基于CDIO理念的高職《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

梅美

摘要：文章針對(duì)高職《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程體系的現(xiàn)狀，分析了傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，引入CDIO工程教學(xué)理念進(jìn)行教學(xué)改革和實(shí)踐。通過(guò)改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，豐富教學(xué)環(huán)節(jié)，完善考核方式，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)形式，將基于項(xiàng)目訓(xùn)練的“做中學(xué)”的教學(xué)模式引入到該課程的教學(xué)與實(shí)踐中，以提升學(xué)生的職業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育模式;傳感器與檢測(cè)技術(shù);課程教學(xué)改革

《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程是與機(jī)電一體化技術(shù)和電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的必修課之一，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握傳感器特性和原理，能夠依據(jù)檢測(cè)要求對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試、應(yīng)用、檢測(cè)和維修，為培養(yǎng)良好的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。在該課程傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，通常只側(cè)重原理知識(shí)的講解和傳感器外形識(shí)別，缺乏對(duì)學(xué)生工程思維的培養(yǎng)，應(yīng)用基礎(chǔ)的強(qiáng)化和動(dòng)手能力的鍛煉。針對(duì)以上情況，引入CDIO理念[1]，結(jié)合《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程特點(diǎn)，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的形式，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手意識(shí)、工程思維和應(yīng)用能力。

一、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年來(lái)教育改革的新成果，代表構(gòu)思（ Conceive ）、設(shè)計(jì)（ Design ）、實(shí)現(xiàn)（ Implement ）和運(yùn)作（ Operate ），讓學(xué)生從構(gòu)思到運(yùn)作，主動(dòng)思考，主動(dòng)介入，主動(dòng)學(xué)習(xí)，動(dòng)手實(shí)踐。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究團(tuán)隊(duì)獲得Knut and Alice Wallenberg基金會(huì)近2000萬(wàn)美元巨額資助，經(jīng)過(guò)四年的探索研究，創(chuàng)立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的國(guó)際合作組織。CDIO培養(yǎng)將學(xué)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、 個(gè)人能力、 人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定的學(xué)生目標(biāo)。

二、高職《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）教學(xué)過(guò)程存在問(wèn)題

傳統(tǒng)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程內(nèi)容較多，教學(xué)課時(shí)不固定，課程內(nèi)容與教學(xué)課時(shí)存在不匹配的情況，且課程沒有側(cè)重點(diǎn)，缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)。理論教學(xué)通常專注于傳感器原理和特性講述、外形識(shí)別、原理測(cè)試。在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，大部分學(xué)生因缺少項(xiàng)目實(shí)踐，知識(shí)只停留在純理論層面，不能熟練掌握傳感器的應(yīng)用，更無(wú)法根據(jù)檢測(cè)目的和工程需求提供設(shè)計(jì)思路和進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和工程思路缺乏信心[2]。

（二）教學(xué)案例缺乏特色

在教學(xué)中沒有打通《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》與其他專業(yè)課程，與工程實(shí)踐，與工作崗位職責(zé)之間的聯(lián)系。 僅僅按照教材的章節(jié)體系單純地編排并進(jìn)行教學(xué)，所使用的教學(xué)案例也主要是課本上的，是教材為說(shuō)明傳感器原理而例舉的，且由于教材更新?lián)Q代以及編寫方面的延遲，許多案例較為陳舊[3]，甚至已經(jīng)與目前應(yīng)用脫離，更與未來(lái)工程應(yīng)用、學(xué)生就業(yè)崗位職責(zé)等沒有直接的聯(lián)系，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)此種案例后，既不能增強(qiáng)專業(yè)識(shí)別度，也不能提升成就感和職業(yè)歸屬感，更不能很好地解決實(shí)際問(wèn)題，缺乏特色的教學(xué)案例極大地限制了教學(xué)的實(shí)際效果。

（三）考核方式不夠科學(xué)

