基于CDIO的測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生綜合能力提升研究與實(shí)踐

閆俊紅 李忠虎

內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 內(nèi)蒙古包頭 014010

新工科可以廣義理解為新的工科專業(yè)和工科專業(yè)的新要求，新工科建設(shè)是一項(xiàng)涉及面廣、影響面寬、具有中國(guó)特色的復(fù)雜系統(tǒng)工程，對(duì)中國(guó)高等教育的改革和發(fā)展具有引領(lǐng)和示范作用[1]。CDIO是由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出的工程技術(shù)人才創(chuàng)新培養(yǎng)模式[2,3]，是工程教育認(rèn)證的重要成果，是新工科建設(shè)滿足行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要最重要、最核心的任務(wù)。CDIO以學(xué)生為中心按照能力增長(zhǎng)進(jìn)行培養(yǎng)，目前有上百所大學(xué)探索并實(shí)施以CDIO理念為基礎(chǔ)的人才培養(yǎng)模式改革，取得了良好的效果[4,5]，為我校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)建設(shè)、課程教學(xué)改革及學(xué)生綜合能力提升起到了良好的啟示作用。

我校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)始建于1993年，1996年開(kāi)始招收本科生。現(xiàn)已經(jīng)招收本科生21屆，共計(jì)1 900多人，已畢業(yè)17屆，共計(jì)1 500多人。本專業(yè)2009年被評(píng)為內(nèi)蒙古自治區(qū)品牌專業(yè)，一級(jí)學(xué)科儀器科學(xué)與技術(shù)2010年度被評(píng)為校級(jí)重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，本專業(yè)已經(jīng)形成穩(wěn)定的學(xué)科研究方向。在長(zhǎng)期的教學(xué)研究實(shí)踐中，本專業(yè)立足內(nèi)蒙古自治區(qū)，面向全國(guó)人才需求，結(jié)合我校辦學(xué)特色，根據(jù)CDIO人才培養(yǎng)模式，對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)提升進(jìn)行研究與實(shí)踐，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)和成效。

1 基于CDIO的測(cè)控專業(yè)教學(xué)改革

1.1 基于CDIO的測(cè)控專業(yè)人才培養(yǎng)模式

我校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)立足內(nèi)蒙古自治區(qū)，面向全國(guó)，圍繞測(cè)控技術(shù)與儀器儀表領(lǐng)域的研發(fā)、制造及工程應(yīng)用需求，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，基礎(chǔ)扎實(shí)，具有創(chuàng)新意識(shí)、自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，可從事傳感器與檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化儀表與系統(tǒng)、智能儀器儀表及計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)等方面工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

在新工科建設(shè)背景下，針對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)特色和行業(yè)人才需求，在國(guó)際先進(jìn)的CDIO工程教育人才培養(yǎng)理念的指引下，本專業(yè)以學(xué)生為主體，對(duì)當(dāng)前測(cè)控專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及培養(yǎng)模式進(jìn)行改革，采取知識(shí)與能力協(xié)調(diào)發(fā)展的測(cè)控專業(yè)人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，按照不同的工程背景，以具體的工程案例為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力以及對(duì)非技術(shù)因素的處理能力，滿足社會(huì)對(duì)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)工程人才的需求，構(gòu)建測(cè)控專業(yè)全方位、動(dòng)態(tài)、閉合的立體化人才培養(yǎng)新模式。

1.2 測(cè)控專業(yè)教學(xué)改革

根據(jù)工程教育認(rèn)證要求，運(yùn)用構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作的CDIO工程教育人才培養(yǎng)理念，本專業(yè)在教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)評(píng)價(jià)、學(xué)生考核方式等方面進(jìn)行了改革與探索，并取得了一定成效。

針對(duì)目前教學(xué)中以教師講授為主，師生互動(dòng)較少所造成的學(xué)生在分析及解決問(wèn)題方面存在的能力欠缺，提出將“以教師為中心”轉(zhuǎn)換為“以學(xué)生為中心”，在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)教學(xué)組織形式和教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與參與度，真正做到以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，提升學(xué)生的綜合能力。改革教學(xué)模式與教學(xué)方法，注重提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)參與度，發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，注重學(xué)習(xí)效果和能力培養(yǎng)。通過(guò)研究性學(xué)習(xí)、專題式討論、小組式學(xué)習(xí)、挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)等方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度；通過(guò)共享優(yōu)質(zhì)在線教育資源，實(shí)施混合式教學(xué)方式等提高教學(xué)效果；通過(guò)以能力為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)，并輔以過(guò)程性評(píng)價(jià)提高學(xué)生的綜合能力，以閉環(huán)反饋模式促進(jìn)學(xué)生能力培養(yǎng)的螺旋式上升。

