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经大量查阅国内外相关文献，发现针对虚拟现实技术结合CDIO工程教育模式在自动化专业的应用与研究未见报道。而针对CDIO工程教育理念及虚拟现实技术单独应用于教学方面的研究也只是近几年才开始，如:基于CDIO教育模式的电路课程教学研究与实践(中国电力教育CEPE，2010)，虚拟现实技术在实践中的应用研究(长春大学学报，2010)等。经过深入研究，发现CDIO工程教育理念及虚拟现实技术单独应用于教学方面的研究存在以下局限性:
1)针对虚拟现实技术在高校教学中开展的研究仅是对实验条件、教学方法进行改革，缺乏工程项目教育理念指导及实现体系，未能彻底改变当前大多数高校存在重视理论学习而忽视实践、产学研相脱节的弊端;不能满足自动化专业“宽口径、跨领域、重实践”卓越工程师教育培养目标的需求。同时，它仅是针对具体专业(或课程)开展研究，对学科群建设及相近专业覆盖面不大，对不同地区高校自动化专业教学改革的辐射面不大。所以，虚拟现实技术单独在教学改革中的应用未发挥其巨大潜力。
2)针对CDIO工程项目教育理念开展的研究仅用在教育方式、教育理念上改变而已，缺少CDIO工程项目教育理念的实践平台，在当前多数普通高校与企业缺少密切联系的状况下，特别对于实验条件差及周边地区工业不发达的工科院校来讲开展这项研究非常困难，不能完全实现其巨大作用，因此推广也很困难。同时，它也只是针对具体专业(或课程)开展研究，对学科群建设及相近专业覆盖面不大。对不同地区，特别是欠发达地区高校工科专业教学改革的辐射面不大，未实现其真实意义。
针对以上情况，发现虚拟现实技术可以为CDIO工程项目教育理念提供实践平台，CDIO工程项目教育理念可以为虚拟现实技术提供工程理念指导，促进虚拟现实技术更好地应用于教学，因此提出虚拟现实技术结合CDIO工程教育模式，即以CDIO工程项目教育理念为指导，以虚拟现实(简称VR)技术为工程项目实践平台，通过工程技术及经典工程项目案例教学，强化产学研合作教育，进一步加强相关(相近)专业联系，提升学科群建设对学生培养的重要性。充分利用学校与企业多种不同教学环境和教学资源以及在人才培养方面的各自优势，把以课堂传授知识为主的课堂教育与直接获取实际经验、实践能力的工程实践、科研实践有机结合。从根本上解决高校教育与企业需求脱节的问题，缩小高校和企业对工程技术人才培养与需求之间的差距，进而缩短企业对应届毕业生的再培养周期，增强学生的社会竞争力，给同类高校，特别是给工业欠发达的地方普通高校的教学提供借鉴经验。
2基于虚拟现实技术结合CDIO工程教育模式的具体改革方案
2.1调整课程教学体系，提升学科群建设在人才培养的必要性，突显工程实践能力培养的重要性
为实现工程实践能力、创新能力、团队合作精神培养这一目标，对自动化专业课程进行了详细的分析，紧扣CDIO工程教育理念，按照构思(功能分析)、(总体框架)设计、实现、运行步骤，把课程教学体系分为课堂教学、实验教学与工程项目实践教学三部分，工程实践环节分为:加强课内实验、课程设计、综合设计等实践环节能力的有序衔接。其中综合设计主要是体现在自动化、电子、通信、机械一体化、机械电子和计算机等专业组成的学科群对学生创新能力培养的必要性上，同时进一步促进学生对工程项目开发过程及开发经验掌握，提升学生的创新能力。而在教学过程中，严格按照CDIO大纲的组织结构(见图1)，以项目设计为主体，课堂讲解以项目设计过程衔接各理论基础知识，结合各知识点精彩案例，充分利用实验巩固基础理论知识，并加入工程项目设计环节，有效的提高学生的主动性、创新性，让学生在工程项目中提高动手能力，在工作中建立团队意识，在实践中参与工程项目的实际操作环节。有效的培养学生工程技术能力及相关经验，提升学生创新能力及创新意识。
2.2以CDIO工程教育理念为指导，以虚拟现实技术为实现手段，构建虚拟现实实验平台
