基于CDIO理念的高职《传感器与检测技术》课程教学改革与实践

梅 美

（甘肃钢铁职业技术学院，甘肃 嘉峪关 735100）

《传感器与检测技术》课程是与机电一体化技术和电气自动化技术专业的必修课之一，旨在培养学生掌握传感器特性和原理，能够依据检测要求对检测系统进行测试、应用、检测和维修，为培养良好的专业技能和职业素养奠定基础。在该课程传统教学过程中，通常只侧重原理知识的讲解和传感器外形识别，缺乏对学生工程思维的培养，应用基础的强化和动手能力的锻炼。针对以上情况，引入CDIO理念［1］，结合《传感器与检测技术》课程特点，以项目驱动的形式，培养学生的动手意识、工程思维和应用能力。

一、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年来教育改革的新成果，代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），让学生从构思到运作，主动思考，主动介入，主动学习，动手实践。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究团队获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO培养将学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四个层面，要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定的学生目标。

二、高职《传感器与检测技术》课程教学存在的问题

（一）教学过程存在问题

传统《传感器与检测技术》课程内容较多，教学课时不固定，课程内容与教学课时存在不匹配的情况，且课程没有侧重点，缺乏实践环节。理论教学通常专注于传感器原理和特性讲述、外形识别、原理测试。在课程学习结束后，大部分学生因缺少项目实践，知识只停留在纯理论层面，不能熟练掌握传感器的应用，更无法根据检测目的和工程需求提供设计思路和进行检测，对知识的应用和工程思路缺乏信心［2］。

（二）教学案例缺乏特色

在教学中没有打通《传感器与检测技术》与其他专业课程，与工程实践，与工作岗位职责之间的联系。仅仅按照教材的章节体系单纯地编排并进行教学，所使用的教学案例也主要是课本上的，是教材为说明传感器原理而例举的，且由于教材更新换代以及编写方面的延迟，许多案例较为陈旧［3］，甚至已经与目前应用脱离，更与未来工程应用、学生就业岗位职责等没有直接的联系，因此，学生在学习此种案例后，既不能增强专业识别度，也不能提升成就感和职业归属感，更不能很好地解决实际问题，缺乏特色的教学案例极大地限制了教学的实际效果。

（三）考核方式不够科学

《传感器与检测技术》课程的传统考核方式是以期末考试为主，平时考核为辅。平时考核主要体现在出勤、课堂表现、作业等方面。然而由于教学内容多且相对复杂，学时又不固定，课堂互动次数较少，平时考核大概率流于形式［4］。期末考试一般采用试卷进行考核，试卷仅涉及理论知识点，且所涵盖知识点有限，这样的考核无法全面评价学生对课程的掌握情况，容易让学生忽视对课程知识的日常积累和应用思考。此种考核方式持续下去，将会打击学生的学习积极性，并无法真实地体现出学生的实际水平，忽略学生的真实能力和掌握情况，无法针对性地实施分层教学。

三、基于CDIO理念的《传感器与检测技术》课程教学改革

（一）教学方面的改革

1.教学内容的改革。一方面是结合学生所学具体专业特点、未来就业方向、可能的就业岗位等，结合教学大纲、人才培养方案的要求对选用的教材进行适当的删除和简化，对所选取的内容重新提炼和组织。比如，对于测量误差及分类的知识点，虽然是检测技术的基础知识，但与工程应用和未来就业的岗位需求连接不紧密，因此可以进行简单介绍，通过学生自主思考和完成练习题的形式帮助学生掌握知识点，同时可以提升学生的学习主动性和自主学习的能力。而对于热电偶传感器、压电式传感器等与工程应用和未来就业的岗位需求关联紧密的知识点，则应当重点讲解，设置实验、仿真等。以热电偶传感器为例，可以链接对口实习就业单位，以钢铁冶炼中水温、钢水温度测量为例，对热电偶传感器的原理进行讲解，对比分析热电偶传感器与其他测温传感器的区别和应用场合，同时进行知识点链接，组织学生观看钢铁冶炼等应用场所的实际操作视频并引导学生进行讨论，设置项目设计和工程应用分析，通过小组讨论展示、抢答等多种方式强化知识点的学习效果。

2.教学过程。以CDIO理论为基础，将《传感器与检测技术》课程教学环节设置为基础知识学习、工程应用讨论、实验实践操作三个部分，在基础知识学习中，以动画视频、课程课件等形式辅助传统知识讲解，帮助学生更加理解理论知识点，打好理论基础；搜集课程在工程实践中的应用资料，在课程平台上建立资料库，定期开放，让学生进行广范学习讨论，并将学习体会形成报告分享；注重理论与动手相结合，上传实验指导资料、实验视频，设置实验课程让学生亲自动手观看实验效果、记录实验数据，印证所学所感。与校外实训基地建立紧密联系，采取适当实际组织学生前往校外实训基地参观。定期安排学生与校外实训基地专家进行座谈，深入交流，让学生对自己所学知识的应用和意义有更深入的认识和理解，提前了解未来可能从事的行业和领域，从思想上、精神上到行动上全面提升学生的学习主动性和积极性，进而提高学生的学习效果。

