基于CDIO工程教學模式的測試技術課程體系研究

王冬生

(河北工程大學 機電學院測控系，河北 邯鄲 056038)

CDIO指的是構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、運作(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教育、培養計劃、教學方法、學生考核以及學習構架、綜合能力培養、實踐創新方面有著獨特的理念，注重培養學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力，因而具有很強的操作性[1]。

一、CDIO工程教育模式下的全面強化基礎教育

(一)提升教師素質，加強師資隊伍建設。

教師承載并傳播著專業知識，全面強化基礎教育就必須全面提高教師隊伍素質，加強教師自身專業技能、團隊合作及系統教育能力，并在工程實踐中開發、應用、加強這些能力，使得學生受益、教師提升，到達雙贏效果[2]。我校測控系承擔了全校本、專科的測試技術基礎等多門課程，形成了教學和科研水平較高，年齡、職稱結構合理的師資隊伍。在師資隊伍建設上總的思路是：以科研促教學，以研究和建設促水平，以老帶新，使用和培養相結合，創造條件，推進青年教師培養：

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

2.積極開展教學研究和課程建設，提高教師的教學水平。測控系教師在承擔繁重教學任務的同時，積極開展教學研究和課程建設，通過教學研究和課程建設，教師不僅提高了教學的理論水平，深化了教學內容，拓寬了知識面，而且也增強了教師的責任感和教書育人的主動性。

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

（二）激發學生學習的興趣，因“材”施教。

全面提升學生專業技能，就必須根據學生自身的需要和特點，注重啟發和引導，這正是CDIO工程教育的關聯理念[3]。在講授方法上，采用“三段法”，即提出問題、分析問題及得出結論，并在提出問題上下功夫，達到啟發和引導學生的思維；注重適度引入本學科和相關學科的新發展，啟發和開闊學生的思路等等。結合測試技術基礎課程，編制了測試技術基礎等課件，率先開展計算機輔助課堂教學，產生了很好教學效果。教師在整體課程教學中主要作用是啟發、引導學生的學習，解決學生學習的難點，并為學生創設學習情境和條件。將改革傳統答疑方式做了改進：變過去任課教師只管自己任課班學生的每周一次答疑為由系統一安排同類課教師面對全校學生的答疑；變過去任課教師單一面對學生答疑的方式為兼顧為學生開放有關輔助教學的各陳列室，讓學生在觀察實物過程和動手中去學習，培養學生自己獲取知識的能力；利用課外答疑時間定期為學生播放有關拓寬學生知識面和開闊學生思路的電教片，大大激發了學生學習的主動性和積極性。

（三）強調教學與實際問題相結合

針對課程教學時數減少、又無習題課、學生習慣于理論課學習，而缺乏技術基礎課的學習方法，普遍存在做習題困難，效果差、效率低等問題，我們編制了作業集。既重基礎又注重能力培養，設計了一些具有工程應用背景和創造情境的習題，以加強對學生解決工程實際問題的能力訓練和啟發學生的創新設計；注重方法指導，通過“提示”、習題附加說明或思考題等方式，針對不同習題的教學點及教學目的，提出了具體的作題要求，提高了學生做作業的效果，并達到對學生學習方法的指導；編排形式靈活，根據不同習題應解決的關鍵問題和達到的教學目的，分別要求學生作出全部解答、補充解題、解題思路，填空或者改錯等等，達到既多練、又精練的教學效果。作業集的使用起到了良好效果。學生不僅較好掌握基本方法，還系統地學會一些分析方法和技巧。

（四）注重學生素質培養

為了提高學生運用測試技術和計算機的能力，注重學生素質培養，增設課外大作業，提高學生運用計算機的能力。課外傳感器設計大作業包括電阻式傳感器、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、其他傳感器設計選型。學生按給定的要求編程上機并獨立完成分析、設計，繪圖和結果分析，最后以設計計算說明書的形式提交編寫的大作業。

通過大作業使學生運用計算機的能力有了明顯提高。學生用C語言、C++、JAVA等多種語言將大作業編制成可進行計算及圖形打印、動畫仿真和可變參數的通用性多種軟件，為學生在后續課程中運用計算機及畢業設計時很快進入軟件開發打下了良好的基礎。

二、CDIO工程教育模式下的突出實踐創新能力

實踐是檢驗真理的唯一標準，CDIO工程教育模式最突出的特點就是實踐創新[4]。

（一）營造創新氛圍

創新能力是21世紀具有競爭力的工程人才的重要素質，也是21世紀高等工程教育的教學目標。多年來，我們對課程的實踐性教學環節的改革進行了積極的探索和實踐，基本思路是：通過創建直觀教學基地增長學生工程實踐知識，改變傳統的展示教學，具體體現到一個真實的現代測試系統中或產品實現過程中，以增強學生的工程意識；改變傳統的局限于驗證理論和掌握操作技術的課程實驗，開發能增強學生綜合實踐能力的新實驗，綜合培養對學生的實驗思想、方案、技術、觀察力、表達力和創造性；設計和建設在內容上貫通的測試技術課程和傳感器設計，形成學生綜合與創新設計訓練主線。通過舉辦大學生課外"創新設計與制作競賽"活動及建設開放式創新制作實驗室來加強第二課堂建設，形成對學生綜合與創新設計訓練的一條輔線。

