契合CDIO大纲的本科毕业设计探讨

崔 江，陈则王，王友仁，孔德明

(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)

0 引言

本科毕业设计相对于一般的课程设计和实验课程而言，其特点是:①持续时间长，一般需要3个月左右;②设计题目有难度，对学生知识的系统综合及应用能力有一定要求;③需要学生有较强的自学能力，有些内容需要自己构思、设计或创新;④需要学生具有一定的动手能力，一些硬件系统要调试。

高校本科毕业设计的这些特点与CDIO大纲中的内容有一定的契合性，因而用于CDIO教育理念的验证和实践是一个很好的选择，CDIO专家将其称为I级项目(即高级设计项目)［1]。

CDIO作为国际上影响力大，认可程度高的一种新型工程教育模式。现已被国内很多高校所采用，并取得了很好的效果［2-3]。CDIO大纲的第一部分主要是基础知识，包括基础科学知识、核心工程基础知识和高级工程基础知识;第二部分主要指个人技能素质，包括工程推理和解决问题、实验中探寻知识、系统思维、个人技能和特质、职业技能与态度等;第三部分是团队精神和沟通;第四部分包括环境、工程系统构思、设计实施与运行等［4]。

因而，在本科毕业设计阶段选择合适的题目并契合CDIO大纲的部分理念，期望能够锻炼学生的实际工程应用能力和创新能力。这种尝试不但能够为学生的毕业设计提供一个很好的实践平台，也能够为高校相关专业后续CDIO工程教育模式的引入和实施提供有益的参考和经验积累。

1 毕业设计方案

2012年，笔者指导的两名毕业设计学生均属于计算机测控专业。他们的毕业设计题目与一个实际的工程项目有关。该项目是关于数据采集和信号处理方面的。毕业设计步骤与CDIO大纲之间的契合关系如图1所示。

图1 毕业设计步骤与CDIO大纲之间的契合关系

(1)步骤一:学生需要具备本专业的基础知识和工程技术知识，这一点属于CDIO大纲的第一部分内容。学生根据课题任务书和项目的要求寻找课题资料，撰写课题的开题报告，这属于CDIO大纲中的第二部分内容，即探索和寻找知识。

(2)步骤二:构思项目方案。导师鼓励学生自己设计系统方案的总体框架，然后给出一些指导性意见以完善项目方案的可行性。在本阶段，两名学生分别负责上位机(即PC机)和下位机的设计(即硬件系统和相应的软件设计)。整个步骤契合了CDIO目标中的第四部分内容，即工程系统构思;由于该步骤也与系统建模，系统分析和问题表述等紧密相关，因而也属于大纲第二部分中的相关内容。

(3)步骤三:在系统的设计和制造阶段完成硬件系统的设计和软件编写。硬件设计包括电机控制、数据采集和传输、通讯以及处理器最小系统等，还包括完成后续的PCB设计、元器件购买和焊接。软件设计主要涉及流程图制作、软件模块化设计等内容。本步骤属于CDIO大纲第四部分内容。

(4)步骤四:软硬件系统的测试。先进行两部分内容的独立测试，再进行两部分的联合测试。测试中涉及到硬件系统的重新修订和改进，软件流程的优化设计等细节，均属于CDIO大纲第四部分内容。在系统的联合测试中，需要一定的团队合作精神，属于CDIO大纲中的第三部分内容，即团队精神与沟通等，这在需要相互协作的本科毕业设计任务中尤其重要［5]。

2 毕业设计效果

经过三个月左右的毕业设计，软硬件系统基本调试完毕。其中，上位机系统完成了预定的设计任务，下位机的硬件系统也设计完成。通过与标准仪器(精度0.2级)的对比，本系统指标已十分接近标准仪器的测量精度。除了有一个设计指标需要进一步优化外，其余指标均满足预定指标要求。

本次毕业设计的两名学生相互协助，对项目的方案提出了不少有益的修订和改进意见，毕业设计计划进度基本上按照原先设计的进行，最终完成一个实际工程项目的大部分指标。这次毕业设计使学生的系统设计能力、工程技术能力及创新能力得到培养，取得了很好的毕业设计效果。

3 结语

本次毕业设计以实际工程项目为题目，通过参考CDIO大纲的基本内容和理念对学生的设计步骤进行安排，以契合CDIO大纲的基本内容对学生进行培养，重点对CDIO中的C(构思)、D(设计)和I

(执行)等三个环节进行了锻炼。由于设计项目目标产品尚未完全完成，导致O(运行)环节对学生的锻炼较少。这首先归咎于参与该项目的学生数目太少，而任务模块较多造成的，学生的动手能力和实际工程经验有所欠缺也是原因之一。

［1] 庄哲民，沈民奋.基于CDIO理念的1级项目设计与实践［J] .武汉:高等工程教育研究，2008，(6):19-22，56

［2] 张慧平，戴波，刘娜等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践［J] .南京:电气电子教学学报，2009，31(5)

［3] Yifang Zhang，Jie Liu.An experiment of computer curriculum reform based on CDIO in engineering education［C] .The 4th International Conference on Computer Science＆Education(ICCSE)，2009，pp:1629-1632.

［4] 康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养［J] .长沙:高等教育研究学报，2008，31(4):15-18

［5] 崔江，王友仁.本科毕业设计中团队精神培养［J] .南京:电气电子教学学报，2009，31(3):114-115