基于CDIO项目模式的传感器技术实训平台创新实践
李会军
摘要：经过最近十几年的研究应用，工程教育CDIO项目模式理念已成为当今系统性强、理念先进、应用范围广的现代教育模式。CDIO以培养应用型人才为目标，是当前工程教育的一种新型教育模式。如何把工程教育项目理念应用到传感器技术课程的教学实践中，本文对此进行了研究，探索了提高传感器技术课程实训技能的途径。
关键词：CDIO 工程教育 项目教学 教育模式
中图分类号：G642 文献标识码：A
Innovative Practice Research of Sensor Technology Education Based on CDIO Concept
Li Huijun
（Chongqing Industry Polytechnic College， Chongqing， 401120， China）
Abstract：CDIO Engineering education after the recent decade of research and application，it has become the concept of advanced，systematic，and wide application of modern engineering education mode.CDIO engineering education is currently a new educational model，which is applied to train personnel for the goal. How to apply CDIO engineering education in sensor technology educational research，reform，practice，this paper is to explore the level and means to improve the sensor technology engineering education.
Key words：CDIO engineering talent project teaching educational model
随着经济社会的发展，社会对于应用型高端技术人才的需求越来越多，行业对具有创新技能的工程类专业高职毕业生需求是巨大的，每年都需要一大批创新型高技能人才来充实企业第一线，前提是毕业生具备实际的工作能力，这就给以培养“应用型高技能人才”的高职教育带来了发展机遇和前所未有的挑战。
现在我国的高职学校在借鉴国外同类学校先进经验的基础上，都以知识、技能、素质培养为本位，以实际工作岗位为目标，实现课程内容与企业工作过程的无缝对接，校企互嵌，提升学生专业核心技能与职业核心能力，强调特色性、职业性和实用性，而完善的实训实验设备是高职院校培养合格人才的基本保证。为此，本文探索和实践了传感器技术课程的工学结合、校企共育的CDIO人才培养模式，提出了项目化模式下的传感器技术课程框架，并进行了创新和实践。
1 工程教育CDIO模式
世界上工程教育CDIO模式经过十几年的探索，已经完善了以CDIO命名的国际合作组织[1]。这种教育模式的改革，并不是一种方案的推广，而是一种程序和方法，或者说是操作性和实践性的教育思路。它从教学方式到方法评价，从目标设计到课程框架组织，是一个有机整体。因此，这种教育模式的改革对不同高职学校的校情来说，最后所得到的实施方式和课程教学模式，是千差万别的。但这个模式的创新性实施和实践，可以带动各门课程教学的多个环节的相互融合，可以为下一步教学改革提供正确的方向。
在理论和普遍意义上，CDIO工程教育有三种组织课程的经纬：工程问题、学科、能力。然而在实际中，学科占有课程经纬的主导地位，削弱了或者忽略了个体发展能力和工程问题这两要素。在学生职业生涯中至关重要的创新思维，需要的是把实践环节和理论知识紧密结合在一起，也就是与理论紧密联系的实践，而在工程教育的CDIO新模式的实施中，对学生的培养和素养塑造过程中，做到了把一些通识教育不太强调的非智力因素方面的素质养成作为重点训练。国内外的经验都表明CDIO适合教育教学过程中的实际，它的方法和理念是可行、 先进的[2]。
2 传感器技术课程实训平台项目化创新
2.1 课程设计思路
在传感器技术课程实践中，在开设传感器技术课程上，依托电子基础实验室已有的电子综合实验装置实验台。该实验台外设较为丰富，能在基礎教学实验上较为有效的配合教学实验的进行，但没有相应的扩展性强的传感器实验装置，教学无法开展多样性的教学实验，使得传感器技术在教学上显得有些空洞。
以项目设计为导向、以能力培养为目标的传感器技术课程CDIO人才培养模式，将在工程项目的设计过程中发挥其影响力[3]。本创新实践是基于已有的电子综合实验装置实验台作为开发平台进行二次开发。开发的传感器教学实验升级模块能与“电子综合实验装置”实验台搭配使用，使现有的“电子综合实验装置”实验台具备进行教学任务中相应传感器教学实验。
2.2 课程设计框架