利用虚拟现实技术搭建虚拟现实实验室，以CDIO工程项目案例库作为该实验室的实验项目。为了达到CDIO能力大纲的要求，以提高学生工程实践能力和综合工程素质为目标，把实验项目按规模和范围分为三级:一级项目包含自动化专业主要核心知识和培养目标要求的创新型工程案例实验项目;二级项目包含一组自动化专业相关课程核心知识、技能要求的综合实验项目;三级项目加强单门课程能力与理论知识理解而设置的基础实验项目。以一级创新型工程案例实验项目为学生创新能力、创新意识、团队合作精神培养的主线，二级综合实验项目为一级项目的支撑，三级基础实验项目主要是巩固课程基础理论知识，将创新能力、创新意识、团队合作精神等各种能力的培养分解到课程设计的每个环节中。通过工程项目实践教学体系的纵向和横向相互渗透和有机地结合，使学生专业知识、专业技能、工程实践能力有计划、有层次、分阶段的培养和提高。为了保证工程项目实践全过程的教学效果，在项目实施过程中，采用“导师团队”指导方式，指导学生的全过程工程项目设计。通过“导师团队”的指导，工程项目实施以实践为导向、以培养实践能力、系统能力、团队合作精神和创新能力为主要目标的实践教学。并根据自动化专业的学科特点，提出以实践性和创新性的综合工程实践项目设计为主体，在教学方式上采取主动式自我学习和团队式群体学习圈。这样可以有效地培养学生工程技术能力及相关经验，提升学生创新能力及创新意识，增强学习对象的真实感受，调动学生学习积极性、主动性，培养学生的团队合作精神，增强学生的增强学生社会竞争力。解决自动化专业实验设备不足、落后、难以及时更新的困难;节省实验成本，提高实验的安全性;学生可以在寝室、家里等实验室以外的任何场所开展实验研究，彻底打破传统实验的时间与空间的局限性。
2.3采取多样化的考核方式，强化工程技术能力、团队合作精神和创新能力培养
基于工程项目学习的教学目标是培养学生的工程技术实践能力和创新能力。在项目实施及评审方面分为三组，即专家评审组、导师指导组、项目实施组。一个导师指导组负责三个项目实施组的指导工作，一个专家评审组负责六个项目实施组的评审工作，导师指导组教师不能参与专家评审组的评审工作。专家组的专家必须是教授(也可以退休教授担任)或博士老师，专家在评审过程中必须严格审核。导师指导组的组长必须具有较强专业知识且精通相关专业的博士副教授老师担任。每个项目实施组都必须邀请电子、通信、机械电子、计算机等相关专业的学生参与，项目可以由学生、导师单独提出，或学生和导师共同协商提出。考核根据学生对项目学习效果的评价标准，包括项目报告、设计评估、专家评审等。通过报告、自评、项目实施组互相评审、专家评审等多种形式，根据学生在项目中的作用、应用知识的能力、在项目实施中的作用等情况合理科学地制定评价方式。以基于单片机的智能交通信号灯为例(二级工程项目)，在最后的成绩中，学生平时表现占15%，包括项目的合作、沟通、创新和知识应用的能力等;项目评审验收报告占70%，包括项目的创新点、完成的质量、学生的具体分工、能否实现预定功能等，在该项目中创新点主要是指该系统能否实时检查各方向的车子流量，并及时调整红绿灯的控制时间，以方便交通运行;期末考试占15%，考试内容也是紧紧围绕基本概念和基本原理的应用，出灵活的、综合性的题目，理论紧密联系工程实际问题，注意培养学生分析和解决工程项目实际问题的能力，如在单片机课程考试中，引脚在工程应用中为什么要接上电阻等问题。在考核上采用阶段评价、目标评价、过程评价、理论与工程项目实践一体化评价、校企共同评价、专家项目验收等多种模式。关注评价的多元性，过程化考核+终结性评价的考核方式对学生综合评价。
3结束语
虚拟现实技术结合CDIO工程教育模式是一种全新的教育方法和理念，可以解决目前自动化专业教育中普遍存在的问题，满足社会对工程技术人才培养的需求。在人才培养方面，将只有将CDIO模式与实践教学的实际情况相结合，并充分利用虚拟现实技术，才可能培养出具有较强的创新意识、创新能力及团队合作能力的工程技术人才。近几年来，宜春学院在虚拟现实技术结合CDIO工程教育模式的教学改革下探索出了一条全新的工程项目技术人才培养模式，并发现该模式具有如下优点:
1)解决自动化专业教育与企业需求脱节问题，缩小高校和企业对人才培养与需求之间的差距，同时缩短企业对应届毕业生的再培养周期;
2)解决高等院校自动化专业实验设备不足、落后、难以及时更新的困难;节省实验成本，提高实验的安全性;打破传统实验的时间与空间的局限性，增强学习对象的真实感受;
3)调动学生学习积极性、主动性，培养学生的团队合作精神，增强学生的创新意识、创新能力，增强学生社会竞争力，进一步提高应届毕业生的就业率，减少应届毕业生的自杀率;
4)可将工程项目案例实验平台建设成果应用于教师科研工作，促进教学质量提高，并将成果向高校相关专业推广，建立新产品开发平台，反哺周边地区相关企业。
作者：徐东辉 徐先勤 单位：宜春学院物理科学与工程技术学院 白土中学
