基于CDIO模式的传感器与检测技术课程课堂教学改革与实践

【摘要】结合课程发展和教育发展，借助CDIO模式，树立以“学生”为中心、以提高学生实际工程能力和素养为目标的教改思路，为通过构思、设计、实现、运行等过程推进课程教学改革，提高课堂效率和活力，促进教学相长，提高教学质量，培养应用型人才。

【关键词】CDIO  教学改革  教学效果  应用型人才

【课题项目】校级教学改革项目（项目号：JG201724），项目名称：项目教学环节设计与标准体系的建设与实践——以语音信号处理课程教学改革为例。

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）42-0247-02

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Imple？鄄ment）和运作（Operate） ，是目前得到广泛认可的工程教育培养模式，它将工程毕业生的能力分为工程基础知识、 个人能力、 人际团队能力和工程系统能力等四个层面，使工程教育改革具有更加明确的方向性和系统性。2016年，我国正式签约《华盛顿协议》，以OBE和CDIO为核心的工程教育理念在我国高等教育改革中方兴未艾，极大地推动了各工程专业乃至各课程教改的进程。

《传感器与检测技术》是一门实用性较强的课程，依据CDIO模式，对它进行面向应用型及创新型人才培养的课堂教学改革，推进相关工程类课程的改革，对提高教学质量、促进工程教育专业认证具有一定的价值和意义。

课堂教学是学生获得各方面知识的重要途径，对教学效果意义非凡。为了提高课堂效率，结合CDIO对工程毕业生的工程能力要求的四个方向的划分，对《传感器与检测技术》课堂教学中进行了以下尝试：

一、课堂教学中加大关于实际工程案例的分析，提升学生工程基础知识

课堂教学中，减少部分较显的基础理论内容（学生可通过自学掌握）授课，增加具体案例分析和设计，切实提升学生的工程基础知识。例如在《传感器与检测技术》的教学中，选择“防盗报警系统的设计”这一典型案例，利用启发式教学模式，从课题的需求分析（防盗范围，环境等的分析）、方案选择（传感器及检测技术的选择）、原理框图的设计（包括设计与仿真）与具体实现（制版与实物实现）到系统功能测试与误差分析，每一个环节都详细地进行分析和教学，使学生对检测系统的完整设计有直观而清晰的认识，对设计中每一个环节的注意事项和具体实现方法也有比较清楚的了解，熟悉工程设计环节，切实提升学生的实际动手能力和工程理论知识。

二、引入“翻转课堂”教学模式，提升学生个人能力及人际团队能力

1.通过翻转授课环节，增加课堂活力，提升学生个人能力

在课堂教学中，利用学生提前预习（微课堂，视频，自学等），了解相关知识，课堂互相讨论，翻转课堂等方式对课堂教学进行改革，提升学生的学习主动性，培养学生对未知知识的兴趣。如在《传感器与检测技术》课程教学中，提前布置学生对超声波传感器进行预习，对超声波测距原理进行了解。在课堂教学中，在简单介绍完超声波传感器，就将超声波液位测量的几种不同原理电路在课件中展示，邀请不同学生走上讲台进行原理分析，调动学生的学习自主性，提高课堂的活力，提升学生的个人能力。

2.通过小组讨论及辨析，提升学生人际团队能力

在课堂教学中，通过组织学生以小组形式进行案例分析和设计、方案讨论与辨析。在此过程中加深学生对实践知识的理解和掌握，鼓励学生彼此进行“质疑”，通过辩论提高思考能力和独立分析能力。如《传感器与检测技术》课程的一道课后习题要求设计一个位移测量仪，题目没有限定具体的传感器和检测方法，导致学生的作业中出现多种不同的设计。在作业评讲时，邀请不同设计方案的同学组团进行方案介绍，各组交叉进行评析，并给不同团队的设计进行评分，课堂氛围非常活跃，对学生的实际分析和设计能力及团队意识都有很大提高。

3.通过突击提问及设置“陷阱”，考查并提升学生思辨能力及工程基础知识、个人能力

在课堂教学中，可以通过教学活动促使学生提高自己的创造欲，锻炼学生随机应变、思维流畅的能力，考查学生的知识掌握情况，监督学生的作业完成情况等。如在《传感器与检测技术》课程教学中，每次课开始会对首先前次课或者前次课后作业的一些内容进行提问，考查学生对于前次课的掌握情况和作业完成情况，在一定范围内进行监督和提醒;有时会故意在一些关键性知识点上出错，考查学生的应变能力和对重要知识的掌握，培养学生的“质疑”能力和“敢疑”能力（创新型人才的一个重要特征）;有时会在回顾重要知识点时，随机请学生作答，这些方法，对加强学生的工程基础知识掌握，提升课堂专注度、应变力等个人能力均有所裨益。

三、加强学生实践能力及创新能力的训练，提升学生的工程系统能力

1.引导学生自行熟悉和完成一个完整系统的分析设计，提升工程系统能力

现代教育对创新型和应用型人才的需求对学生实际动手能力提出了更高的要求，因而在课堂教学改革中应充分加强学生实践能力及创新能力的培养。在《传感器与检测技术》课程教学中，会在课堂教学中提出一些比较新颖和实用的测试系统，鼓励学生利用课后时间进行学习和熟悉，甚至设计，引导学生能够自主完成一个完整系统的设计及实现过程，提升学生的工程系统能力。这些课题可以随着《传感器及检测技术》课程的进行不断深入，在课程结束时视其完成情况，适当增加平时成绩以示鼓励，这种方法充分调动了学生学习的积极性，同时培养和加强了他们的自学能力和实际分析设计能力。经过这样的实践训练，学生在结束《传感器与检测技术》课程的学习后就具备了一定的工程系统能力，从而可以进行申报各种创新项目甚至参加设计大赛。

2.强调理论和实践相结合，提升学生的工程基础知识和个人能力

教学改革过程中还应特别注意理论知识和动手能力有机结合能力的培养和训练，多角度地锻炼学生的自学能力、动手操作能力、理论联系实际能力。在课堂教学中，不仅要结合课程相关科技发展和应用实际进行综合选题，还要结合实践环节考核学生的理论知识，更要结合多门学科知识进行学生综合应用能力的培养和考核，使知识有机结合，真正做到学以致用。例如在《传感器与检测技术》的实验教学中，验收时不仅要查看实验数据，还应检查实验操作规范性及基础理论知识的掌握情况;提交的实验报告，应包括理论基础介绍、电路原理分析、测试曲线绘制及误差分析，而不是仅仅得到正确测试数据和结论。以此巩固学生的理论知识，提高学生的工程系统能力。

四、結论

基于CDIO的课堂教学改革从成果导向思路对课堂教学进行了一系列改革，使学生理论知识和实践能力都能通过课堂教学得到提升;借助CDIO的能力培养划分对课堂教学进行更为具体的改革，使应用型和创新型人才的培养理念始终贯穿在课堂教学中。

课堂教学作为教育的重要组成环节，是教学研究的一项长期课题，随着时代的发展和进步，各种新型的教育方法和教育手段层出不穷，各种教育问题也会不断变化。唯有顺应时代变化，不断调整思路和方法，对教学环节进行不断改革和创新，才能保持课堂教学的魅力，提高课堂教学的效率。

参考文献：

[1]李志义等.“113”应用型人才培养体系改革[J].中国大学教学.2018（3）：57-61

[2]陈静.传感器与检测技术教学改革探索[J].中国现代教育装备. 2011（15）

作者简介：

田丽鸿（1972.9—），女，汉族，江苏南京人，硕士，副教授，研究方向：电子与通信。