基于CDIO的测控专业教学改革与实践

摘要：针对当前普通高校中普遍存在的工程教育问题，在介绍CDIO教学理念的基础上，结合江苏省淮阴工学院的人才培养定位，提出了基于CDIO理念的测控技术与仪器专业课程教学改革思路与具体措施。教学实践表明，本次的教学改革取得了明显的效果。

关键词：CDIO；工程教育；测控技术与仪器；教学改革

作者简介：李洪海（1976-），男，黑龙江宝清人，江苏省淮阴工学院电子与电气工程学院，讲师。（江苏 淮安 223003）

基金项目：本文系淮阴工学院教育教学研究课题（课题编号：441311023）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）25-0129-02

测控技术与仪器专业是普通高校一个较新的专业。1998年教育部进行高等院校本科专业调整，将原来的十几个仪器仪表类本科专业调整为一个宽口径电类专业，即测控技术与仪器专业。[1]随着以信息技术为代表的科学技术的快速发展，近年来，仪器技术逐渐从单一机械技术为主，发展为机电一体，进而成为融光、机、电、算为一体，集成现代高新技术于一身的信息技术的一个分支。[2]因为该专业不仅涵盖了当今较为先进的科学技术，而且具有良好的市场需求，因而该专业在十余年间得到迅猛发展，设置该专业的高等院校也由最初的几十所发展到了160余所。

但是，由于测控技术与仪器专业成立时间偏短，而且随着工业化和信息化程度的逐步提高，以及高校扩大招生规模等因素的影响，使得现有的高校工程教育模式和现代企业对人才的工程应用需求逐渐脱节，普遍存在着“重理论、轻实践”即“眼高手低”的现象，还有学生普遍缺乏系统思维、团队协作、管理科学、职业道德和创新思维等素质，因此，造成学生在工作中缺乏适应性和竞争力。工程教育问题正成为我国高等教育中的一个薄弱环节，逐步成为许多高校发展的一个瓶颈。因此，如何发挥高校测控技术与仪器专业为社会服务的职能，培养满足现代企业的工程应用型人才，是高校面临的一项紧迫任务。[3]

一、CDIO工程教学模式

CDIO是Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）和Operate（运作）4个英文单词的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”理念的集中概括和抽象表达。[4] CDIO提出的 12 条标准描述了CDIO模式下工程教学的必要特性，为工程教学改革提供了最佳实践的参照模型。[5] CDIO是国际创新型工程教育模式，它以产品研发的全过程为载体，培养学生工程基础知识、个人、人际团队和工程系统这四个方面的能力。[6] CDIO工程教育理念继承和发展了发达国家先进工程教育改革的思想和做法，是对国外工程教育经验的高度概括和总结。CDIO工程教育模式是近年来国外关于工程教育模式改革的一个重要成果，其在我国教学改革中的借鉴作用是不言而喻的。[7]但需要注意，在借鉴 CDIO工程教学模式时，需要结合中国国情和各个学校的具体情况，在将CDIO工程教学模式本土化过程中要客观分析，采用恰当的方式方法。

二、CDIO理念在江苏省淮阴工学院测控技术与仪器专业教学改革中的实施

1.江苏省淮阴工学院测控技术与仪器专业的发展与现状

江苏省淮阴工学院（以下简称“我校”）的测控技术与仪器专业是在2000年学校升格为本科时新成立的专业，2000年9月第一次开始招生，招生规模基本维持在两个班，共70人左右。本专业主要培养适应社会主义现代化建设和地方经济社会发展需要，德智体美全面发展，具有创新创业精神和社会责任感，具备测控技术与仪器方面的基础理论知识和工程实践能力，能够在企事业和科研单位从事工程检测、过程控制、智能仪器开发应用、测控系统集成等相关工作，获得测控技术与仪器方面工程师训练的应用型高级技术人才。

由于我校地处苏北淮安市，本地的经济总量和水平有待提高。但是，淮安市下辖的金湖县素有“仪表之乡”的美誉，特别是以江苏苏仪集团为首的一大批仪器仪表企业为我校测控技术与仪器专业的发展提供了很好的发展机会。