自动化学院各专业均开设了《传感器技术》课程，该课程在教学中需要学生掌握很多技能。在课程框架中实施以“实验开发板”为主体的课程设计模式，以可灵活扩展的电路板形式，涵盖传感器实验的各个部分，可以根据需要进行扩展教学，充分调动学生学习传感器的积极性，激发学生学习兴趣和热情。这种创新改变了传统教学内容和方式，克服了实验教学与实际应用的脱节现象，实现课程理论教学与实际应用的紧密结合，可以满足对传感器技术的应用需求。
本课程设计以实际的产品开发流程为主线，按照CDIO人才培养模式的课程教学思路，将教学活动分解设计成若干连贯的子项目和工作情景，以相关连贯的项目为单位组织教学，通过具体典型案例，以产品项目开发实施的顺序逐步展开。
2.3 实训平台项目化创新实践
根据课程需要，检测技术实验室采购了20台检测技术综合实验台，经过实验使用，目前很多实验台在线路方面出现问题，具体表现在无法加载、传感器部分模块损坏、数据通信错误等方面，使实验装置失去应有的性能，严重影响了专业实验教学。
由于检测技术所涵盖的行业对象范围很大，产品种类很多，传感器模块五花八门，从而设备成本也较高。新设备在使用过程中故障率很高，耗材的消耗量也很大，成本高，经常出现学生不能充分掌握相应技能的困难，这就需要探索对原有的传感器技术实训平台进行改造。經过具体分析，该批实验平台基本功能部分、重要参数性能仍然比较好，具体问题在于传感器模块和控制板上。另外，目前该类型实验台价格基本都在数千元以上，如果更新，将是一大笔费用。项目组教师在长达两年的技术分析基础上，积累了一定的技术资料，完全有能力开发出替代用的传感器模块和数据采集板。
本项目解决的关键问题在于将传感器综合实训平台维修改造与课程项目化教学的特点真正结合了起来，通过设计最合适的教学情境，在最大化的节约教学硬件设备的基础上，将实训设备与项目教学有机结合，创设出更多更接近企业现实的教学情境，建设适合检测技术课程的实训环境。
3 创新实践及特色
3.1 真实产品制作的项目教学法
本项目将原有实训设备改造与原有实验实训资源紧密的结合，在部分改善实训装置、提高实训效果的同时减少了购买昂贵的设备开支，节省了实验经费，更好地实现工学结合和学做互嵌，明显提高了实践课的实际效果和课程的可操作性。
3.2 课堂立体化教学模式
在教学实施过程中，将讲练结合的教学方法和微课和翻转课堂等结合起来，将微课、多媒体视频等互联网时代的技术利用起来，充分发挥各自的优点，得到更好的教学效果。制作了多媒体课件和微课视频，这都有助于提升相关专业学生的实际操作能力和提高课程教学效果，从而建立了由实训平台到网络平台的立体化学习大课堂，如图1所示。
3.3 建设数字化教学资源库
以企业人才职业能力需求和本专业人才培养目标为依据，系统设计专业课程体系，利用互联网技术与现代信息技术，以校企合作方式进行专业教学资源库建设。确定具有代表性的专业核心课程，由企业提供技术应用案例及素材，学校教师为主导，设计课程项目、重组课程内容、开发微课、多媒体课件等数字化教学资源，构建以微信公众平台为代表的，满足学生自学、师生互动、家长监督的网络化共享型教学信息资源平台。
3.4 实训设备均采用二次开发制作
重庆工业职业技术学院正大力实施的“能力+证书”的人才培养模式，为本研究项目提供了素材和动力，本项目成员具有指导学生实习实训的实践经验，有完成本教改项目所需的各项专业能力和素养。传统“传感器”课程的实验教学采用以实验箱为主体的教学模式，完成各项实验内容，硬件电路复杂，大部分学生不能掌握应用系统的设计方法，实验效果有限[4]。本实训平台开发的实验模块有：“电流型传感器模拟器实验模块”，“电压型传感器模拟器实验模块”，“综合模拟检测对象实验模块”等10个实验模块以及相应的实验指导书，可以适应电子行业发展的需求，加强实训教学环节，增加学生实践机会，以实用为出发点，利用实际设计进行训练，以适应社会需求、就业需求。
4 结论
高职院校的工程教育培养模式在过去十几年在朝可操作化、项目化方向发展，满足日益增长的用人单位的新要求[4]。智能制造、产业重组、互联网技术的迅猛发展及有效利用，对学生个人、人际交流能力和企业、社会、历史背景环境下的产品的建造能力的要求提高。本创新实践把工程教育CDIO理念引入到传感器课程教学中，设计出基于项目的接近企业现实的教学情境，改造出适合检测技术课程的实训平台，建设微课、多媒体视频网络资源，解决了教学过程中将项目教学与其他教学方法相结合，经过教学实践，本模式已得到学生的充分认可，需要在今后的实践中去进一步研究和解决。
参考文献：
[1] 顾佩华，沈民奋，李升平，等.从cdio到eip- cdio汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12- 20.
[2] 张奇，唐奇良.高等工程教育ciocdio培养模式研究[J].教育与职业，2009（3）：32- 34.
[3] （美）克劳雷.重新认识工程教育—国际CDIO培养模式与方法[M].，顾佩华等译，北京：高等教育出版社，2009.
[4] 姜永成，华秀萍，孙勇，等.基于 CDIO的检测与转换技术课程教学改革探索[J].中国电力教育，2014（6）：71- 72.
