CDIO理念下現(xiàn)代檢測技術(shù)課程教學(xué)改革與探索

彭樂樂 鄭樹彬 黃如艷 鐘倩文

摘? 要：文章根據(jù)CDIO理念的四個(gè)環(huán)節(jié)將現(xiàn)代檢測技術(shù)課程分成構(gòu)思-設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作三個(gè)階段，構(gòu)思完成課程內(nèi)容整合，將課程內(nèi)容分為三個(gè)學(xué)習(xí)模塊;設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中采用多樣的教學(xué)方式并實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐并重，教學(xué)實(shí)踐與職業(yè)實(shí)踐相關(guān)聯(lián);運(yùn)作則是建立多元化考核機(jī)制。這些改革方案能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生工程意識，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中取得顯著效果。

關(guān)鍵詞：CDIO理念;課程內(nèi)容整合;職業(yè)實(shí)踐;多元化考核機(jī)制

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）16-0139-03

Abstract： According to the four links of the concept of CDIO， the course of modern testing technology is divided into three stages： conception， design， realization and operation， and the integration of the course content is completed， and the course content is divided into three learning modules; various teaching methods are adopted in the design and implementation， and equal emphasis on theory and practice is realized， and teaching practice is related to professional practice; operation is to establish a diversified assessment mechanism. These reform programs can effectively improve teaching quality， enhance students' practical ability， cultivate students' engineering consciousness， and achieve remarkable results in the training of applied talents.

Keywords： CDIO concept; curriculum content integration; professional practice; diversified assessment mechanism

一、概述

隨著城市軌道交通行業(yè)的蓬勃發(fā)展，軌道行業(yè)對現(xiàn)代檢測技術(shù)人才的要求進(jìn)一步提升，在掌握扎實(shí)的檢測理論知識基礎(chǔ)上更加注重實(shí)踐應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)?，F(xiàn)代檢測技術(shù)作為一門綜合性交叉學(xué)科，涉及機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)械、工程、聲學(xué)、振動學(xué)和數(shù)據(jù)分析等多個(gè)領(lǐng)域，是軌道學(xué)院車輛工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作（conceiving-designing-implementing-operating，CDIO）理念是美國MIT及瑞典的3所大學(xué)提出的一種新型工程教育模式，是全新的國際工程教育與人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式[1]?；贑DIO理念下的現(xiàn)代檢測技術(shù)課程分為三個(gè)階段：（1）構(gòu)思：現(xiàn)代檢測技術(shù)中應(yīng)用的檢測手段繁多但課時(shí)有限，應(yīng)該對課程內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合，構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容體系;（2）設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：教學(xué)形式多樣化，老師和學(xué)生雙主體上課模式可充分調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，實(shí)踐比重加大，理論與實(shí)踐并重;（3）運(yùn)作：注重過程考核，將老師和學(xué)生同時(shí)納為評價(jià)主體，形成多元化考核體系。本文在CDIO理念下對現(xiàn)代檢測技術(shù)進(jìn)行分階段教學(xué)探索，實(shí)踐結(jié)果證明取得良好效果。

二、現(xiàn)代檢測技術(shù)的教學(xué)探索

（一）構(gòu)思：整合教學(xué)內(nèi)容，重建教學(xué)體系

《現(xiàn)代檢測技術(shù)》是上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院針對軌道交通運(yùn)輸專業(yè)研究生，結(jié)合軌道交通行業(yè)背景，運(yùn)用現(xiàn)代檢測技術(shù)與方法，開設(shè)的一門具有鮮明行業(yè)背景的檢測課程，總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)2個(gè)學(xué)分。

