基于CDIO的测控技术与仪器专业学生综合能力提升研究与实践

闫俊红 李忠虎

内蒙古科技大学信息工程学院 内蒙古包头 014010

新工科可以广义理解为新的工科专业和工科专业的新要求，新工科建设是一项涉及面广、影响面宽、具有中国特色的复杂系统工程，对中国高等教育的改革和发展具有引领和示范作用[1]。CDIO是由美国麻省理工学院提出的工程技术人才创新培养模式[2,3]，是工程教育认证的重要成果，是新工科建设满足行业和产业发展需要最重要、最核心的任务。CDIO以学生为中心按照能力增长进行培养，目前有上百所大学探索并实施以CDIO理念为基础的人才培养模式改革，取得了良好的效果[4,5]，为我校测控技术与仪器专业建设、课程教学改革及学生综合能力提升起到了良好的启示作用。

我校测控技术与仪器专业始建于1993年，1996年开始招收本科生。现已经招收本科生21届，共计1 900多人，已毕业17届，共计1 500多人。本专业2009年被评为内蒙古自治区品牌专业，一级学科仪器科学与技术2010年度被评为校级重点建设学科。经过多年建设，本专业已经形成稳定的学科研究方向。在长期的教学研究实践中，本专业立足内蒙古自治区，面向全国人才需求，结合我校办学特色，根据CDIO人才培养模式，对学生综合素质提升进行研究与实践，取得了一定的经验和成效。

1 基于CDIO的测控专业教学改革

1.1 基于CDIO的测控专业人才培养模式

我校测控技术与仪器专业立足内蒙古自治区，面向全国，围绕测控技术与仪器仪表领域的研发、制造及工程应用需求，培养德智体美全面发展，基础扎实，具有创新意识、自主学习能力、实践能力和团队合作精神，可从事传感器与检测技术、自动化仪表与系统、智能仪器仪表及计算机测控系统等方面工作的高素质应用型人才。

在新工科建设背景下，针对地区经济特色和行业人才需求，在国际先进的CDIO工程教育人才培养理念的指引下，本专业以学生为主体，对当前测控专业人才培养目标及培养模式进行改革，采取知识与能力协调发展的测控专业人才培养结构，按照不同的工程背景，以具体的工程案例为基础，培养学生解决复杂工程问题的能力以及对非技术因素的处理能力，满足社会对测控技术与仪器专业工程人才的需求，构建测控专业全方位、动态、闭合的立体化人才培养新模式。

1.2 测控专业教学改革

根据工程教育认证要求，运用构思、设计、实现和运作的CDIO工程教育人才培养理念，本专业在教学模式、教学方法、教学内容、教学评价、学生考核方式等方面进行了改革与探索，并取得了一定成效。

针对目前教学中以教师讲授为主，师生互动较少所造成的学生在分析及解决问题方面存在的能力欠缺，提出将“以教师为中心”转换为“以学生为中心”，在教学过程中通过教学组织形式和教学内容的设计提高学生的学习兴趣与参与度，真正做到以学生为中心，以产出为导向，提升学生的综合能力。改革教学模式与教学方法，注重提高学生的学习兴趣和学习参与度，发挥学生的自主学习意识，注重学习效果和能力培养。通过研究性学习、专题式讨论、小组式学习、挑战性学习等方式提高学生学习的参与度；通过共享优质在线教育资源，实施混合式教学方式等提高教学效果；通过以能力为导向的教学设计，并辅以过程性评价提高学生的综合能力，以闭环反馈模式促进学生能力培养的螺旋式上升。

2 测控专业学生综合能力提升实践

2.1 以课程群夯实专业能力

本专业根据专业办学特色，根据课程属性及先后支撑关系以“群”的形式组织课程，构建检测技术及智能系统、过程参数检测与控制两个课程群。利用课程群对课程体系和教学内容进行了改革，通过测控专业导论课程，引导学生对自动化仪表及测控仪器产生兴趣，并重点讲授自动化仪表与测控仪器的入门知识以及各种设计方法等。通过核心专业课、专业课与特色选修课的有机结合，优化课程体系结构和内容，并对高等数学、物理、英语等公共课程提出了具体要求。

课程群建设通过CDIO理念精心策划项目，根据项目的规模和范围将项目分为两类：一类为包括核心课程和综合能力要求的项目，一类为单门课程知识和能力的项目。通过项目的设计与实施引导学生对专业核心课程产生学习兴趣、增强学习效果，使知识学习与能力应用相互促进，最终达到培养目标。