摘要：经过最近十几年的研究应用，工程教育CDIO项目模式理念已成为当今系统性强、理念先进、应用范围广的现代教育模式。CDIO以培养应用型人才为目标，是当前工程教育的一种新型教育模式。如何把工程教育项目理念应用到传感器技术课程的教学实践中，本文对此进行了研究，探索了提高传感器技术课程实训技能的途径。
关键词：CDIO 工程教育 项目教学 教育模式
中图分类号：G642 文献标识码：A
Innovative Practice Research of Sensor Technology Education Based on CDIO Concept
Li Huijun
（Chongqing Industry Polytechnic College， Chongqing， 401120， China）
Abstract：CDIO Engineering education after the recent decade of research and application，it has become the concept of advanced，systematic，and wide application of modern engineering education mode.CDIO engineering education is currently a new educational model，which is applied to train personnel for the goal. How to apply CDIO engineering education in sensor technology educational research，reform，practice，this paper is to explore the level and means to improve the sensor technology engineering education.
Key words：CDIO engineering talent project teaching educational model
随着经济社会的发展，社会对于应用型高端技术人才的需求越来越多，行业对具有创新技能的工程类专业高职毕业生需求是巨大的，每年都需要一大批创新型高技能人才来充实企业第一线，前提是毕业生具备实际的工作能力，这就给以培养“应用型高技能人才”的高职教育带来了发展机遇和前所未有的挑战。
现在我国的高职学校在借鉴国外同类学校先进经验的基础上，都以知识、技能、素质培养为本位，以实际工作岗位为目标，实现课程内容与企业工作过程的无缝对接，校企互嵌，提升学生专业核心技能与职业核心能力，强调特色性、职业性和实用性，而完善的实训实验设备是高职院校培养合格人才的基本保证。为此，本文探索和实践了传感器技术课程的工学结合、校企共育的CDIO人才培养模式，提出了项目化模式下的传感器技术课程框架，并进行了创新和实践。
1 工程教育CDIO模式
世界上工程教育CDIO模式经过十几年的探索，已经完善了以CDIO命名的国际合作组织[1]。这种教育模式的改革，并不是一种方案的推广，而是一种程序和方法，或者说是操作性和实践性的教育思路。它从教学方式到方法评价，从目标设计到课程框架组织，是一个有机整体。因此，这种教育模式的改革对不同高职学校的校情来说，最后所得到的实施方式和课程教学模式，是千差万别的。但这个模式的创新性实施和实践，可以带动各门课程教学的多个环节的相互融合，可以为下一步教学改革提供正确的方向。
在理论和普遍意义上，CDIO工程教育有三种组织课程的经纬：工程问题、学科、能力。然而在实际中，学科占有课程经纬的主导地位，削弱了或者忽略了个体发展能力和工程问题这两要素。在学生职业生涯中至关重要的创新思维，需要的是把实践环节和理论知识紧密结合在一起，也就是与理论紧密联系的实践，而在工程教育的CDIO新模式的实施中，对学生的培养和素养塑造过程中，做到了把一些通识教育不太强调的非智力因素方面的素质养成作为重点训练。国内外的经验都表明CDIO适合教育教学过程中的实际，它的方法和理念是可行、 先进的[2]。
2 传感器技术课程实训平台项目化创新
2.1 课程设计思路
在传感器技术课程实践中，在开设传感器技术课程上，依托电子基础实验室已有的电子综合实验装置实验台。该实验台外设较为丰富，能在基礎教学实验上较为有效的配合教学实验的进行，但没有相应的扩展性强的传感器实验装置，教学无法开展多样性的教学实验，使得传感器技术在教学上显得有些空洞。
以项目设计为导向、以能力培养为目标的传感器技术课程CDIO人才培养模式，将在工程项目的设计过程中发挥其影响力[3]。本创新实践是基于已有的电子综合实验装置实验台作为开发平台进行二次开发。开发的传感器教学实验升级模块能与“电子综合实验装置”实验台搭配使用，使现有的“电子综合实验装置”实验台具备进行教学任务中相应传感器教学实验。
2.2 课程设计框架