《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程的傳統(tǒng)考核方式是以期末考試為主， 平時(shí)考核為輔。平時(shí)考核主要體現(xiàn)在出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)等方面。然而由于教學(xué)內(nèi)容多且相對(duì)復(fù)雜，學(xué)時(shí)又不固定，課堂互動(dòng)次數(shù)較少，平時(shí)考核大概率流于形式[4]。期末考試一般采用試卷進(jìn)行考核，試卷僅涉及理論知識(shí)點(diǎn)，且所涵蓋知識(shí)點(diǎn)有限，這樣的考核無(wú)法全面評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課程的掌握情況，容易讓學(xué)生忽視對(duì)課程知識(shí)的日常積累和應(yīng)用思考。此種考核方式持續(xù)下去，將會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并無(wú)法真實(shí)地體現(xiàn)出學(xué)生的實(shí)際水平，忽略學(xué)生的真實(shí)能力和掌握情況，無(wú)法針對(duì)性地實(shí)施分層教學(xué)。

三、基于 CDIO 理念的《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)改革

（一）教學(xué)方面的改革

1.教學(xué)內(nèi)容的改革。一方面是結(jié)合學(xué)生所學(xué)具體專業(yè)特點(diǎn)、未來(lái)就業(yè)方向、可能的就業(yè)崗位等，結(jié)合教學(xué)大綱、人才培養(yǎng)方案的要求對(duì)選用的教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h除和簡(jiǎn)化，對(duì)所選取的內(nèi)容重新提煉和組織。比如，對(duì)于測(cè)量誤差及分類的知識(shí)點(diǎn)，雖然是檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，但與工程應(yīng)用和未來(lái)就業(yè)的崗位需求連接不緊密，因此可以進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，通過(guò)學(xué)生自主思考和完成練習(xí)題的形式幫助學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自主學(xué)習(xí)的能力。而對(duì)于熱電偶傳感器、壓電式傳感器等與工程應(yīng)用和未來(lái)就業(yè)的崗位需求關(guān)聯(lián)緊密的知識(shí)點(diǎn)，則應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)講解，設(shè)置實(shí)驗(yàn)、仿真等。以熱電偶傳感器為例，可以鏈接對(duì)口實(shí)習(xí)就業(yè)單位，以鋼鐵冶煉中水溫、鋼水溫度測(cè)量為例，對(duì)熱電偶傳感器的原理進(jìn)行講解，對(duì)比分析熱電偶傳感器與其他測(cè)溫傳感器的區(qū)別和應(yīng)用場(chǎng)合，同時(shí)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)鏈接，組織學(xué)生觀看鋼鐵冶煉等應(yīng)用場(chǎng)所的實(shí)際操作視頻并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，設(shè)置項(xiàng)目設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用分析，通過(guò)小組討論展示、搶答等多種方式強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)效果。

2.教學(xué)過(guò)程。以CDIO理論為基礎(chǔ)，將《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置為基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)、工程應(yīng)用討論、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐操作三個(gè)部分，在基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)中，以動(dòng)畫視頻、課程課件等形式輔助傳統(tǒng)知識(shí)講解，幫助學(xué)生更加理解理論知識(shí)點(diǎn)，打好理論基礎(chǔ);搜集課程在工程實(shí)踐中的應(yīng)用資料，在課程平臺(tái)上建立資料庫(kù)，定期開放，讓學(xué)生進(jìn)行廣范學(xué)習(xí)討論，并將學(xué)習(xí)體會(huì)形成報(bào)告分享;注重理論與動(dòng)手相結(jié)合，上傳實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料、實(shí)驗(yàn)視頻，設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程讓學(xué)生親自動(dòng)手觀看實(shí)驗(yàn)效果、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，印證所學(xué)所感。與校外實(shí)訓(xùn)基地建立緊密聯(lián)系，采取適當(dāng)實(shí)際組織學(xué)生前往校外實(shí)訓(xùn)基地參觀。定期安排學(xué)生與校外實(shí)訓(xùn)基地專家進(jìn)行座談，深入交流，讓學(xué)生對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和意義有更深入的認(rèn)識(shí)和理解，提前了解未來(lái)可能從事的行業(yè)和領(lǐng)域，從思想上、精神上到行動(dòng)上全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

此外，課程傳統(tǒng)的實(shí)施方案為“教師講解、學(xué)生參與、教師評(píng)價(jià)”，作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生自主參與能力不強(qiáng)、積極性不高，且此三個(gè)方面體現(xiàn)相對(duì)單薄。因此，團(tuán)隊(duì)教師將實(shí)施過(guò)程修改為“教師幫助引導(dǎo)、學(xué)生互動(dòng)參與、多方綜合評(píng)價(jià)”，加強(qiáng)教師引導(dǎo)的力度，提高學(xué)生參與度和表達(dá)度。