2.CDIO理念在江苏省淮阴工学院测控技术与仪器专业教学改革中的实施和体现

CDIO理念在我校测控技术与仪器专业教学改革中的实施主要体现在两个方面。

（1）人才培养方案改革。在测控技术与仪器专业人才培养方案的制订过程中，严格按照“面向社会需求，创新培养模式，强化专业能力，彰显应用特色”的总体要求，以能力培养为主线，以“优化体系，突出应用，尊重个性，推进开放”为基本原则，优化人才培养体系，探索应用型人才培养新模式，全面推进素质教育，提高人才培养质量，统筹人才培养的全过程。从人才培养目标、专业培养标准、课程教学大纲的内在联系上，按照“强基础、重实践”的要求，认真调研，确定学科专业必修课程，重点精炼专业核心课程。理论课程力求授课内容“精”，主要解决好各课程教学内容的交叉重复问题；实践课程力求授课内容“实”，明确项目设置的目的，层次清晰，保证实效；专业选修课程要适应社会需求，依托学科专业优势，凝练特色；通识课程教学要扎实、有效。课程设置尽量模块化，明确课程模块和能力培养的对应关系，组建科学合理的课程体系。

淮安市科技发展“十一五”规划纲要中明确指出：大力发展金湖县仪器仪表产业。为此，在本专业人才培养方案中进一步突出专业特色，结合地方实际，划分出测控技术和仪器仪表两个模块。学院先后与苏仪集团、江苏杰创科技有限公司等仪器仪表厂签订了生产实习基地协议，每年定期组织学生进行参观实习和顶岗实习。同时，本专业在原有的常规课程实验和课程设计的基础上，根据本专业的特点，在专业方向综合设计、职业技能训练、综合技能训练、工程技能训练等实践环节中加入包括数据采集、信号处理、仪器仪表、测控系统设计等综合性项目，让学生以解决工程实际问题为目的进行相关课程学习，通过具体案例教学，学生自由组成团队研究，着重培养学生的团结和协作的团队精神、自学和创新的个人能力，实现综合素质和能力的培养和提高。

本专业围绕应用型人才培养的定位，在保证专业基本能力培养的基础上，强化专业应用能力培养，着重加强实践教学改革和建设，将实践教学体系建设、实践教学模式改革及实践教学内容优化、整合作为工作重点，充分发挥省级基础实验示范中心、新型自动化技术应用中心平台和专业实验室的优势和特色，服务于教学。创新构建从学科基础、专业基础、专业技能到职业认知和实践的有利于应用型人才培养的实践教学体系，多途径建立稳固的实践教学基地，创新教学方法，厘清各类实践环节的相互关系，统筹规划，优化实践教学内容，将科研项目、工程实际问题引入实践教学中，着力开发设计性、综合性、创新性实验以及综合性课程设计，改革毕业设计模式，注重实践教学的实效，提高学生专业应用能力。特别是要将CDIO的“做中学”原则和“基于项目的教育和学习”理念贯穿教学过程中。

（2）实践环节教学改革。在实践环节教学改革过程中主要是通过构建模块化实践教学体系，将CDIO的理念贯穿在实践教学的每个环节，来达到培养学生的综合能力的目的。根据实践环节课程的内容，构建了由检测技术、测控系统设计、测控总线、虚拟仪器等组成的模块化、系统化的实践教学体系，将实践环节从过去的“辅助”的地位提升到与理论教学并重的地位，将各类实验进行系统化的连接，强化学生的综合能力与创新能力的培养。实验项目的设置不再单纯以课程为基础，实验内容要包含多个层次（验证性、综合性和设计性），切实培养学生的实践能力、设计能力和创新能力。同时，将教师的科研教研成果引入实践教学（以专业方向综合设计和毕业设计为主）。要将过去“以知识传授为主要目标”的传统教学模式改为“以知识传授为载体，以能力与素质培养为主要目标”的新模式。[8]在基于CDIO理念的教学实践教学改革中主要采用以下方法和原则。

