基于CDIO工程教學(xué)模式的測試技術(shù)課程體系研究

王冬生

(河北工程大學(xué) 機(jī)電學(xué)院測控系，河北 邯鄲 056038)

CDIO指的是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)、運(yùn)作(Operate)，是國際工程教育改革的最新成果。CDIO工程教育模式在系統(tǒng)教育、培養(yǎng)計劃、教學(xué)方法、學(xué)生考核以及學(xué)習(xí)構(gòu)架、綜合能力培養(yǎng)、實(shí)踐創(chuàng)新方面有著獨(dú)特的理念，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力，因而具有很強(qiáng)的操作性[1]。

一、CDIO工程教育模式下的全面強(qiáng)化基礎(chǔ)教育

(一)提升教師素質(zhì)，加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)。

教師承載并傳播著專業(yè)知識，全面強(qiáng)化基礎(chǔ)教育就必須全面提高教師隊伍素質(zhì)，加強(qiáng)教師自身專業(yè)技能、團(tuán)隊合作及系統(tǒng)教育能力，并在工程實(shí)踐中開發(fā)、應(yīng)用、加強(qiáng)這些能力，使得學(xué)生受益、教師提升，到達(dá)雙贏效果[2]。我校測控系承擔(dān)了全校本、?？频臏y試技術(shù)基礎(chǔ)等多門課程，形成了教學(xué)和科研水平較高，年齡、職稱結(jié)構(gòu)合理的師資隊伍。在師資隊伍建設(shè)上總的思路是：以科研促教學(xué)，以研究和建設(shè)促水平，以老帶新，使用和培養(yǎng)相結(jié)合，創(chuàng)造條件，推進(jìn)青年教師培養(yǎng)：

1.鼓勵教師積極爭取并參與科研項目，提高教師的學(xué)術(shù)水平和工程實(shí)踐能力。通過科研活動不僅使教師學(xué)術(shù)水平提高，而且使教師講課內(nèi)容靈豐富、生動。通過橫向課題對青年教師的工程設(shè)計能力起到很好的鍛煉作用。

2.積極開展教學(xué)研究和課程建設(shè)，提高教師的教學(xué)水平。測控系教師在承擔(dān)繁重教學(xué)任務(wù)的同時，積極開展教學(xué)研究和課程建設(shè)，通過教學(xué)研究和課程建設(shè)，教師不僅提高了教學(xué)的理論水平，深化了教學(xué)內(nèi)容，拓寬了知識面，而且也增強(qiáng)了教師的責(zé)任感和教書育人的主動性。

3.重視青年教師的培養(yǎng)。首先充分發(fā)揮青年教師主觀，能動性，鼓勵他們積極參與科研、教學(xué)研究課題和課程改革與建設(shè)工作，在干中學(xué)，在實(shí)踐中成長。其次，充分發(fā)揮老教師的傳幫帶作用，通過"培養(yǎng)青年教師的導(dǎo)師制"和"青年教師試講制"等制度，幫助青年教師盡快通過教學(xué)關(guān)。

（二）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，因“材”施教。

全面提升學(xué)生專業(yè)技能，就必須根據(jù)學(xué)生自身的需要和特點(diǎn)，注重啟發(fā)和引導(dǎo)，這正是CDIO工程教育的關(guān)聯(lián)理念[3]。在講授方法上，采用“三段法”，即提出問題、分析問題及得出結(jié)論，并在提出問題上下功夫，達(dá)到啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的思維；注重適度引入本學(xué)科和相關(guān)學(xué)科的新發(fā)展，啟發(fā)和開闊學(xué)生的思路等等。結(jié)合測試技術(shù)基礎(chǔ)課程，編制了測試技術(shù)基礎(chǔ)等課件，率先開展計算機(jī)輔助課堂教學(xué)，產(chǎn)生了很好教學(xué)效果。教師在整體課程教學(xué)中主要作用是啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，解決學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，并為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境和條件。將改革傳統(tǒng)答疑方式做了改進(jìn)：變過去任課教師只管自己任課班學(xué)生的每周一次答疑為由系統(tǒng)一安排同類課教師面對全校學(xué)生的答疑；變過去任課教師單一面對學(xué)生答疑的方式為兼顧為學(xué)生開放有關(guān)輔助教學(xué)的各陳列室，讓學(xué)生在觀察實(shí)物過程和動手中去學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自己獲取知識的能力；利用課外答疑時間定期為學(xué)生播放有關(guān)拓寬學(xué)生知識面和開闊學(xué)生思路的電教片，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

