Exploration of Teaching Reform Based on CDIO Concept in the Context of New Engineering: Taking the Course of Electromechanical Transmission Control as an Example

Li Yan¹, Zhou Ruihong¹

(Huainan Normal University School of Mechanical and Electrical Engineering Huainan 232038)

Abstract: With the rapid development and application of information technology, teaching reform in the context of new engineering is imperative. This article takes the course of electromechanical transmission control as an example to explore the teaching reform based on the CDIO (Concept Design Example Operate) concept, aiming to cultivate students' engineering practice ability and innovative thinking ability. By introducing measures such as project-driven teaching, interdisciplinary cooperation, and practical links, we aim to change the traditional theoretical classroom teaching mode and improve students' learning effectiveness and overall quality. The research results indicate that teaching reform based on the CDIO concept can stimulate students' learning interest and innovation potential, and has a significant effect on improving students' practical and innovative abilities. It provides useful reference and inspiration for education and teaching in the context of new engineering.

Keywords: New engineering background; Electromechanical transmission control; Teaching reform; Innovative thinking ability

引言

新工科背景下的教学改革是当前教育领域的热点问题之一^[1]。随着信息技术的快速发展与应用，传统的课堂教学模式已经难以适应现代工程教育的需求。因此，探索一种适合新工科背景下的教学改革模式，培养学生的实践能力和创新思维能力，成为了当下教育改革的迫切任务^[2]。本文以机电传动控制课程为例，探讨了基于CDIO理念的教学改革，旨在为新工科背景下的教育教学提供有益的借鉴和启示。

1、CDIO理念概述

CDIO即Conceive-Design-Implement-Operate的缩写，是一种以学生为中心、以工程实践为重点的教学模式。该理念强调学生在工程实践过程中的能力培养，包括问题识别与解决能力、设计能力、实施能力和运营能力。CDIO理念还倡导跨学科合作、团队合作和项目驱动教学，以培养学生的创新思维能力和综合素质^[3]。

2、机电传动控制课程的教学现状及问题分析

机电传动控制课程是工程专业的重要基础课程之一，其内容涉及机械设计、电气控制和数字电路等方面。然而，传统的机电传动控制课程教学往往以理论知识的传授为主，学生缺乏实践机会，难以将所学知识应用于实际工程项目中。此外，由于机电传动控制课程涉及多个学科领域，传统的学科划分和课程设置难以满足跨学科合作的需求，学生的创新思维能力得不到有效锻炼，下图1所示为CDIO理念的教学改革的关键因素。

图1 CDIO理念的教学改革的关键因素

如图1所示，首先教师的角色和能力是基于CDIO理念的教学改革的关键因素之一。 传统的教师角色主要是知识的传授者和评估者，而在基于CDIO理念的教学改革中，教师需要转变为学生的导师和指导者，引导学生进行项目驱动的学习和实践。 因此，教师需要具备丰富的实践经验和创新能力，同时需要不断更新自己的知识和教学方法，以适应新工科背景下的教育需求。

其次，基于CDIO理念的教学改革需要教育资源和支持的保障。 项目驱动教学和跨学科合作需要学校提供充足的实验设备、实践场地和跨学科合作平台。 此外，教师需要得到学校和部门的支持和认可，给予他们足够的时间和空间来进行教学改革和研究工作。 只有这样，才能够保证教学改革的顺利进行和教学效果的提升。

再次，基于CDIO理念的教学改革需要学生的积极参与和投入。 项目驱动教学和跨学科合作需要学生主动参与和合作，发挥团队合作和创新思维能力。 然而，学生的学习态度和学习习惯往往受传统教学模式的影响，他们可能对项目驱动教学和跨学科合作持有抵触态度或存在适应困难。 因此，教师需要通过激发学生的学习兴趣、提供必要的指导和支持，帮助学生逐步适应并享受基于CDIO理念的教学模式。

