一、基於CDIO的機電綜合實踐能力設計
機電專業學生的機電設計和除錯職業工程能力通過綜合的實踐環節體現。學生在第三學期已經學過“電工學”課程，在第四學期學過“電子技術”“微控制器原理與應用”課程，在第五學期學過“機電工程控制基礎”“液壓與氣壓傳動”“機械工程測試技術”和“運動控制系統”課程，在第六學期學過“PLC程式設計及應用”“機電傳動控制”“自動化生產線安裝與除錯技術”和“計算機控制系統”課程，第八學期學過“機電一體化系統設計”課程。學生已經做過“電子工藝實習”“電工實習”“液壓與氣壓傳動課程設計”“機電傳動課程設計”和“機電一體化系統課程設計”等單項實踐環節，學生已經掌握了基本的理論知識和實踐技能。在第八學期，安排了畢業機電綜合實訓環節，時間為三週，培養訓練學生的機電綜合設計和實踐除錯能力。CDIO(C:Conceive，構思;D:Design，設計;I:Im-plement，實施;O:Operate，執行)是由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典皇家技術學院、瑞典林克平大學四所工程技術大學合作開發的工程教育的新模式。基於專案的教學過程設計要以學生主動探索學習為主體，教師以引導者的身份參與，克服教師理論講授而學生興趣不大、學習效果欠佳的狀態，在專案學習實踐中提出具體的任務要求，教師對學生問題進行答疑，並適時引導專案進行，評判專案進展情況，提出拓展學習計劃，以利於學生職業能力的提升。專案的設計要包含課程大綱的全部知識點，並能夠體現能力遞進強化的規則。專案實施的知識點要系統、連續、遞進強化，在實踐的過程中，既鞏固了已經學過的理論知識和實訓的現場實踐知識，又可以發掘出未知的新知識。機電綜合實訓專案設計的內容有:(一)基於繼電器接觸器的交流電機控制;(二)基於繼電器接觸器的交流電機變頻調速;(三)基於PLC的變頻調速控制;(四)基於組態軟體和PLC的電機轉速調控;(五)基於PLC的氣壓傳動裝置控制;(六)數控機床線上檢測裝置控制;(七)基於組態軟體和變頻器的電機調速控制;(八)基於微控制器的太陽能發電裝置的電流測量;(九)自動化生產線的PLC控制和模擬;(十)數控機床線上加工引數測量;(十一)基於PLC的自動化氣壓輸送裝置;(十二)過程控制裝置執行和調控。
二、專案的實施
(一)任務分配。專案實施在設計教室、CAD機房和機電綜合實訓室進行，實訓室實行開放管理，實訓室裝有監控攝像頭，實訓期間由小組負責。設計前首先教師集中佈置任務，講解設計的基本內容、設計的流程、學生的成績評定等基本要求。然後，進行學生分組，每小組有五名學生，其中設組長一名，負責組內管理和聯絡指導教師，在分組時學生“優、良、中、差”等級搭配，兼顧考慮學生的工作崗位情況。教師利用PPT講授設計內容和流程，概括提出專案問題的探索知識點，列出學生應該明瞭的問題，使學生自主討論問題，學生自主解決問題。
(二)探索學習。學生組內自我分工，找到解決問題的方法，學生利用設計和課外時間查詢資料，繪製電氣原理圖和電氣接線圖，除錯程式和硬體系統，然後組長組織集體學習，研討問題，期間教師參與討論和答疑，指出現階段的錯誤、需要修改方案的地方、下一步的研究重點，佈置研究任務。
(三)方案確定。小組內論證方案，將初步方案和展示的PPT由組長上交指導教師。教師對方案批閱和評分，對方案組織論證，論證中由學生在現場進行PPT展示並答辯，教師點評方案，而後學生修改方案，經組內人員稽核、組長批准後上交正式紙質和電子版的`方案。
(四)評估考核。教師考核過程側重於考核工程能力、創新能力和團隊協作精神。組內成員依據學習能力、團隊能力等互相評分，並記錄分數，組長給成員打分，各小組互相打分，最後收集所有考核評分表，將考核評分表及產品提請教師檢查。每組製作專案完成情況通過PPT彙報。最後教師彙總學生考核分數，評定成績。每個專案的成績由四部分所組成，包含設計資料質量分數、出勤率分數、過程考核分數、專案實施後的成品分數，總成績由所有專案分數求平均分，以百分制形式給出。其中出勤率佔5%，專案實施後的成品分數佔60%，過程考核分數佔25%，設計資料質量分數佔10%。專案實施後的成品分數由個人自評分、組長評分、組內互評分、組間互評分加權構成。其中，個人自評分佔15%，組內互評平均分佔35%，組長評分佔50%;組間互評平均分作為權係數，除以100與前三項之和相乘即得專案總分數，數學表達為:專案總分數=(個人自評分+組內互評分+組長評分)×(組間互評平均分)/100。
三、應用例項
以基於繼電器接觸器的交流電機變頻調速專案為例，某班級共有30人，分為六個小組，每個小組從上述題目中選擇六個題目，每週完成兩個題目，完成繼電器－接觸器的三項非同步電機的調速控制。設計前發給學生所有的元件和儀器裝置器材簡表，簡表中引數不全，需要查詢資料，瞭解器材的廠家、功能和接線情況，激發學生的自我學習和探索能力。具體要求如下:(一)完成繼電器－接觸器的三相電機的正反停執行。要求設計電氣原理圖，選擇合適的電氣元件，設計電氣接線圖，實際連線電氣，啟動執行，實現要求的功能。(二)利用變頻器和按鈕開關實現三相電機的控制，要求利用變頻器實現電機的正反轉、啟動和停止控制、多段速執行速度控制、快速制動功能。要求設計電氣原理圖，選擇合適的電氣元件，設計電氣接線圖，實際連線電氣，啟動執行，實現要求的功能。在完成設計過程中，必須完成實際通電執行，每組給三次實際執行機會，第一次成功，則專案實施的成品分數權重為100%;第二次成功，則專案實施的成品分數權重為70%;第三次成功，則專案實施的成品分數權重為50%。如果三次均不成功，則本小專案總評為0分。在正式通電執行前必須經過電錶的模擬執行檢查，通電執行只有在教師的指導下才能進行。在實訓過程中，學生的數字化設計和分析能力得到了很好的訓練，學生利用電氣製圖軟體AUTO-CAD和PＲOTEL繪製電器原理圖和接線圖。在實訓過程中學生感覺到動手能力明顯增強，對知識的自我探究慾望明顯增強，以前的課後答疑問題多是圍繞考試，而現在問題明顯增多，主要圍繞如何解決實際問題。學生反映學習效果好，以前的理論知識得到了實踐驗證，通過實踐促進了對新的理論知識的學習。