（三）強(qiáng)調(diào)教學(xué)與實(shí)際問題相結(jié)合

針對課程教學(xué)時數(shù)減少、又無習(xí)題課、學(xué)生習(xí)慣于理論課學(xué)習(xí)，而缺乏技術(shù)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)方法，普遍存在做習(xí)題困難，效果差、效率低等問題，我們編制了作業(yè)集。既重基礎(chǔ)又注重能力培養(yǎng)，設(shè)計了一些具有工程應(yīng)用背景和創(chuàng)造情境的習(xí)題，以加強(qiáng)對學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力訓(xùn)練和啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計；注重方法指導(dǎo)，通過“提示”、習(xí)題附加說明或思考題等方式，針對不同習(xí)題的教學(xué)點(diǎn)及教學(xué)目的，提出了具體的作題要求，提高了學(xué)生做作業(yè)的效果，并達(dá)到對學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)；編排形式靈活，根據(jù)不同習(xí)題應(yīng)解決的關(guān)鍵問題和達(dá)到的教學(xué)目的，分別要求學(xué)生作出全部解答、補(bǔ)充解題、解題思路，填空或者改錯等等，達(dá)到既多練、又精練的教學(xué)效果。作業(yè)集的使用起到了良好效果。學(xué)生不僅較好掌握基本方法，還系統(tǒng)地學(xué)會一些分析方法和技巧。

（四）注重學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)

為了提高學(xué)生運(yùn)用測試技術(shù)和計算機(jī)的能力，注重學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)，增設(shè)課外大作業(yè)，提高學(xué)生運(yùn)用計算機(jī)的能力。課外傳感器設(shè)計大作業(yè)包括電阻式傳感器、電阻式溫度計、熱敏電阻、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、其他傳感器設(shè)計選型。學(xué)生按給定的要求編程上機(jī)并獨(dú)立完成分析、設(shè)計，繪圖和結(jié)果分析，最后以設(shè)計計算說明書的形式提交編寫的大作業(yè)。

通過大作業(yè)使學(xué)生運(yùn)用計算機(jī)的能力有了明顯提高。學(xué)生用C語言、C++、JAVA等多種語言將大作業(yè)編制成可進(jìn)行計算及圖形打印、動畫仿真和可變參數(shù)的通用性多種軟件，為學(xué)生在后續(xù)課程中運(yùn)用計算機(jī)及畢業(yè)設(shè)計時很快進(jìn)入軟件開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。

二、CDIO工程教育模式下的突出實(shí)踐創(chuàng)新能力

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，CDIO工程教育模式最突出的特點(diǎn)就是實(shí)踐創(chuàng)新[4]。