2 測(cè)控專業(yè)學(xué)生綜合能力提升實(shí)踐

2.1 以課程群夯實(shí)專業(yè)能力

本專業(yè)根據(jù)專業(yè)辦學(xué)特色，根據(jù)課程屬性及先后支撐關(guān)系以“群”的形式組織課程，構(gòu)建檢測(cè)技術(shù)及智能系統(tǒng)、過(guò)程參數(shù)檢測(cè)與控制兩個(gè)課程群。利用課程群對(duì)課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，通過(guò)測(cè)控專業(yè)導(dǎo)論課程，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自動(dòng)化儀表及測(cè)控儀器產(chǎn)生興趣，并重點(diǎn)講授自動(dòng)化儀表與測(cè)控儀器的入門知識(shí)以及各種設(shè)計(jì)方法等。通過(guò)核心專業(yè)課、專業(yè)課與特色選修課的有機(jī)結(jié)合，優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，并對(duì)高等數(shù)學(xué)、物理、英語(yǔ)等公共課程提出了具體要求。

課程群建設(shè)通過(guò)CDIO理念精心策劃項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目的規(guī)模和范圍將項(xiàng)目分為兩類：一類為包括核心課程和綜合能力要求的項(xiàng)目，一類為單門課程知識(shí)和能力的項(xiàng)目。通過(guò)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施引導(dǎo)學(xué)生對(duì)專業(yè)核心課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，使知識(shí)學(xué)習(xí)與能力應(yīng)用相互促進(jìn)，最終達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)。

以檢測(cè)技術(shù)及智能系統(tǒng)課程群為例進(jìn)行說(shuō)明，課程群建設(shè)以測(cè)控專業(yè)導(dǎo)論為指導(dǎo)思想，針對(duì)測(cè)控領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題，以電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化工程軟件等課程為實(shí)現(xiàn)方法，完成以傳感器原理、過(guò)程檢測(cè)技術(shù)及儀表、智能儀表等專業(yè)課為支撐的智能儀表綜合訓(xùn)練項(xiàng)目。通過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程在縱向梯度上的融合，實(shí)現(xiàn)學(xué)生專業(yè)能力的有效提升。檢測(cè)技術(shù)與智能系統(tǒng)課程群如圖1所示。

圖1 檢測(cè)技術(shù)及智能系統(tǒng)課程群

智能儀表綜合訓(xùn)練是課程群中的核心課程，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，項(xiàng)目的設(shè)置要求具有較強(qiáng)的綜合性，涵蓋社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、企業(yè)和團(tuán)隊(duì)等核心能力的培養(yǎng)。智能儀表綜合訓(xùn)練采用4～5人一組，每組一題的分組方式，小組長(zhǎng)由組員選舉產(chǎn)生，在項(xiàng)目的方案論證階段需要通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研的方式對(duì)傳感器、控制系統(tǒng)等加深理解，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在項(xiàng)目的執(zhí)行過(guò)程中對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理，通過(guò)小組活動(dòng)組織運(yùn)行團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)力、執(zhí)行力、協(xié)作能力以及團(tuán)隊(duì)精神等，使學(xué)生體會(huì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)4個(gè)層次，提升學(xué)生專業(yè)能力。在項(xiàng)目指導(dǎo)運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)師的指導(dǎo)方式需要根據(jù)每位學(xué)生的能力層次進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)，例如對(duì)于能力較強(qiáng)的學(xué)生要以學(xué)生為主進(jìn)行研究型訓(xùn)練，而對(duì)于能力較弱的學(xué)生需詳細(xì)指導(dǎo)，確保項(xiàng)目推進(jìn)的質(zhì)量和有效性，保證每位學(xué)tg 綜合能力的提升。