現(xiàn)代檢測技術(shù)課程內(nèi)容豐富，涵蓋的重難點(diǎn)多。囊括了頻譜分析基礎(chǔ)、傳感器基礎(chǔ)、機(jī)器視覺、圖像處理、多傳感器信息融合、無損檢測和振動測試與分析等多模塊跨學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容[2]。教學(xué)內(nèi)容的確定，首先立足于軌道學(xué)院對城市軌道交通的研究需求，結(jié)合時(shí)下熱門的現(xiàn)代檢測手段進(jìn)行地鐵車輛及各部件，鋼軌及各部件之間的檢測項(xiàng)目。其次，考慮課程中的各知識點(diǎn)與其他課程有復(fù)雜聯(lián)系，如頻譜分析與交通運(yùn)輸專業(yè)研究生的專業(yè)課《數(shù)字信號處理》就有重疊，在有限而珍貴的課時(shí)中，可針對數(shù)字信號處理課程中的頻譜分析知識點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合，適當(dāng)調(diào)整本課內(nèi)容。最后，課程中包含的知識模塊之間也有關(guān)聯(lián)，根據(jù)知識的前后邏輯可大體歸納為振動分析模塊，傳感器模塊和機(jī)器學(xué)習(xí)三大模塊。另外，為改善重理論輕實(shí)踐[3]的教學(xué)現(xiàn)狀，在頻譜分析，測試信號處理，振動測試與分析，機(jī)器視覺和圖像處理中各分配兩課時(shí)的上機(jī)時(shí)間，增加實(shí)踐動手機(jī)會，鞏固理論知識。以導(dǎo)師項(xiàng)目為依托，學(xué)生參與科研項(xiàng)目中可培養(yǎng)其工程意識。

課程的特性決定了教學(xué)內(nèi)容與其他課程之間有重復(fù)內(nèi)容，本身的知識點(diǎn)也存在邏輯關(guān)系，對教學(xué)內(nèi)容有機(jī)整合歸納，可提高教學(xué)效率和教學(xué)效果。實(shí)踐上機(jī)比重加大，教學(xué)實(shí)踐聯(lián)系職業(yè)實(shí)踐，提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，更快適應(yīng)行業(yè)要求。

（二）設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：教學(xué)形式多樣化，理論與實(shí)踐并重

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是老師講學(xué)生聽，該模式可對學(xué)生灌輸比較完善的理論體系，但不可避免地存在學(xué)生聽課積極性弱，參與度低，理論基礎(chǔ)扎實(shí)但動手能力不足等弊端?，F(xiàn)代檢測技術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行課堂活動，包括課程理論知識的講解，課后作業(yè)的完成和上機(jī)實(shí)踐課程。

以學(xué)生和老師雙主體形式上課[4]，理論課主要是學(xué)生以小組形式講解每一知識點(diǎn)，老師做矯正和補(bǔ)充說明和拓展總結(jié)。學(xué)生分為8組，抽簽決定講解的知識點(diǎn)和講課順序，小組課前做好準(zhǔn)備工作，課堂上進(jìn)行闡述，最后由教師做矯正學(xué)生表達(dá)不到位的方面，并歸納總結(jié)理論知識，化“多而繁”為“少而簡”[5]。這樣的模式有助于學(xué)生自己掌握和專研理論知識，還能夠促進(jìn)學(xué)生合作交流，鍛煉學(xué)生歸納表達(dá)能力。

積極采用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，應(yīng)用圖，文，像等豐富的多媒體效果結(jié)合板書，可充分調(diào)動學(xué)生積極性，生動直觀地了解理論知識。就以圖像處理模塊為例，圖像處理基礎(chǔ)之一就是對圖像進(jìn)行卷積操作，用多媒體技術(shù)可直觀呈現(xiàn)不同模板與同一張圖像卷積便能得到不同效果圖。通過播放交通系統(tǒng)車牌識別，智能汽車避障等應(yīng)用視頻向同學(xué)們展示圖像處理功能之強(qiáng)大，應(yīng)用之廣泛，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

本次改革最大的特色就是加大實(shí)踐比重，包含了上機(jī)實(shí)踐和課外實(shí)踐，不拘泥于理論學(xué)習(xí)，教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用[6]，同時(shí)，為了避免上機(jī)實(shí)踐與職業(yè)實(shí)踐脫節(jié)[7]，上機(jī)實(shí)踐課的形式為：老師引入案例[8]，學(xué)生設(shè)計(jì)解決方案。這要求案例有一定的深度和廣度，并具有典型性和針對性。例如在振動分析模塊引入“載運(yùn)工具乘客乘坐舒適性分析”案例，教師先闡述案例背景，引導(dǎo)學(xué)生乘坐舒適性是關(guān)鍵，該指標(biāo)與列車行速度和狀態(tài)有關(guān)，利用頻譜分析中的傅里葉變換可對運(yùn)載工具的加速等進(jìn)行分析，從而判斷出乘坐舒適性的重要影響因素。學(xué)生根據(jù)老師提示設(shè)計(jì)解決方案并著手解決。上機(jī)課仍然以小組為單位，可互相取長補(bǔ)短，畢竟解決這些案例所用到的工具不是每一位學(xué)生都能短時(shí)間內(nèi)掌握，還可互相商討，集思廣益。