課程傳統(tǒng)的考核機(jī)制為期末考試成績(jī)結(jié)合平時(shí)成績(jī)考核機(jī)制，改革后注重過(guò)程、技能、德育等方面的綜合考核，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)行為和點(diǎn)滴積累的重視，提升學(xué)生對(duì)知識(shí)理解和應(yīng)用的能力，更加側(cè)重應(yīng)用考核、思維考核和能力考核，提升學(xué)習(xí)效果的同時(shí)，加強(qiáng)素質(zhì)培養(yǎng)考核和德育提升考核。針對(duì)數(shù)字土著群體學(xué)生對(duì)信息化和游戲興趣點(diǎn)高的特點(diǎn)[5]，制定積分挑戰(zhàn)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)習(xí)、參與互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，將學(xué)生的學(xué)習(xí)行為轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)積分予以積累，成為學(xué)生平時(shí)成績(jī)的重要組成部分，納入學(xué)期考核，更加科學(xué)地考評(píng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果[6]。

當(dāng)然，課程的評(píng)價(jià)機(jī)制和評(píng)價(jià)比例并不是一塵不變的，隨著課程的實(shí)施、行業(yè)的發(fā)展、學(xué)生學(xué)習(xí)情況及信息化教學(xué)的發(fā)展變化，需要定期召開專題會(huì)議，和校外實(shí)訓(xùn)基地專家一同對(duì)評(píng)價(jià)比例評(píng)價(jià)機(jī)制不斷完善。

3.教學(xué)策略改革?！秱鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)》課程以鍛煉基本傳感器知識(shí)及測(cè)量技能為核心目標(biāo)，依托教材開展教師講授、學(xué)生實(shí)驗(yàn)演練、教師指導(dǎo)、學(xué)生完成設(shè)計(jì)和任務(wù)的方式開展分區(qū)分層教學(xué)，根據(jù)人才培養(yǎng)方案及就業(yè)、崗位需求，結(jié)合實(shí)際學(xué)情，將教學(xué)策略調(diào)整為以任務(wù)為起點(diǎn)、以過(guò)程為主線，以需求定策略，由淺入深、由易到難，以需求引入項(xiàng)目、教師引導(dǎo)思路、學(xué)生探究設(shè)計(jì)的方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

與傳統(tǒng)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)不同，本課程改革以提高育人質(zhì)量和效率為目的，教學(xué)工作由“師、學(xué)、企”三方協(xié)同，引入企業(yè)指導(dǎo)教師涵養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)使用性和工程價(jià)值，采用分組互動(dòng)教學(xué)，照顧不同層次學(xué)生的同時(shí)促進(jìn)學(xué)生互學(xué)互助，取長(zhǎng)補(bǔ)短，避免了傳統(tǒng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)僅就教學(xué)而設(shè)任務(wù)，與實(shí)際生產(chǎn)和就業(yè)要求相分離的不足。同時(shí)，為學(xué)生明確“強(qiáng)思想、提素養(yǎng)、獲證書、出作品” 的四項(xiàng)學(xué)習(xí)目標(biāo)。為落實(shí)“三全”育人中的全程育人要求，團(tuán)隊(duì)教師進(jìn)行知識(shí)驗(yàn)收、技能檢測(cè)、過(guò)程把控三個(gè)方面實(shí)施考核，結(jié)合校外實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)人員和實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師進(jìn)行全方位結(jié)果評(píng)估。依托信息化教學(xué)平臺(tái)、智慧教室、交互仿真平臺(tái)及教學(xué)案例庫(kù)、素質(zhì)資源庫(kù)、德育資源庫(kù)及德育評(píng)價(jià)體系等全方位為教學(xué)的實(shí)施提供全面、有效、科學(xué)的支撐。

