本站原创【摘 要】目前CDIO工程教育模式的教学理念已经在我国高等院校开展起来,基于CDIO的教学理念要求教学以实践项目的形式进行.高等学校的工科教育中还存在重理论轻实践、强调个人学习能力而忽视团队协作精神、重视知识而轻视创新的培养等问题.《MATLAB系统仿真实验》课程的教学改革迫在眉睫,主要思想是学习基础知识的同时,按照项目的形式展开,在教学与项目开展过程中,采用分组形式,分工合作完成下达任务.最终开卷考试与项目答辩相结合的考核方式,预期能收到较好的教学效果.
【关 键 词 】CDIO改革；分组教学；高等院校
CDIO Teaching Reform of MATLAB System Experiment
ZHAI Shu-juan
（Chengdu college of University of Electronic Science And Technology of China, Chengdu Sichuan 611731,China）
【Abstract】The CDIO engineering education mode of teaching has been carried out in colleges and universities in our country, based on CDIO teaching concept requirements in the form of practice project. Engineering of institutions of higher learning education, there are hey theory, light practice, emphasize the individual learning ability and ignore the team cooperation spirit, attention to the cultivation of knowledge and despise innovation and so on. The MATLAB simulation experiment teaching reform is imminent, the main idea is to learn the basic knowledge, at the same time, according to the form of level 3 project, in the process of teaching and project, in the form of grouping, division of labor cooperation to plete the task. Finally an open-book exam and project rejoin the check method of bining expected to receive a better teaching effect.
【Key words】CDIO reform； Grouping teaching； Institutions of higher learning
0 引言
CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果.为了满足市场和企事业单位对高校毕业生的要求,我校正在进行CDIO工程教育模式改革,这是一项任务艰巨而且非常有意义的举措.
1.基于CDIO工程教育模式改革的迫切性
我国高等教育的任务是培养与国际接轨的中国工程师,目前,工科的教育中还存在不少问题,比如重理论轻实践、强调个人学习能力而忽视团队协作精神、重视知识而轻视创新的培养等问题.
据相关资料统计,2013年我国毕业的约65万,工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到 15%,究其原因是中国教育系统偏于理论,中国学生几乎没有受到项目和团队工作的实际训练,相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题.
CDIO包括三个核心文件,即1个愿景,1个大纲和12条标准.
（1）CDIO的愿景为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思-设计-实现-运行（CDIO）过程的背景环境基础上的工程教育.
（2）CDIO的大纲首次将工程师必须具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力以逐级细化的方式表达出来,使工程教育改革具有更加明确的方向性、系统性.
（3）CDIO的12条标准对整个模式的实施和检验进行了系统的、全面的指引,使得工程教育改革具体化、可操作、可测量,并对学生和教师都具有重要指导意义.
CDIO体现了系统性、科学性和先进性的统一,代表了当代工程教育的发展趋势,也是现代市场和企事业单位的需要,因此基于CDIO的工程教育模式改革迫在眉睫.
2.《MATLAB仿真实验》CDIO实施方案
2.1 《MATLAB系统仿真实验》课程主要内容
《MATLAB系统仿真实验》课程主要包含两篇,第一篇从第1章到第4章,主要是基础知识介绍；第二篇从第5章到第9章,主要是MATLAB在各相关学科中的应用,如《MATLAB在电路分析中的应用》、 《MATLAB在数字信号处理中的应用》、 《MATLAB在自动控制系统中的应用》等；最后学习关于Simulink系统建模及仿真的知识,学生学习该部分内容兴趣浓厚.目前,本课程实验主要以计算型和验证型实验题目为主,创新发散性综合实验题目偏少.
2.2 CDIO教学的具体实施举措
2013年去大连理工大学东软学院调研,该院计算机系教学主任提到“不需要记忆的学科可以采用非试卷类型的考核”.MATLAB功能强大,此课程主要培养学生的实践应用能力,因此,可以对该课程设置项目制与开卷考试相结合的考核方式. 《MATLAB系统仿真实验》课程CDIO教学的具体实施步骤如下：
（1）分组并选择项目,计划3-5人一个小组,以团队合作形式完成项目.