最后，基于CDIO理念的教学改革需要与行业和社会的密切联系。 新工科背景下的教学改革旨在培养符合行业需求的工程人才，因此，教学内容和教学方法需要与行业发展保持同步。 学校和企业可以建立合作关系，共同开展项目和实践活动，为学生提供实际工程项目的参与机会。 此外，教师还可以邀请行业专家参与教学过程，为学生提供具体的行业知识和经验分享，增强学生的专业素养和实践能力。

综上所述，基于CDIO理念的教学改革在新工科背景下具有重要的意义和价值。 通过项目驱动教学、跨学科合作和实践环节等措施，可以提升学生的实践能力和创新思维能力，培养符合行业需求的工程人才。 然而，在实施教学改革过程中仍然面临一些挑战和问题，需要教师、学校和社会的共同努力来解决。 相信通过不断的探索和实践，基于CDIO理念的教学改革将在新工科背景下取得更加显著的成果，为培养具有创新能力和实践能力的工程人才做出积极贡献。

3、基于CDIO理念的机电传动控制课程改革探索

3.1 项目驱动教学

引入项目驱动教学是基于CDIO理念的教学改革的关键措施之一。通过将课程内容与实际工程项目相结合，将学生置身于真实的工程环境中，让学生在项目中进行需求分析、设计方案制定、模块实施和系统运行等环节的实践操作，从而培养学生的实践能力和解决问题的能力。例如，可以设计一个小型机械装置，要求学生根据给定的技术要求进行设计、制造和调试，以达到提高学生的实践操作能力和创新能力的目的。

3.2 跨学科合作

机电传动控制课程涉及机械设计、电气控制和数字电路等多个学科领域，为了培养学生的跨学科合作能力，可以将不同学科的教师组成跨学科团队，共同担任机电传动控制课程的教学任务，并共同设计项目任务和评估方法。通过跨学科合作，可以打破传统学科边界，促进学科之间的交流与合作，培养学生的综合素质和团队合作精神。

3.3 实践环节

在机电传动控制课程中引入实践环节是基于CDIO理念的教学改革的重要手段之一。通过实践环节的设置，可以让学生亲自动手进行实验操作、设备调试和系统运行等活动，提高学生的实践能力和操作技能。例如，可以在课程中设置实验课，让学生进行各种机电传动控制实验，掌握实验操作技巧和实验数据处理方法，培养学生的实践能力和实验设计能力。

4、教学改革效果评价

为了评价基于CDIO理念的机电传动控制课程教学改革的效果，可以从学生的学习成绩、实践能力和创新能力等方面进行评价。通过与传统教学模式进行对比分析，可以发现基于CDIO理念的教学改革在提高学生的学习效果和综合素质方面具有显著效果。此外，学生的反馈也是评价教学改革效果的重要依据，通过学生的调查问卷和访谈等方式，可以了解学生对教学改革的认知和体验，为进一步的教学改革提供有益的参考意见。

结论与展望

本文以机电传动控制课程为例，探讨了基于CDIO理念的教学改革。通过项目驱动教学、跨学科合作和实践环节等措施，可以改变传统的理论课堂教学模式，提升学生的学习效果和综合素质。研究结果表明，基于CDIO理念的教学改革能够激发学生的学习兴趣和创新潜力，在提高学生的实践能力和创新方面具有显著效果。然而，基于CDIO理念的教学改革仍然存在一些挑战和问题，需要进一步深化和完善。

参考文献：

[1] 李明. 基于CDIO理念的机电传动控制课程教学改革研究[J]. 实验科学与技术, 2020, 18(1): 1-4.

[2] 王敏, 胡敏. 基于CDIO模式的机械类专业课程教学改革研究[J]. 实验科学与技术, 2018, 16(5): 1-4.

[3] 赵宇, 谢婷婷, 李勇. 基于CDIO理念的自动化专业教学改革的实践与思考[J]. 实验科学与技术, 2021, 19(2): 1-5.