（二）教學(xué)案例方面的改革

以 CDIO 理念為指導(dǎo)，在教學(xué)案例中引入專業(yè)特色，嘗試將本課程傳統(tǒng)的理論計(jì)算知識(shí)和原理分析適度弱化，采用 CDIO 理念中項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式，針對(duì)性設(shè)計(jì)教學(xué)案例[7]。例如，設(shè)計(jì)基于超聲波傳感器的自動(dòng)扶梯方面的節(jié)能應(yīng)用案例。該系統(tǒng)能改善傳統(tǒng)電梯時(shí)刻運(yùn)行的情況，使電梯自動(dòng)檢測(cè)是否有人適用，從而在有人時(shí)運(yùn)行、無(wú)人時(shí)休眠，并自動(dòng)記錄運(yùn)行時(shí)間和次數(shù)進(jìn)行針對(duì)性分析，最大限度地節(jié)省能源。建立相關(guān)案例庫(kù)，不斷密切專業(yè)課程之間的聯(lián)系，把傳感器和計(jì)量技術(shù)、單片機(jī)、電子技術(shù)等相關(guān)專業(yè)課程、專業(yè)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生感受到學(xué)科知識(shí)的深度融合，在學(xué)習(xí)過(guò)程中、實(shí)踐應(yīng)用中和生活體會(huì)中切實(shí)感受學(xué)以致用。

（三）考核方式方面的改革

本課程是一門專業(yè)課，在傳統(tǒng)的平時(shí)成績(jī)結(jié)合考試成績(jī)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步細(xì)化評(píng)價(jià)方案，精準(zhǔn)對(duì)接教學(xué)目標(biāo)。針對(duì)四維教學(xué)目標(biāo)，科學(xué)化、細(xì)致化教學(xué)評(píng)價(jià)方案，通過(guò)單元測(cè)試和期中、期末考試考評(píng)學(xué)生知識(shí)掌握情況;通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)和技能大賽、職業(yè)技能資格證書考試考評(píng)學(xué)生技能掌握情況;通過(guò)課堂及平臺(tái)互動(dòng)評(píng)價(jià)學(xué)生教學(xué)參與度;通過(guò)學(xué)生分享、展示、交流及德育表現(xiàn)評(píng)價(jià)學(xué)生素質(zhì)提升情況和德育教學(xué)成果。通過(guò)豐富考核機(jī)制[8]，加入學(xué)習(xí)行為、素質(zhì)提升、技能展現(xiàn)和德育強(qiáng)化等元素，在學(xué)生會(huì)知識(shí)、提技能、出作品、得證書、強(qiáng)素質(zhì)的同時(shí)，提升學(xué)生思想認(rèn)識(shí)和道德品行，培養(yǎng)全面發(fā)展德技雙高的學(xué)生。

四、效果分析及改善思考

通過(guò)豐富教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)過(guò)程、引入特色教學(xué)案例， 突破了傳統(tǒng)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程照本宣科、理實(shí)脫離、應(yīng)用性弱等情況，做到了教為學(xué)授，學(xué)為技用。通過(guò)對(duì)甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院2018級(jí)到2020級(jí)機(jī)電一體化專業(yè)4個(gè)班次的教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用和學(xué)生就業(yè)反饋調(diào)研，認(rèn)為取得了較好的教學(xué)效果，學(xué)生在學(xué)習(xí)成績(jī)、實(shí)訓(xùn)成績(jī)方面有明顯提高，在定崗實(shí)習(xí)時(shí)，受到了實(shí)習(xí)單位的普遍好評(píng)，評(píng)價(jià)學(xué)生在職業(yè)素養(yǎng)、工作態(tài)度、工作能力和學(xué)習(xí)能力方面比原實(shí)習(xí)生有明顯提高。

當(dāng)然，在課程的改革過(guò)程中仍然存在一些不足之處，例如：目前設(shè)計(jì)的特色教學(xué)案例較少，且雖然案例涉及領(lǐng)域涵蓋工程制造及信息技術(shù)多個(gè)方面，但在對(duì)口單位相關(guān)崗位的針對(duì)性上還有待進(jìn)一步發(fā)掘;且由于地域限制和辦學(xué)條件，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和校外實(shí)訓(xùn)基地主要集中在鋼鐵領(lǐng)域的相關(guān)行業(yè)，案例和場(chǎng)景不夠豐富。以后應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)與校企合作基地及對(duì)口實(shí)習(xí)、就業(yè)單位緊密聯(lián)系，將結(jié)合實(shí)際、新的、豐富、前沿的生產(chǎn)案例加入到課程資源之中，組織學(xué)生參觀校企合作培訓(xùn)基地，參與開發(fā)設(shè)計(jì)和申報(bào)專利，在不斷豐富教學(xué)內(nèi)容和過(guò)程的同時(shí)，多渠道提升教學(xué)效果。

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