CDIO模式下机电专业教学方式研讨_余文森的有效教学方式与模式

CDIO模式下机电专业教学方式研讨

该课程理论性和实践性要求高，教学内容涉及的知识面广， 内容涵盖传感器、电机控制技术、气动技术、可编程控制器、 通信技术和人机界面及组态技术等内容。基于此需要将各部 分知识进行融合和变通，才能很好的应用于实践。

一、CDIO的理念 CDIO是以美国麻省理工学院为首的全球几十所著名大 学倡导的现代工程教育框架，即构思(Conceive)、设计 (Design)、实施(Implement)、运作(Operate)的缩写。“构 思”指明确客户需求，考虑技术、企业战略和制度等因素， 不断改进概念、技术和商业计划；
“设计”指制定开发产品 系统所需的各种计划、图纸和算法；
“实施”指把设计转变 为产品的过程，包括硬件制造、软件编程、测试、检查和验 证；
“运行”指对产品系统的维护、优化和淘汰[1]。

CDIO基于经验学习模式，植根于建构主义和认知发展理 论，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，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。其核心 理念是充分利用大学学科齐全、学习资料丰富的条件，尽可 能接近工程实际，以涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计型大项目为主要载体，结合专业核心课程的教学，使 学生在CDIO全过程中不断学习，在理论知识、个人素质、发 展能力、协作能力和集社会、历史、科技于一体的大系统适 应与调控能力等四方面得到全面训练。

二、CDIO模式下多种教学方法的实践 以机电一体化技术与系统中自动化生产线分拣单元的 设计与控制为例介绍CDIO模式下的教学实践，重点介绍如何 将任务驱动教学法、启发式教学法、基于仿真的教学法和多 媒体教学法融入CDIO模式的构思、设计、实施和运作4个教 学环节中，具体实施过程如图1所示。

1.项目构思 采用多媒体教学方法实施课堂教学。首先给出任务，要 求在3.5小时内完成机械、传感器、气路安装与调试，并进 行PLC的程序设计调试。重点能够通过变频器来控制异步电 动机实现高、中、低三种转速的调整，同时具有反转控制功 能。基于此介绍异步电动机调速的方法和变频调速的概念， 同时采用基于仿真的教学方法，根据SPWM的调制原理，利用 MATLAB软件搭建仿真模型，如图2所示。同时利用仿真软件 演示具体的调制过程，如图3所示。在这个基础上，让学生 分组讨论。

2.项目设计 在项目设计阶段，学生自主学习所用变频器的产品手册， 掌握其接线和使用方法。列出元件清单，制定实施方案，进行程序算法设计。在这个过程中，学生往往感觉困难重重， 不知从何入手，很多学生在这个阶段容易产生厌学的心理， 最终放弃整个项目的学习。教师应在适当的时机给以点拨， 采用启发式教学方法，引导学生解决一个个问题，提高他们 解决问题的能力和信心。

3.项目实施 项目实施阶段，采用现场教学方法，对每组学生进行分 别指导，包括硬件安装、参数设置、软件编程、测试、检查 和验证。应用合作学习方式，为学生营造一个生生互动、师 生互动的合作情境，引导学生积极主动地学习，做中学，学 中做，习得技能，获得能力。学生在实践中学习知识，从实 践中感受学习的乐趣。

4.项目运作 每组学生对自己完成的项目进行完善和补充，同时做好 自评和互评，教师对整个教学过程总结评论。

三、结束语 上好机电一体化技术与系统课程，既可使学生能综合应 用电路、电机、电气控制与PLC等理论，掌握机电一体化设 备安装与调试的理论与方法；
又可提高综合运用基础理论解 决科学、技术和工程问题的能力。因此以CDIO工程教育模式 为指导，积极探讨机电一体化技术与系统课堂教学方法，有 助于培养学生学习能力，拓宽学生知识面，提高综合素质， 提高学生的创新能力和动手能力。