（一）營造創(chuàng)新氛圍

創(chuàng)新能力是21世紀(jì)具有競爭力的工程人才的重要素質(zhì)，也是21世紀(jì)高等工程教育的教學(xué)目標(biāo)。多年來，我們對課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的改革進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐，基本思路是：通過創(chuàng)建直觀教學(xué)基地增長學(xué)生工程實(shí)踐知識，改變傳統(tǒng)的展示教學(xué)，具體體現(xiàn)到一個真實(shí)的現(xiàn)代測試系統(tǒng)中或產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程中，以增強(qiáng)學(xué)生的工程意識；改變傳統(tǒng)的局限于驗(yàn)證理論和掌握操作技術(shù)的課程實(shí)驗(yàn)，開發(fā)能增強(qiáng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的新實(shí)驗(yàn)，綜合培養(yǎng)對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思想、方案、技術(shù)、觀察力、表達(dá)力和創(chuàng)造性；設(shè)計和建設(shè)在內(nèi)容上貫通的測試技術(shù)課程和傳感器設(shè)計，形成學(xué)生綜合與創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練主線。通過舉辦大學(xué)生課外"創(chuàng)新設(shè)計與制作競賽"活動及建設(shè)開放式創(chuàng)新制作實(shí)驗(yàn)室來加強(qiáng)第二課堂建設(shè)，形成對學(xué)生綜合與創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練的一條輔線。

1.建成一個有各類傳感器的多種真實(shí)機(jī)器，有部分測試系統(tǒng)的直觀教學(xué)基地，配制了相應(yīng)的設(shè)備簡圖。經(jīng)幾年的教學(xué)使用表明，不僅在增長學(xué)生對實(shí)際傳感器的感性知識、增強(qiáng)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)系統(tǒng)性等方面有很好的教學(xué)效果，而且激發(fā)了學(xué)生對傳感器的興趣，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

2.在開設(shè)以傳感器方案設(shè)計為內(nèi)容的畢業(yè)設(shè)計。目前已有多種測試系統(tǒng)及傳感器的設(shè)計題目。配合畢業(yè)設(shè)計介紹了有關(guān)傳感器選型、測試系統(tǒng)、等創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容；購置了多種設(shè)計巧妙玩具、工具和小機(jī)電產(chǎn)品等，并配制了相應(yīng)的彩色簡圖，為學(xué)生進(jìn)行演示教學(xué)，以啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新構(gòu)思。

3.舉辦大學(xué)生“創(chuàng)新設(shè)計與制作”競賽活動。學(xué)校擬若干設(shè)計選題，鼓勵學(xué)生自選題參賽。

（二）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

CDIO教育模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)踐、“做”的過程中學(xué)習(xí)、掌握知識[5]。實(shí)踐教學(xué)中為發(fā)揮學(xué)生的個性特點(diǎn)，采取科研和教學(xué)相結(jié)合的方式，讓學(xué)生有更多的機(jī)會參與科研工作，使學(xué)生在專業(yè)基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面均得到系統(tǒng)的鍛煉，為將來從事實(shí)際工作奠定了基礎(chǔ)。為提高實(shí)踐教學(xué)的效果，我們提出了“改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法”，將實(shí)踐教學(xué)分為基礎(chǔ)入門型、設(shè)計研究型、綜合實(shí)踐型三個層次，針對不同層次提出不同的要求，取得不同的效果。

由于學(xué)生工程意識相對薄弱，對機(jī)構(gòu)缺乏動態(tài)的感性認(rèn)識，為了提高課堂教學(xué)質(zhì)量，我們先后購置了200余件教學(xué)模型，并成立了機(jī)構(gòu)陳列室。機(jī)構(gòu)陳列示范室是主要的現(xiàn)場教學(xué)基地，現(xiàn)場教學(xué)一般安排在答疑、輔導(dǎo)時間進(jìn)行，不占課內(nèi)學(xué)時。通過模型和現(xiàn)代教學(xué)手段的有機(jī)結(jié)合，提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性能力的重要途徑。根據(jù)各專業(yè)的培養(yǎng)計劃，本課程面向本科生開出10個可選教學(xué)實(shí)驗(yàn)，共6學(xué)時，大大增加了學(xué)生選擇的范圍。

（三）系統(tǒng)教育提升綜合素質(zhì)

根據(jù)CDIO教育模式系統(tǒng)教育的思想，學(xué)院將工科類各專業(yè)定位為主要培養(yǎng)應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。根據(jù)這一思想在教學(xué)中突出學(xué)生能力特別是動手能力的培養(yǎng)：一方面在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，盡量作到單人單機(jī)，條件不允許時，同一組最多不超過3人；另一方面根據(jù)學(xué)生作實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況，按5級分記分，并規(guī)定實(shí)驗(yàn)成績及格后才能參加課程的期末考試，實(shí)驗(yàn)成績占課程總成績的20%。