（2）教师对项目进行初期指导,分配任务后由各小组成员自行分工实施.
（3）阶段性汇报至少两次.教师可以对学生的设计方案给予分析指导.
（4）形成文字性项目报告,并在课程结束前进行项目答辩.
2.2.1 分组教学
分组教学可以培养学生的团队合作能力,可以达到“优代差”目的,因此应特别注意避免一个小组全部是差生的现象出现.本着学生自由组合,教师适当调整的原则组建各小组.分组教学时可以在小组中推选一名小组长.
2.2.2 项目设置
项目应该尽量涵盖数字信号处理、自动控制系统建模仿真与分析、数字图像处理等相关领域,包括基于MATLAB的系统的编程建模、调试、仿真及结果分析等内容.另外,最好设置一些涉及各门课程间的联系的综合性设计项目.
2.2.3 项目任务书
教师要提出一些引导性的问题,给学生一定的初期阶段性指导,这样有助于学生找到思路,培养学生兴趣.万事开头难,只要学生入了门,积极性就会提高很多.
2.2.4 阶段性汇报
在整个项目制实施的过程中,阶段性汇报非常重要.第一,可以督促学生按进度完成阶段性任务；第二,指导教师可以帮助学生调整设计思路.因此,要求学生至少安排两次汇报的时间点.
2.2.5 答辩
这是学生最终成绩构成中很重要的一项成绩.第一,学生要在期末参加该课程的开卷考试,主要考察课上讲授的基础知识.第二,就是项目答辩成绩.各小组成员要相互合作,分工完成.但是答辩却是随机抽取答辩,由老师指定哪位同学讲解,这就要求小组每位成员都要对设计方案及过程细节清楚掌握.最后,答辩的成绩可以按照和开卷试卷成绩各占50%的比例计入总成绩.
2.3 关于CDIO教学模式的几点思考
在我校进行CDIO工程教育模式改革的大背景下,我对于CDIO教学模式有以下几点思考：
（1）要进行CDIO工程教育模式改革必须进行课程优化.通过调研企事业单位,了解当前社会对高校毕业生的需求行情,制定实时的实践项目.继续强化学校的学习资源,尽量保证软硬件设施,开展各类大学生竞赛.另外要注意各个课程的开设时间,例如电子类的学生,在大学阶段的第1-2学期开设认识器件设备等实训课,在第7-8学期开展就业需求分析或就业指导等相关课程.
（2）在学科设置方面应突出强势专业,精心打造,做强、做精.另绕一个学科门类,应立足系统的进行学科建设,包括相应的软件课程、硬件课程都应该有所涉猎.
（3）理论授课必须同时结合一定量的课内实验.
（4）必须聘任一些有实际经验的教师.项目来源于实践,只有具有实际项目设计经历的人才顺应CDIO改革的模式.而且我们的毕业生最终也是要走到工作岗位,所以学院必须聘任一批有实战经验的外聘教师来丰富我们学校的师资力量.
3.《MATLAB仿真实验》CDIO项目举例
针对本课程CDIO工程模式教育改革,可以在学期开始时就下达如下例子中的小项目.现举例说明.
举例1：简易图像的跟踪系统设计.
如下问题：
（1）MATLAB处理图像有什么优势?
（2）图源哪里来?
（3）怎么将多帧图像读入MATLAB环境下?
（4）跟踪系统要找到目标,怎么确定目标边界?
举例2：车牌号的定位与识别.
如下问题：
（1）读入的彩像怎么转成二值图像?
（2）在二值图像中,怎么确定车牌在图像中的大致位置?
（3）如何使用MATLAB对图像剪裁?
【参考文献】
[1]顾佩华,等.重新认识工程教育――国际CDIO培养模式与方法[M].北京：高等教育出版社,2009：1-3.
[2]顾佩华,等.从CDIO到EIP CDIO：汕头大学工程教育与人才培养模式[J].高等工程教育研究,2008（1）.
[3]Peihua Gu,Xiaohua Lu,Guangjin Xiong,Shengping Li and Minfen Shen.Development of design directed engineering curriculum based on CDIO Framework[J].World Transaction on Engineering and Technology Education,2006,5（2）.
[责任编辑：孙珊珊]