以检测技术及智能系统课程群为例进行说明，课程群建设以测控专业导论为指导思想，针对测控领域的复杂工程问题，以电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、微型计算机技术、自动化工程软件等课程为实现方法，完成以传感器原理、过程检测技术及仪表、智能仪表等专业课为支撑的智能仪表综合训练项目。通过专业基础课程、专业课程在纵向梯度上的融合，实现学生专业能力的有效提升。检测技术与智能系统课程群如图1所示。

图1 检测技术及智能系统课程群

智能仪表综合训练是课程群中的核心课程，强调“做中学”，项目的设置要求具有较强的综合性，涵盖社会、经济、企业和团队等核心能力的培养。智能仪表综合训练采用4～5人一组，每组一题的分组方式，小组长由组员选举产生，在项目的方案论证阶段需要通过市场调研的方式对传感器、控制系统等加深理解，提高分析问题、解决问题的能力。在项目的执行过程中对项目进行管理，通过小组活动组织运行团队，培养学生领导力、执行力、协作能力以及团队精神等，使学生体会构思、设计、运行、实现4个层次，提升学生专业能力。在项目指导运行过程中，导师的指导方式需要根据每位学生的能力层次进行有针对性的指导，例如对于能力较强的学生要以学生为主进行研究型训练，而对于能力较弱的学生需详细指导，确保项目推进的质量和有效性，保证每位学tg 综合能力的提升。

2.2 提升工程能力

为了提高学生的工程实践能力，根据能力层次递进原则对实践环节进行设计。第一层次是合理配置实践教学环节，将实践教学环节设置为基础实践部分、综合实践部分和社会实践部分，构建了以实践应用能力和综合素质培养为主体的工程实践培养体系。根据信息获取、信息处理和信息应用的逻辑设置实践环节，其中基础实践部分包括独立开设的实验、理论课的课内实验和实训等，综合实践部分包括独立设置课程设计、综合课程设计、学科竞赛以及科技活动等，社会实践部分包括工程教育、生产实习、毕业实习、顶岗实践、工程实践和毕业设计等。根据学生能力培养质量及效果，循序渐进地改进实践教学方法以及内容。

第二层次是为了培养学生的工程实践能力，加强校内外实习基地及校企合作实验室建设，建立满足培养要求的实习基地，满足产学研要求，使学生提早进入角色，接触实践，为专业实习及顶岗实践奠定坚实的基础。本专业加强与上海宝钢集团、包钢集团、一机集团、北重集团等现有实习基地的联系，积极拓展其他地域的专业实习基地；积极探索与行业内著名企业进行合作实验室建设，引进先进的测试仪器及实验设备，为学生提供良好的实验和实践平台，提升学生的工程实践能力。

2.3 提升创新能力

本专业对学生创新能力的培养与提升强调因材施教、分类培养。通过组织形式多样的科技创新活动和创新创业竞赛等，全过程营造创新创业教育氛围，全方位推动创新创业教育深层次融入整个专业教育。具体通过两个层次实现学生创新能力的提升，两个层次相结合，达到提升学生创新能力的目标。

第一层次，为了全面体现以学生为中心的培养理念，以专业全体学生为对象，通过学习兴趣对学生进行分类，广泛开展创新学习小组，通过兴趣引导使学生主动学习创新创业知识，同时配合创新创业指导教师制度，对学生各阶段的学习过程进行有效指导，达到学生创新能力提高的目标。在具体的指导过程中，专业教师对创新实践项目进行命题，题目来源于科研项目或实际科技创新比赛，通过招募不同年级的学生形成兴趣小组，在题目设计及实施过程中，指导教师通过辅导答疑等方式引导学生，并定期进行展示及答辩，确保培养效果，实现兴趣的培养和创新能力的提升。

第二层次，在广泛培养全体学生学习兴趣及创新意识的基础上，因材施教，引导并鼓励优秀学生及成熟项目参加各级各类国家级和省部级创新竞赛，引导学生有意识、有计划地自主培养创新创业能力，发挥学生的主观能动性，对其他学生起到良好的引领示范作用，对全体学生创新能力的提升起到良好的促进作用。

3 实施效果

我校测控专业在新工科建设的引领下，以CDIO工程教育理念为指导，对学生综合能力提升进行了深入的研究与实践，以学生为中心，调动学生的积极性和主观能动性，培养了学生的工程能力和创新能力，提升了学生的综合素质。近年来，测控专业学生积极参加“挑战杯”、电子设计大赛、飞思卡尔大赛、机器人大赛等赛事，取得了较好的成绩；学生考研率均有大幅度提升；毕业生调查反馈中显示用人单位对毕业生的满意度较高，实现了创新能力强、适应社会发展需求的测控领域高级应用型人才的培养目标。