課外實(shí)踐主要是以教師項(xiàng)目為依托，學(xué)生參與和觀摩，教師講解項(xiàng)目開始到完結(jié)分為項(xiàng)目測試原理及方案設(shè)計(jì)，項(xiàng)目執(zhí)行階段，結(jié)果分析與總結(jié)三個(gè)階段，每一階段需要注意的事項(xiàng)。學(xué)生切身感受項(xiàng)目完成過程及成果展現(xiàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。

（三）運(yùn)作：建立多元化考核機(jī)制，成績組成科學(xué)化

課程考核要綜合考慮學(xué)生的過程表現(xiàn)、知識模塊掌握情況、實(shí)踐綜合能力。根據(jù)課程的各個(gè)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)設(shè)置不同的考核方式，包括觀察法[9]、學(xué)生自評、組內(nèi)互評[10]、教師點(diǎn)評等。使教師、學(xué)生都成為教學(xué)考核的主體，建立多元考核體系，具體見表1。課程成績主要由平時(shí)成績、構(gòu)思環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)模塊成績、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)的上機(jī)實(shí)踐和課外實(shí)踐成績，閉卷筆試成績組成。該多元化考核體系，以培養(yǎng)軌道行業(yè)學(xué)生檢測實(shí)踐應(yīng)用能力為目標(biāo)，注重對學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程的考核和評價(jià)。

三、結(jié)束語

CDIO理念下的現(xiàn)代檢測技術(shù)課程教學(xué)探索主要對應(yīng)CDIO四個(gè)環(huán)節(jié)將課程分成構(gòu)思，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作三個(gè)階段，對課程內(nèi)容進(jìn)行歸納整合，然后實(shí)踐時(shí)間占比加大且引入教學(xué)案例使得課程實(shí)踐與職業(yè)實(shí)踐相聯(lián)系，最后建立多元化考核體系。這些教學(xué)改革方案取得了較好的教學(xué)效果，在以后的教學(xué)中，還應(yīng)該繼續(xù)探索與改革，提高教學(xué)質(zhì)量，為社會和企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的軌道檢測人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]王瑞榮.SC-CDIO理念下國貿(mào)專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)體系的構(gòu)

建[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（7）：198-201.

[2]劉敬，劉衍聰.OBE-CDIO理念下工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2019，40（02）：416-421.

[3]馬良，于靜.機(jī)械基礎(chǔ)課程“做中學(xué)，做中教”教學(xué)模式的實(shí)踐研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（19）：131.

[4]郭雙錦.班級文化建設(shè)中師生互動的研究[D].華東師范大學(xué)，2006.

[5]劉普，楊櫹，鄧瑞雪，等.研究生“現(xiàn)代分析測試技術(shù)”課程改革與實(shí)踐——基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，

2017，9（02）：24-28.

[6]殷紅，彭珍瑞.檢測技術(shù)類課程整合教學(xué)模式研究[J].中國電力教育，2009（17）：111-112.

[7]郭世永，支治.CDIO工程教育模式在車輛工程專業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用[J].科教文匯（下旬刊），2019（04）：83-85.

[8]周經(jīng)，黃凱.研究生課程互動式教學(xué)方法探析——以《國際投資學(xué)》課程為例[J].研究生教育研究，2019（03）：66-70.

[9]盧玉仙，高薇，徐益榮，等.操作技能直接觀察法在胸腔閉式引流進(jìn)展性案例實(shí)踐考核中的應(yīng)用[J].護(hù)理學(xué)雜志，2017，32

（16）：74-76.

[10]張平，唐前軍.應(yīng)用組內(nèi)互評WEB系統(tǒng)改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)中小組學(xué)習(xí)效果的實(shí)踐研究[J].電化教育研究，2013，34（04）：43-46+58.

基金項(xiàng)目：2019年，國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“浮動式光伏發(fā)電的機(jī)械振動機(jī)理與主動控制方法研究”（編號：51907117）;2019年，國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“振動與視覺融合表征軌道病害的動態(tài)診斷方法與理論研究”（編號：51975347）

作者簡介：彭樂樂（1984-），男，漢族，安徽宿州人，博士，講師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：軌道車輛智能檢測。

通訊作者：鄭樹彬（1979-），男，漢族，廣東揭陽人，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：軌道狀態(tài)檢測。