考核评价、实操训练与考核、解决实际应用课题情况、理论考试成绩4个部分形成。除卷面理论考试考核学生理论知识掌握程度外，利用信息技术辅助教学，对学生在网络教学平台上参与课程的自主学习、答疑、讨论、作业等进行跟踪，全面评价学生平时对课程学习的付出，激发学生学习的主动性和自觉性。实操训练与考试是在机电一体化教学实验设备上进行设备操作、编程、调试等，考查学生动手能力。基于CDIO的培养理念，增设应用所学知识解决典型机电产品（机器人、自动化生产线等）的构思与设计能力的考核。这样将考核过程精细化，除考核学生知识掌握程度外，也关注学生学习过程，全面评价学生自主学习能力和解决实际问题能力等。
3 实施效果
将CDIO的培养理念和信息化教学结合起来，采取理论教学和实践环节相结合、课堂教学与学生网上自主学习相结合，理论考试和过程考核相结合的创新性人才培养方案，对《机电一体化系统设计》课程进行改革和探索。实施后对学生进行了无记名问卷调查，96%的同学对该课程的教学改革比较满意。认为对促进学生学习非常有效，学习效果和学习积极性大大提高，反映良好。同时实施此教学模式也加强了教师信息化意识，提高信息技术应用能力，完善、调整课程内容和教学方式，提高了教学质量。
参考文献
[1] 顾佩华.重新认识工程教育：国际CDIO培养模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.
[2] 邸馗，籍亚玲，于瑞云，等.基于“卓越工程师教育培养计划”的高等工程教育模式创新——以东北大学为例[J].现代教育管理，2016（1）：92-96.
[3] 赵硕伟.基于PLC课程的信息化教学实践研究[J].职业教育，2016（2）：271.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15150180.htm