1）在项目选题中，项目尽量是具有综合性的、有多种方案可供选择的课题，同时能反映较新的科学前沿知识，通常以教师的科研课题为最佳选择。

2）项目在开展过程中要坚持以学生为主，由学生组成团队自主完成，要充分调动学生的主观能动性自主学习。项目的最终目标是学生通过解决问题来提高分析和解决实际问题的能力，同时，通过项目合作提高团队协作和人际交往的能力。

3）教师在实践环节的指导过程中，可以根据学生具体情况进行分层施教，对于综合素质高的同学要以其为主，提高项目要求；对于认知及接受能力较弱的学生，要保证完成基本要求。教师在指导过程中要充分调动和发挥学生的独立和自主学习的积极性，切实加强学生的实际应用能力。

4）项目验收要上交规范的项目报告。项目的考核成绩不仅要根据上交的报告来评定，还要结合项目过程和答辩过程来综合评定，尽量做到成绩更加全面、真实地反映学生的实际设计能力和学生的实际设计情况，更好地调动学生参与设计的主动性、自觉性和创造性，提高综合训练质量和学生应用知识的能力。

三、CDIO工程教育实施体会

测控技术与仪器专业经过近3年的专业课程教学改革和实践，感觉效果明显，具体表现为以下几点：

第一，本专业教师通过对CDIO教学理念的学习，将该理念融入新的教学大纲和教学内容中去，通过运用多种现代教育技术手段，将先进理念和前沿知识传授给学生，提高专业课程的工程实践性，培养学生的工程应用能力和素质。

第二，学生经过基于CDIO理念的专业综合训练，能进一步熟悉和掌握本专业的知识体系结构和学科前沿知识，提高学生综合利用所学课程知识进行分析和解决实际问题的能力，从而使得学生在实践环节的训练中受到系统完整的工程实践和应用能力的培养。

第三，通过将CDIO理念在学生思想中的灌输，使学生深刻体会到，任何一个项目和产品的研发，都离不开团队的协作和配合。通过各种专业训练项目，使学生逐步培养团队协作的意识和人际交往的能力。

第四，本专业的学生将工程训练过程中学到的知识和能力应用到课外科技活动和竞赛中，先后有20余名学生在省市各级比赛中获奖，其中包括江苏省电子设计竞赛二等奖3次，淮安市电子设计竞赛特等奖1次、一等奖2次、三等奖3次，淮安市创业计划大赛二等奖和三等奖各2次。

在高校工程教育过程中，需要不断更新理念，高校培养工程型应用人才需要充分学习和借鉴基于CDIO理念的工程教育模式。在今后的人才培养过程中，尤其是对于我校这种以培养应用性人才为学校根本定位的普通本科院校来说，将更加深入贯彻CDIO的工程教育理念，更好地引导学生“在学中做，在做中学”，以便培养出企业需要的工程型应用人才。

参考文献：

[1]宋爱国，崔建伟，吴涓.提高测控技术与仪器专业学生创新能力的探索[J].电气电子教学学报，2008，30（5）：1-2，4.

[2]宋爱国，况迎辉.测控技术与仪器本科专业人才培养体系探索[J].高等工程教育研究，2005，（1）：48-51.

[3]王桂梅，王庆东，刘杰辉.基于行业特色背景的测控技术与仪器专业CDIO教学模式研究[J].河北工业大学学报（社会科学版），2010，

27（2）：55-56.

[4]Edward F.Crawley，查建中，Johan Malmqvist，等.工程教育的环境[J].高等工程教育研究，2008，（4）：13-21.

[5]代峰燕，曹建树，王伟，等.基于CDIO理念的测控专业综合训练改革探索[J].实验室研究与探索，2011，30（5）：88-90，100.

[6]薛文涛，曾庆军，王玉龙，等.基于CDIO的行业特色高校控制专业教学改革探索[J].中国电力教育，2013，（1）：50-51，53.

[7]陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006，（11）：81-83.

[8]朱向庆，胡均万，曾辉，等.CDIO工程教育模式的微型项目驱动教学法研究[J].实验技术与管理，2012，29（11）：159-162.