1.建成一個有各類傳感器的多種真實機器，有部分測試系統的直觀教學基地，配制了相應的設備簡圖。經幾年的教學使用表明，不僅在增長學生對實際傳感器的感性知識、增強學生對課程的學習系統性等方面有很好的教學效果，而且激發了學生對傳感器的興趣，有利于調動學生學習的主動性。

2.在開設以傳感器方案設計為內容的畢業設計。目前已有多種測試系統及傳感器的設計題目。配合畢業設計介紹了有關傳感器選型、測試系統、等創新教學內容；購置了多種設計巧妙玩具、工具和小機電產品等，并配制了相應的彩色簡圖，為學生進行演示教學，以啟發學生創新構思。

3.舉辦大學生“創新設計與制作”競賽活動。學校擬若干設計選題，鼓勵學生自選題參賽。

（二）強化實踐教學

CDIO教育模式強調學生在實踐、“做”的過程中學習、掌握知識[5]。實踐教學中為發揮學生的個性特點，采取科研和教學相結合的方式，讓學生有更多的機會參與科研工作，使學生在專業基礎和實踐經驗方面均得到系統的鍛煉，為將來從事實際工作奠定了基礎。為提高實踐教學的效果，我們提出了“改革實驗內容與方法”，將實踐教學分為基礎入門型、設計研究型、綜合實踐型三個層次，針對不同層次提出不同的要求，取得不同的效果。

由于學生工程意識相對薄弱，對機構缺乏動態的感性認識，為了提高課堂教學質量，我們先后購置了200余件教學模型，并成立了機構陳列室。機構陳列示范室是主要的現場教學基地，現場教學一般安排在答疑、輔導時間進行，不占課內學時。通過模型和現代教學手段的有機結合，提高了教學效率和教學效果。實踐教學是培養學生動手能力和運用實驗方法研究機構運動特性能力的重要途徑。根據各專業的培養計劃，本課程面向本科生開出10個可選教學實驗，共6學時，大大增加了學生選擇的范圍。

（三）系統教育提升綜合素質

根據CDIO教育模式系統教育的思想，學院將工科類各專業定位為主要培養應用型高級工程技術人才。根據這一思想在教學中突出學生能力特別是動手能力的培養：一方面在組織實驗教學時，盡量作到單人單機，條件不允許時，同一組最多不超過3人；另一方面根據學生作實驗的實際情況，按5級分記分，并規定實驗成績及格后才能參加課程的期末考試，實驗成績占課程總成績的20%。

在教法上，要充分發揮實踐指導教師的主導作用，注重因實踐環境施教，積極采用啟發式、討論式、現場教學和模塊式教學等多種教學方式，鼓勵學生獨立思考，激發學習的主動性，培養學生的科學精神、創新意識和個性。同時，要加強對現代教育技術、手段的研究、開放與應用。

在學法上，要努力發揮學生的主體作用，做到實踐前有預習，明確每個實踐模塊的目的、內容和要求，獨立擬訂實踐環節的方案；實踐過程中有步驟，做到認真聽講與記錄，仔細觀察，牢記要領，不恥善問，勤于分析與訓練，掌握技能；實踐后有總結，及時寫總結報告，歸納技術與操作要點，分析不足與改進方法。

在實踐教學的途徑方面，通過多年的探索，逐步完善形成教學、科研、生產與培訓“四位一體”的教學機制，有效促進了產、學、研相結合，主要有以下方面：

1.廣泛開展生產、教研科研活動。通過學院實驗室，啟動了對外的生產加工業務，取得了良好的經濟效益，又鍛煉了教師隊伍

2.加大推進正常的理論和實踐教學相結合。立足學院，面向社會，實現培訓、實訓與考試三位一體。理論教學課程應綜合相應工種，實踐教學環節要融合相應技能部分，通過正常的理論和實踐教學，加強與依托行業和企業深入進入校企合作。

三、結論

CDIO是一個開放的系統，其模式不是固定不變的，對不同的領域、學科及需求也有著不同的要求，但素質教育、創新精神、實踐能力始終是CDIO 的核心內容，是一項綜合工程教育。CDIO工程教育理念，不斷激發學生的興趣，挖掘學生的潛能使其主動思考、大膽設計、積極實踐、不斷進取，使課程之間有機結合，培養和造就工程師所應具備的素質。實踐證明，CDIO工程教學模式的測試技術課程提高了學生的知識應用、團隊精神及創新能力，對相關領域拓展CDIO工程教學模式起到了示范作用。

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

[2]邱義臻，張麗.基于CDIO工程教育理念機電產品拆裝實習教學[J].機電產品開發與創新，2012, 25(2):179-180.

[3]王桂梅，吳炳勝，柴保明.我校測控技術與儀器專業辦學特色探討[J].河北工程大學學報（社會科學版），2008.25(1):78-79.

[4]劉保軍，于曉光，吳德強，等.CDIO理念在《傳感器技術及其應用》教學中的實踐[J]. 中國科技信息，2012(2):144,152.

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