在教法上，要充分發(fā)揮實(shí)踐指導(dǎo)教師的主導(dǎo)作用，注重因?qū)嵺`環(huán)境施教，積極采用啟發(fā)式、討論式、現(xiàn)場教學(xué)和模塊式教學(xué)等多種教學(xué)方式，鼓勵學(xué)生獨(dú)立思考，激發(fā)學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新意識和個性。同時，要加強(qiáng)對現(xiàn)代教育技術(shù)、手段的研究、開放與應(yīng)用。

在學(xué)法上，要努力發(fā)揮學(xué)生的主體作用，做到實(shí)踐前有預(yù)習(xí)，明確每個實(shí)踐模塊的目的、內(nèi)容和要求，獨(dú)立擬訂實(shí)踐環(huán)節(jié)的方案；實(shí)踐過程中有步驟，做到認(rèn)真聽講與記錄，仔細(xì)觀察，牢記要領(lǐng)，不恥善問，勤于分析與訓(xùn)練，掌握技能；實(shí)踐后有總結(jié)，及時寫總結(jié)報告，歸納技術(shù)與操作要點(diǎn)，分析不足與改進(jìn)方法。

在實(shí)踐教學(xué)的途徑方面，通過多年的探索，逐步完善形成教學(xué)、科研、生產(chǎn)與培訓(xùn)“四位一體”的教學(xué)機(jī)制，有效促進(jìn)了產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，主要有以下方面：

1.廣泛開展生產(chǎn)、教研科研活動。通過學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，啟動了對外的生產(chǎn)加工業(yè)務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，又鍛煉了教師隊伍

2.加大推進(jìn)正常的理論和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。立足學(xué)院，面向社會，實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)與考試三位一體。理論教學(xué)課程應(yīng)綜合相應(yīng)工種，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)要融合相應(yīng)技能部分，通過正常的理論和實(shí)踐教學(xué)，加強(qiáng)與依托行業(yè)和企業(yè)深入進(jìn)入校企合作。

三、結(jié)論

CDIO是一個開放的系統(tǒng)，其模式不是固定不變的，對不同的領(lǐng)域、學(xué)科及需求也有著不同的要求，但素質(zhì)教育、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力始終是CDIO 的核心內(nèi)容，是一項綜合工程教育。CDIO工程教育理念，不斷激發(fā)學(xué)生的興趣，挖掘?qū)W生的潛能使其主動思考、大膽設(shè)計、積極實(shí)踐、不斷進(jìn)取，使課程之間有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)和造就工程師所應(yīng)具備的素質(zhì)。實(shí)踐證明，CDIO工程教學(xué)模式的測試技術(shù)課程提高了學(xué)生的知識應(yīng)用、團(tuán)隊精神及創(chuàng)新能力，對相關(guān)領(lǐng)域拓展CDIO工程教學(xué)模式起到了示范作用。

[1]龔劍，袁胡駿，張潤梅.基于CDIO的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)CISP模式構(gòu)建[J].研究生教育研究，2012(2):54-56.

[2]邱義臻，張麗.基于CDIO工程教育理念機(jī)電產(chǎn)品拆裝實(shí)習(xí)教學(xué)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2012, 25(2):179-180.

[3]王桂梅，吳炳勝，柴保明.我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)辦學(xué)特色探討[J].河北工程大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2008.25(1):78-79.

[4]劉保軍，于曉光，吳德強(qiáng)，等.CDIO理念在《傳感器技術(shù)及其應(yīng)用》教學(xué)中的實(shí)踐[J]. 中國科技信息，2012(2):144,152.

[5]王金娥.基于興趣和自主的CDIO教學(xué)模式研究[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2012(1):89-91.