基于CDIO的传感器原理及应用教学模式研究

【摘要】根据学校定位与特点，独立学院目标是培养与国际接轨的，具有良好实践和创新能力的中工程师。“传感器原理及应用”课程教学模式改革，以CDIO教育理念为基础，改进教学内容和教学方法，优化实验、实践方案，更新教学评价方式，采用多种教学实践手段激发学生的学习兴趣，从而提高教学质量。

【关键词】传感器 CDIO 教学模式

一、引言

我国高等教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师，然而在我国工科的教育实践中存在不少问题，如重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等。国内外的经验都表明CDIO的理念和方法是先进可行的，适合工科教育教学过程各个环节的改革。CDIO代表构思（conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。学院引入CDIO工程教育理念的目的就是要对传统的工程教育模式进行改革。

二、CDIO理念下的教学模式改革

在CDIO理念下的传感器相关课程，主要探讨一种将项目引入到教学中的教学模式。

1、明确学习目标。作为“传感器原理及应用”课程的授课教师，在学生首次接触该门课程时，将一个广阔的视野展示在他们面前，引用生活中鲜活生动的实例、具体的视频播放来冲击和震撼学生，进而进一步激发他们的求知欲和探索的兴趣。因此，作为课程开端的绪论尤为重要，摒弃传统教学中发展历史、发展前景的固定模式，取而代之的是大量的图片和视频展示，既包含大量的实际工程专业信息，又激发学生的兴趣，取得了事半功倍的效果。

2、课堂教学改革。基于CDIO设计理念，根据物联网专业涉及的传感器应用知识和检测非电量的难易程度，设计情境化教学方式，使学生在教学过程中掌握各类传感器选用、测量电路调试等相关专业知识和技能，同时提高学生职业素质和能力。同时，教学手段采用板书与PPT课件相结合的方法，图片、文字、动画以课件形式给出，有利于提高课堂效率，而工作原理推导、分析过程则采用板书形式，以加深印象，突出重要性。此外，计算机辅助教学工具MATLAB、Proteus的运用也必不可少，能更加直观、简洁、生动的反映出各种物理量的测量、显示结果。

三、实验与实践教学改革

以CDIO教学大纲为依据，整合院内所有各系现有实验室、实践资源创建CDIO创新实践平台，支持学生开展不同层次的项目、实验以及创新实践活动，从机制上保证学生创新精神和创新能力的培养；实现实践教学和理论教学的无缝连接。在实验与实践内容上，设计三类实验：一是验证性实验，紧跟理论教学进程，通过该类实验掌握常用传感器的使用和标定方法以及接口电路的设计，独立进行实验数据读取和实验结果分析，着重培养个人能力；二是综合性实验，从教学项目中，挑选了一些设计比较成熟、典型的项目让学生去实践开发，通过课堂外完成的知识积累动手设计实验、交流讨论，完成对实验的综合参数测量，使学生主动去解决实际问题；三是设计性实验，是一个综合性较强的实验课题，要求学生在具备了一定的实验能力的基础上，运用所学的相关知识进行综合分析、设计，用科学的方法来解决实际的问题，完成整个系统的设计和实现，使得传感器的学习有血有肉，和实际的应用实现无缝接轨，这样就增加了课程学习和实验开展的有效性和科学性，培养学生实际工程系统能力。

四、教学效果评价

传统评价方式主要通过最终考试成绩来实现，存在目标单一、内容片面简单化等缺点，而对传感器原理及应用课程本身来说，学习是一个积累、实践、创新的过程。故对学习成果的最终评价，采用闭卷考试占总成绩的50%，平时出勤、协作表现、主动意识等占15%，实验与实践占35%。从CDIO理念的角度出发，这种评价方式可以比较充分地反映学生在学习过程中取得的进展，促进学生学习主动性的形成，起到激励作用。

五、结论

作为一名高校教师，不能单纯的从教学角度来考虑如何去教授一门课程，而更应该根据学生和专业特点，以及社会对该专业学生的需求和预期，针对性的对其能力进行培养。通过将CDIO式教学模式引入到传感器原理及应用的教学中，让学生具备了独立学习、自主创新、动手实践和团队协作精神。在毕业设计中得到了很好的体现（包括课题的深度、实验结果、毕设实物、答辩情况等方面），更进一步激发学生的学习兴趣，从而达到提高教学质量的目的。