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“双一流”背景下基于CDIO工程教育模式的测控专业实践教学体系改革研究论文

发布时间:2021-05-11 16:57:23 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net):

摘要:如何在“双一流”背景下,完成“一流”的学科建设,培养“一流”的专业人才,是现阶段高等教育迫切需要解决的问题。本文将双一流建设目标和CDIO工程教育教育理念和培养模式相结合,针对测控技术与仪器专业的实践教学体系存在的问题,提出一系列改革措施,旨在提高测控技术与仪器专业学生的工程实践能力和创新意识。

关键词:双一流;CDIO;测控技术与仪器;实践教学;教学改革

本文引用格式:万敏.“双一流”背景下基于CDIO工程教育模式的测控专业实践教学体系改革研究[J].教育现代化,2020,7(45):54-57.

Research on the Reform of Practical Teaching System of Measurement and Control Specialty Based on CDIO Engineering Education Mode Under the Background of"Double First Class"

WAN Min

(School of Mechanical Engineering,Southwest Petroleum University,Chengdu Sichuan)

Abstract:Under the background of"double first-class",how to complete the construction of"first-class"discipline and cultivate"first-class"professional talents is an urgent problem to be solved in higher education at this stage.This paper combines the double first-class construction goal with CDIO engineering education concept and training mode.Aiming at the problems existing in the practical teaching system of measurement and control technology and instrument specialty,a series of reform measures are put forward in order to improve the engineering practice ability and innovation consciousness of students majoring in measurement and control technology and instrument specialty.

Key words:Double first class;CDIO;Measurement and control technology and instruments;Practical teaching;Teaching reform

一 引言

“双一流”大学和学科建设成为中国大学的主体教育方针,打造世界一流大学和一流学科是“双一流”建设的整体战略布局。在“双一流”背景下,高等教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师,然而现阶段国内人才培养普遍存在重理论轻实践、重视知识学习而轻视开拓创新等问题[1-3]。CDIO工程教育理念和模式是在Knut and Alice Wallenberg基金会资助下,由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等多所大学组成的跨国研究团队,历经四年的研究所创立的国际工程教育界最新研究成果[4]。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),从产品研发初期,直至投产运行的整个过程中,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行学习[5-8]。因此,为培养符合“双一流”建设要求的国际性创新人才,本文旨在探索基于CDIO工程教育模式的测控技术与仪器专业实践教学体系的改革方案及措施。

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二 改革目标

“双一流”背景下基于CDIO工程教育模式的测控专业实践教学体系改革的目标是以CDIO现代工程教育理念为指导,以培养实践与创新能力为目的,结合测控技术及仪器学科的基础知识体系,探索“双一流”背景下测控技术与仪器专业实践教学改革的方法和途径[9]。研究学科竞赛、双创平台、产学研结合、校企结合等多种形式的实践能力多方位培养方式;探索电子设计大赛、开放性实验、创新创业教育、课程设计、毕业设计、认识实习、专业实习、生产实习等实践环节在学生大学四年如何融会贯通,综合提高学生的实际工程能力和创新意识的培养[10-12],为社会源源不断地输送满足国际化工程要求的一流人才。

三 改革内容

测控技术与仪器专业的特点是“测”,即利用传感器和变送器对各种物理量进行测量,为后续环节提供信息,因此测控作为信息学科的源头,应用范围十分广泛,专业人才需求量大。但是在各高校踊跃参与国际工程教育专业认证的大背景下,如何进一步提升学生的工程实践能力,优化实践教学体系,是亟待解决的首要难题[3,13]。从现阶段在校学生的普遍情况来看,大多数同学的工程实践能力和创新能力远远没有达到工程人才的培养要求,甚至完全没有工程概论和创新意识,工程认证的指标达成度远远不足于支撑现在各行各业的需求,更不可能与国际接轨[13]。

在“双一流”建设背景下,人才培养应与国际接轨,以培养国际化工程师为目标,因此,测控技术与仪器专业的教学改革必须以国际工程人才的培养要求为标准。CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新研究成果,通过更新陈旧的教育教学观念,改革以往的人才培养模式和体制,强化实践教学改革,着眼于培养学生工程实践能力和创新能力的一种教育模式。自2000年CDIO工程教育模式在麻省理工学院为首的多所大学实施以来,已有法国、丹麦、芬兰、南非、新加坡等在内的许多国家的大学采用了CDIO的教学模式。近年来,CDIO工程教育模式在我国各大高校也得到了大力发展。燕山大学、清华大学、汕头大学等多所高校进行了CDIO教育模式试点改革[5],且取得了良好的效果,证明基于CDIO教育模式进行教学系统改革不但是必要的,而且是科学可行的措施。基于以上分析,西南石油大学在双一流学科建设的要求下,基于CDIO框架,探索寻求测控专业的实践教学改革方案是切实可行的有效途径。