2.2 提升工程能力

為了提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，根據(jù)能力層次遞進(jìn)原則對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一層次是合理配置實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置為基礎(chǔ)實(shí)踐部分、綜合實(shí)踐部分和社會(huì)實(shí)踐部分，構(gòu)建了以實(shí)踐應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)為主體的工程實(shí)踐培養(yǎng)體系。根據(jù)信息獲取、信息處理和信息應(yīng)用的邏輯設(shè)置實(shí)踐環(huán)節(jié)，其中基礎(chǔ)實(shí)踐部分包括獨(dú)立開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)、理論課的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)等，綜合實(shí)踐部分包括獨(dú)立設(shè)置課程設(shè)計(jì)、綜合課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽以及科技活動(dòng)等，社會(huì)實(shí)踐部分包括工程教育、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)踐、工程實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)等。根據(jù)學(xué)生能力培養(yǎng)質(zhì)量及效果，循序漸進(jìn)地改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)方法以及內(nèi)容。

第二層次是為了培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，加強(qiáng)校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地及校企合作實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，建立滿足培養(yǎng)要求的實(shí)習(xí)基地，滿足產(chǎn)學(xué)研要求，使學(xué)生提早進(jìn)入角色，接觸實(shí)踐，為專業(yè)實(shí)習(xí)及頂崗實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本專業(yè)加強(qiáng)與上海寶鋼集團(tuán)、包鋼集團(tuán)、一機(jī)集團(tuán)、北重集團(tuán)等現(xiàn)有實(shí)習(xí)基地的聯(lián)系，積極拓展其他地域的專業(yè)實(shí)習(xí)基地；積極探索與行業(yè)內(nèi)著名企業(yè)進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，引進(jìn)先進(jìn)的測(cè)試儀器及實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐平臺(tái)，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

2.3 提升創(chuàng)新能力

本專業(yè)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提升強(qiáng)調(diào)因材施教、分類培養(yǎng)。通過(guò)組織形式多樣的科技創(chuàng)新活動(dòng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等，全過(guò)程營(yíng)造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育氛圍，全方位推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深層次融入整個(gè)專業(yè)教育。具體通過(guò)兩個(gè)層次實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升，兩個(gè)層次相結(jié)合，達(dá)到提升學(xué)生創(chuàng)新能力的目標(biāo)。

第一層次，為了全面體現(xiàn)以學(xué)生為中心的培養(yǎng)理念，以專業(yè)全體學(xué)生為對(duì)象，通過(guò)學(xué)習(xí)興趣對(duì)學(xué)生進(jìn)行分類，廣泛開(kāi)展創(chuàng)新學(xué)習(xí)小組，通過(guò)興趣引導(dǎo)使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識(shí)，同時(shí)配合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)教師制度，對(duì)學(xué)生各階段的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行有效指導(dǎo)，達(dá)到學(xué)生創(chuàng)新能力提高的目標(biāo)。在具體的指導(dǎo)過(guò)程中，專業(yè)教師對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行命題，題目來(lái)源于科研項(xiàng)目或?qū)嶋H科技創(chuàng)新比賽，通過(guò)招募不同年級(jí)的學(xué)生形成興趣小組，在題目設(shè)計(jì)及實(shí)施過(guò)程中，指導(dǎo)教師通過(guò)輔導(dǎo)答疑等方式引導(dǎo)學(xué)生，并定期進(jìn)行展示及答辯，確保培養(yǎng)效果，實(shí)現(xiàn)興趣的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升。

第二層次，在廣泛培養(yǎng)全體學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)新意識(shí)的基礎(chǔ)上，因材施教，引導(dǎo)并鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生及成熟項(xiàng)目參加各級(jí)各類國(guó)家級(jí)和省部級(jí)創(chuàng)新競(jìng)賽，引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)、有計(jì)劃地自主培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，對(duì)其他學(xué)生起到良好的引領(lǐng)示范作用，對(duì)全體學(xué)生創(chuàng)新能力的提升起到良好的促進(jìn)作用。

3 實(shí)施效果

我校測(cè)控專業(yè)在新工科建設(shè)的引領(lǐng)下，以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生綜合能力提升進(jìn)行了深入的研究與實(shí)踐，以學(xué)生為中心，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。近年來(lái)，測(cè)控專業(yè)學(xué)生積極參加“挑戰(zhàn)杯”、電子設(shè)計(jì)大賽、飛思卡爾大賽、機(jī)器人大賽等賽事，取得了較好的成績(jī)；學(xué)生考研率均有大幅度提升；畢業(yè)生調(diào)查反饋中顯示用人單位對(duì)畢業(yè)生的滿意度較高，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的測(cè)控領(lǐng)域高級(jí)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。