此外，课程传统的实施方案为“教师讲解、学生参与、教师评价”，作为一门专业基础课，学生自主参与能力不强、积极性不高，且此三个方面体现相对单薄。因此，团队教师将实施过程修改为“教师帮助引导、学生互动参与、多方综合评价”，加强教师引导的力度，提高学生参与度和表达度。

课程传统的考核机制为期末考试成绩结合平时成绩考核机制，改革后注重过程、技能、德育等方面的综合考核，加强学生对学习行为和点滴积累的重视，提升学生对知识理解和应用的能力，更加侧重应用考核、思维考核和能力考核，提升学习效果的同时，加强素质培养考核和德育提升考核。针对数字土著群体学生对信息化和游戏兴趣点高的特点［5］，制定积分挑战奖励机制，鼓励学生参与学习、参与互动，调动学生积极性，将学生的学习行为转化为学习积分予以积累，成为学生平时成绩的重要组成部分，纳入学期考核，更加科学地考评学生学习效果［6］。

当然，课程的评价机制和评价比例并不是一尘不变的，随着课程的实施、行业的发展、学生学习情况及信息化教学的发展变化，需要定期召开专题会议，和校外实训基地专家一同对评价比例评价机制不断完善。

3.教学策略改革。《传感器与检测技术》课程以锻炼基本传感器知识及测量技能为核心目标，依托教材开展教师讲授、学生实验演练、教师指导、学生完成设计和任务的方式开展分区分层教学，根据人才培养方案及就业、岗位需求，结合实际学情，将教学策略调整为以任务为起点、以过程为主线，以需求定策略，由浅入深、由易到难，以需求引入项目、教师引导思路、学生探究设计的方式，激发学生学习兴趣。

与传统的任务驱动式教学不同，本课程改革以提高育人质量和效率为目的，教学工作由“师、学、企”三方协同，引入企业指导教师涵养学生设计使用性和工程价值，采用分组互动教学，照顾不同层次学生的同时促进学生互学互助，取长补短，避免了传统任务驱动式教学仅就教学而设任务，与实际生产和就业要求相分离的不足。同时，为学生明确“强思想、提素养、获证书、出作品”的四项学习目标。为落实“三全”育人中的全程育人要求，团队教师进行知识验收、技能检测、过程把控三个方面实施考核，结合校外实训指导人员和实习指导教师进行全方位结果评估。依托信息化教学平台、智慧教室、交互仿真平台及教学案例库、素质资源库、德育资源库及德育评价体系等全方位为教学的实施提供全面、有效、科学的支撑。

（二）教学案例方面的改革

以CDIO理念为指导，在教学案例中引入专业特色，尝试将本课程传统的理论计算知识和原理分析适度弱化，采用CDIO理念中项目驱动模式，针对性设计教学案例［7］。例如，设计基于超声波传感器的自动扶梯方面的节能应用案例。该系统能改善传统电梯时刻运行的情况，使电梯自动检测是否有人适用，从而在有人时运行、无人时休眠，并自动记录运行时间和次数进行针对性分析，最大限度地节省能源。建立相关案例库，不断密切专业课程之间的联系，把传感器和计量技术、单片机、电子技术等相关专业课程、专业实践结合起来，让学生感受到学科知识的深度融合，在学习过程中、实践应用中和生活体会中切实感受学以致用。

（三）考核方式方面的改革

本课程是一门专业课，在传统的平时成绩结合考试成绩的基础，进一步细化评价方案，精准对接教学目标。针对四维教学目标，科学化、细致化教学评价方案，通过单元测试和期中、期末考试考评学生知识掌握情况；通过实验、实训和技能大赛、职业技能资格证书考试考评学生技能掌握情况；通过课堂及平台互动评价学生教学参与度；通过学生分享、展示、交流及德育表现评价学生素质提升情况和德育教学成果。通过丰富考核机制［8］，加入学习行为、素质提升、技能展现和德育强化等元素，在学生会知识、提技能、出作品、得证书、强素质的同时，提升学生思想认识和道德品行，培养全面发展德技双高的学生。

四、效果分析及改善思考

通过丰富教学内容、改革教学过程、引入特色教学案例，突破了传统《传感器与检测技术》课程照本宣科、理实脱离、应用性弱等情况，做到了教为学授，学为技用。通过对甘肃钢铁职业技术学院2018级到2020级机电一体化专业4个班次的教学实践应用和学生就业反馈调研，认为取得了较好的教学效果，学生在学习成绩、实训成绩方面有明显提高，在定岗实习时，受到了实习单位的普遍好评，评价学生在职业素养、工作态度、工作能力和学习能力方面比原实习生有明显提高。

当然，在课程的改革过程中仍然存在一些不足之处，例如：目前设计的特色教学案例较少，且虽然案例涉及领域涵盖工程制造及信息技术多个方面，但在对口单位相关岗位的针对性上还有待进一步发掘；且由于地域限制和办学条件，实际生产应用和校外实训基地主要集中在钢铁领域的相关行业，案例和场景不够丰富。以后应当增强与校企合作基地及对口实习、就业单位紧密联系，将结合实际、新的、丰富、前沿的生产案例加入到课程资源之中，组织学生参观校企合作培训基地，参与开发设计和申报专利，在不断丰富教学内容和过程的同时，多渠道提升教学效果。