自动化学院各专业均开设了《传感器技术》课程，该课程在教学中需要学生掌握很多技能。在课程框架中实施以“实验开发板”为主体的课程设计模式，以可灵活扩展的电路板形式，涵盖传感器实验的各个部分，可以根据需要进行扩展教学，充分调动学生学习传感器的积极性，激发学生学习兴趣和热情。这种创新改变了传统教学内容和方式，克服了实验教学与实际应用的脱节现象，实现课程理论教学与实际应用的紧密结合，可以满足对传感器技术的应用需求。
本课程设计以实际的产品开发流程为主线，按照CDIO人才培养模式的课程教学思路，将教学活动分解设计成若干连贯的子项目和工作情景，以相关连贯的项目为单位组织教学，通过具体典型案例，以产品项目开发实施的顺序逐步展开。
2.3 实训平台项目化创新实践
根据课程需要，检测技术实验室采购了20台检测技术综合实验台，经过实验使用，目前很多实验台在线路方面出现问题，具体表现在无法加载、传感器部分模块损坏、数据通信错误等方面，使实验装置失去应有的性能，严重影响了专业实验教学。
由于检测技术所涵盖的行业对象范围很大，产品种类很多，传感器模块五花八门，从而设备成本也较高。新设备在使用过程中故障率很高，耗材的消耗量也很大，成本高，经常出现学生不能充分掌握相应技能的困难，这就需要探索对原有的传感器技术实训平台进行改造。經过具体分析，该批实验平台基本功能部分、重要参数性能仍然比较好，具体问题在于传感器模块和控制板上。另外，目前该类型实验台价格基本都在数千元以上，如果更新，将是一大笔费用。项目组教师在长达两年的技术分析基础上，积累了一定的技术资料，完全有能力开发出替代用的传感器模块和数据采集板。
本项目解决的关键问题在于将传感器综合实训平台维修改造与课程项目化教学的特点真正结合了起来，通过设计最合适的教学情境，在最大化的节约教学硬件设备的基础上，将实训设备与项目教学有机结合，创设出更多更接近企业现实的教学情境，建设适合检测技术课程的实训环境。
3 创新实践及特色
3.1 真实产品制作的项目教学法
本项目将原有实训设备改造与原有实验实训资源紧密的结合，在部分改善实训装置、提高实训效果的同时减少了购买昂贵的设备开支，节省了实验经费，更好地实现工学结合和学做互嵌，明显提高了实践课的实际效果和课程的可操作性。
3.2 课堂立体化教学模式
在教学实施过程中，将讲练结合的教学方法和微课和翻转课堂等结合起来，将微课、多媒体视频等互联网时代的技术利用起来，充分发挥各自的优点，得到更好的教学效果。制作了多媒体课件和微课视频，这都有助于提升相关专业学生的实际操作能力和提高课程教学效果，从而建立了由实训平台到网络平台的立体化学习大课堂，如图1所示。
3.3 建设数字化教学资源库
以企业人才职业能力需求和本专业人才培养目标为依据，系统设计专业课程体系，利用互联网技术与现代信息技术，以校企合作方式进行专业教学资源库建设。确定具有代表性的专业核心课程，由企业提供技术应用案例及素材，学校教师为主导，设计课程项目、重组课程内容、开发微课、多媒体课件等数字化教学资源，构建以微信公众平台为代表的，满足学生自学、师生互动、家长监督的网络化共享型教学信息资源平台。
3.4 实训设备均采用二次开发制作
重庆工业职业技术学院正大力实施的“能力+证书”的人才培养模式，为本研究项目提供了素材和动力，本项目成员具有指导学生实习实训的实践经验，有完成本教改项目所需的各项专业能力和素养。传统“传感器”课程的实验教学采用以实验箱为主体的教学模式，完成各项实验内容，硬件电路复杂，大部分学生不能掌握应用系统的设计方法，实验效果有限[4]。本实训平台开发的实验模块有：“电流型传感器模拟器实验模块”，“电压型传感器模拟器实验模块”，“综合模拟检测对象实验模块”等10个实验模块以及相应的实验指导书，可以适应电子行业发展的需求，加强实训教学环节，增加学生实践机会，以实用为出发点，利用实际设计进行训练，以适应社会需求、就业需求。
4 结论
高职院校的工程教育培养模式在过去十几年在朝可操作化、项目化方向发展，满足日益增长的用人单位的新要求[4]。智能制造、产业重组、互联网技术的迅猛发展及有效利用，对学生个人、人际交流能力和企业、社会、历史背景环境下的产品的建造能力的要求提高。本创新实践把工程教育CDIO理念引入到传感器课程教学中，设计出基于项目的接近企业现实的教学情境，改造出适合检测技术课程的实训平台，建设微课、多媒体视频网络资源，解决了教学过程中将项目教学与其他教学方法相结合，经过教学实践，本模式已得到学生的充分认可，需要在今后的实践中去进一步研究和解决。
参考文献：
[1] 顾佩华，沈民奋，李升平，等.从cdio到eip- cdio汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12- 20.
[2] 张奇，唐奇良.高等工程教育ciocdio培养模式研究[J].教育与职业，2009（3）：32- 34.
[3] （美）克劳雷.重新认识工程教育—国际CDIO培养模式与方法[M].，顾佩华等译，北京：高等教育出版社，2009.
[4] 姜永成，华秀萍，孙勇，等.基于 CDIO的检测与转换技术课程教学改革探索[J].中国电力教育，2014（6）：71- 72.