改革内容主要包含与测控技术与仪器专业人才工程能力培养有关的教学全过程,需要从头厘清各个教学环节、各门课程、各项实践环节之间的联系。根据培养目标和能力点,探索教学体系和实践课程及环节,并且在理论课程教学中要不断强化工程意识的培养。以《过程控制与仪表》课程为例,可以放弃以前的检测仪表、控制仪表和执行仪表分别讲解的教学方式,而采用以生产实践为导向设计教学内容,通过引入当前具有代表性的工程案例,如智慧油田测控及综合数字化管理系统、天然气水合物开采系统、光伏发电系统等,综合性介绍各种仪表的原理、相互联系、安装方式,以及在整个工程案例中所起的作用。同时教学中要充分考虑到工程实践中的实际需要,突出应用能力的培养。删除不适用的陈旧内容和当前工业控制已经不再使用的仪器仪表部分,采用当前比较常用的仪器仪表进行讲解。增加过程控制中的一些前沿知识和新兴技术,对原有的、脱离实际的理论知识要及时剔除。教师在教学过程中及时引入这些先进的内容,不断扩充学生的知识面。注重能力培养的实验教学改革。优化实验教学内容,增加综合性、设计性实验,以探索研究型实验为基础,以实现某些实际功能为目的,通过查阅文献,由学生自主完成实验方案的设计、实验操作、数据处理和结果分析。

另一方面采用启发式教学方法。运用图片、Flash动画,现场录像等多媒体工具,实现“工程演示、案例分析、原理讲解、其他应用”的教学过程。同时设计相关课题,在课前或者课后布置给学生,让学生通过查阅资料的方式进行解决。使学生能够独立思考并解决问题,激发学习热情,有利于引导学生更加透彻地掌握概念、原理等相对难于理解的理论知识。

增加课程设计环节。课程设计可以培养学生解决实际工程技术问题、编写技术报告和编制技术资料的能力。例如,可将组态王、三维力控等组态软件应用到课程设计环节,利用组态软件设计合成氨、乙烯生产和锅炉监控系统等,制作工艺流程画面、历史趋势以及故障报警等,有助于学生掌握各种检测仪表、控制仪表的功能和工业控制系统的工作原理。

四 改革路线

首先通过国内同类专业调研,结合国际上对测控类人才工程能力的需求,确定“双一流”建设对人才培养的目标,结合CDIO对测控专业实践能力的构成和培养目标进行分析,研究基于CDIO模式的实践教学体系,进而确定改革方案和具体措施,总体路线见图1所示。

根据“双一流”人才培养目标,本专业学生的工程实践能力应包括基本实践、专业实践、综合工程实践和工程伦理及素质4个能力层次,通过4个层次能力的培养,可以形成较全面的工程素质[13],具体构成分析如图2所示。



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现在的教学方式主要是独立式教学,各门课程分别教学和考试,相互之间缺乏有机联系,或者是教学中没有强调相互之间的关系,导致学生无法系统掌握专业知识,对各门课程的定位缺乏了解,更谈不上融会贯通,因此在面临实际工程时,无法应用所学的专业知识进行设计和分析。针对以上问题,文献提出了以工程实践能力培养为目标、以项目设计为导向、基于CDIO工程模式的综合培养方式[14-16]。图3为以项目设计为导向,结合本校实际情况的课程体系框架图。

该课程体系让学生入校开始就接触开放性实验、大学生创新创业和综合电子设计实践环节,在实践中遇到问题、思考问题,并解决问题,同时把问题代入到相关课程的学习中,将实践和课程教学有机地结合起来,使学生能以问题为导向,以兴趣和好奇心为驱动力,学习专业知识的同时,培养解决实际工程项目的能力[14,17]。

根据CDIO培养大纲,要求学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力这四个层面达到预定目标。通过调研,以CDIO能力大纲为指导纲领,并结合工程认证对学生能力达成度的培养要求,分析了毕业要求与课程体系的对应关系。图4为结合我校实际情况的基于CDIO的课程知识能力体系,该课程知识能力体系对每一项毕业要求都分解为若干个知识点,每个知识点有若干门课程对其进行支撑[14]。

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五 结束语

本文在“双一流”背景下,探索了基于CDIO工程教育理念的测控专业实践教学模式和教学方法,目的在于提高学生的工程实践能力和创新意识;同时通过改革可以造就一支适合“双一流”建设,具有良好工程教育意识和实践教学能力的创新型师资队伍。

参考文献

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