基于CDIO模式的“自动控制原理”课程教学实践选择

张晓丹

（北华大学电气与信息工程学院 吉林 132013）

2018年4月，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》指出：“高校处于科技第一生产力、人才第一资源、创新第一动力的结合点，在人工智能基础理论和自然语言理解、计算机视觉、多媒体、机器人等关键技术研究及应用方面具有鲜明特色，在人才培养和学科发展等方面具有坚实基础。”结合我国新工科建设的不断推进，工科类高校的发展迎来新的机遇。“自动化控制原理”课程是工科专业涉及较为广泛的一门专业基础课程，在教学中如何打破传统教学模式实现改革创新是提升此门课程课堂教学效果所要思考的重要问题。随着现代教育教学模式的创新发展，CDIO工程教育模式已经融入到工科教学改革的过程中，将CDIO工程教育模式理念融入到“自动控制原理”课程教学中是增强课堂教学效果的重要途径。

一、“自动控制原理”课程特点

“自动控制原理”是自动化专业的重要必修课程之一，其特点主要表现在理论性与抽象性相对较强，知识内容涵盖的范围较为广泛，具有一定的深度及难度。此门课程能够培养学生的抽象思维能力和逻辑能力，在学习过程中能够利用自动控制理论的方法去分析及设计自动控制系统。根据此门课程的特点结合学生学习的实际情况，必须要进行“自动控制原理”的教学改革与实践，要从解决学生学习的主观能动性以及教师教学方法和手段、实验实践等全方位实施相应的举措，有效提高教学效果[1]。

二、“自动控制原理”课程教学现状分析

（一）学生对专业知识掌握深度不够

“自动控制原理”是一门理论与实践较为紧密，且相对难度较大的重要专业基础课程。尽管随着教学改革的要求此门课程的教学方法及教学模式在不断改进，已经从过去的板书教学转换成多媒体教学为主，但在实际的教学中仍然存在着一些问题。其中，课堂中缺乏与学生的互动性是主要问题之一，其主要原因是课程覆盖内容较多，导致课程教学的时间较为紧张，所以与学生交流的时间相对较少。加之在应用多媒体教学之后，与传统模式授课相比教师在授课过程中的速度略有加快，即使多媒体技术能够使学生认知理解更为清晰，但由于课程内容相对抽象，学生对其掌握的程度表现一般，多停留在表面[2]。

（二）教学模式相对创新性不足

尽管CDIO工程教育模式理念等已经在工科学校的课程教学中不断运用推广，但是在“自动控制原理”课程的教学中应用的还是相对不够广泛，“自动控制原理”课程的教学模式相对较为单一。在课程教学过程中，往往专业教师更注重对学生的理论知识的讲授，而对于学生的学习能力和创新意识的培养不足。同时，在应用教学模式开展互动教学的环节相对应用的较少，这在一定程度上影响了学生对专业知识的掌握程度。因此，如何将课程更好地结合专业特点，更有效地实施教学改革与创新，使授课模式适应不断变化的课程发展需要，是“自动控制原理”课程教学改革亟待解决的重要问题[3]。

三、基于CDIO模式的“自动控制原理”课程教学实践路径

（一）根据学生特点采取个性化启发式教学

在CDIO工程教育模式模式中包含了构思(Conceive)和设计(Design)两个主要元素，“自动控制原理”课程教学恰恰需要培养主动思维的能力。由于此门课程相对难度较大，在实际授课过程中教师有必要掌握学生的特点及基础能力，进而采取有针对性的对每章节知识进行细化讲解，争取保证每一名学生都能理解到位。同时，在授课中要多列举一些应用实例，通过启发式教学使得授课效果达到最大化。例如，讲述“反馈控制的基本原理”时，可以从熟悉的生活实例和比较陌生的应用领域考虑，如对调节淋浴水温和飞机飞行仰角等问题进行设疑，找到合适切入点，就很容易抓住学生好奇心，让学生切实体会到自动控制与日常生联系紧密[3]。

（二）强化理论与实践相结合的培养体系

“自动控制原理”课程教学强调理论与实践的有效衔接，同时更加强调学生工程意识和应用能力的培养。CDIO工程教育理念强调构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)四个要素为有机整体，培养学生理论与实践能力的协同提升。因此，结合“自动控制原理”实验教学的改革推进，在“自动控制原理”理论授课过程中强化理论与实践并重的培养体系，通过CDIO的工程教育理念可以将理论课程与实践课程深度融合，在教学体系、课程设计及实习实训等环节高度协调统一，重点突出课程的实践培养能力，培养学生设计思维广度，可以实现课程效果最优化[4]。

（三）打造专业化教学团队

完善教师队伍建设是提高“自动控制原理”课程教学的重要途径。随着“课程思政”理念的推行，在专业教师队伍建设过程中要将CDIO工程教育理念与“课程思政”理念有效融合，确立先进的教学理念，不断改革教学内容和教学方法，促进教学质量持续提高，进而在人才培养方面取得标志性成果。同时，在教师培训方面要不断加强资金投入力度，通过专业化培训提升任课教师的素质能力，进而提高课堂教学效果。此外，在配套实验课程建设过程中要不断更新教学思路，教师可以指导学生上网查询相关文献，分组进行选择创新实验内容，提高学生利用所学知识解决实际问题的能力。