王旭東 孫勝利
【摘 要】智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)課程是一門(mén)理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程,該課程特別注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。文章首先闡述傳統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀與特點(diǎn),然后結(jié)合 CDIO的新型教學(xué)模式,以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo),把以學(xué)生為中心的知識(shí)、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展作為指導(dǎo)思想,以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,挖掘創(chuàng)新和動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神等綜合素質(zhì)。本課程以適應(yīng)社會(huì)崗位需求為目標(biāo),并主要從課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程考核方面探討在實(shí)際做項(xiàng)目的過(guò)程中學(xué)、在學(xué)中做的教學(xué)模式。
【關(guān)鍵詞】CDIO模式 ? ?智能化測(cè)量控制 ? ? 儀表原理與設(shè)計(jì)課程 ? ? 課堂教學(xué) ? ?實(shí)驗(yàn)教學(xué) ? ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)
一、課程現(xiàn)狀
智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)是測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)的必修課,是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。本課程旨在培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,要求學(xué)生要掌握基本的理論,尤為重要的是要具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力,能夠完成實(shí)際的儀器與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造、科技開(kāi)發(fā)等工作。但是,傳統(tǒng)的教學(xué)方法是老師在課堂上按照教學(xué)大綱和授課計(jì)劃對(duì)所選教科書(shū)進(jìn)行授課,書(shū)中所列舉的應(yīng)用實(shí)例通常情況下都是簡(jiǎn)單易懂的,而且滯后于當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用,安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)也只是占總體課程的很小一部分,學(xué)生即使學(xué)完了教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部?jī)?nèi)容,仍然無(wú)法在實(shí)際工程項(xiàng)目中熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí),這種現(xiàn)狀與培養(yǎng)應(yīng)用型人才的理念相矛盾。
當(dāng)前我國(guó)高等院校教學(xué)的普遍現(xiàn)象是學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握得比較扎實(shí),但工程實(shí)踐能力普遍較薄弱。因此,本科院校要完善、修改實(shí)踐教學(xué)體系,制定合理的教學(xué)方案,在掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上,通過(guò)實(shí)踐教學(xué)讓學(xué)生參與實(shí)際工程,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。
二、CDIO教育模式
CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果。從2000年起,麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會(huì)近2000萬(wàn)美元巨額資助,經(jīng)過(guò)四年的探索研究,創(chuàng)立了CDIO工程教育理念,并成立了以CDIO命名的國(guó)際合作組織。
CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate) ,它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動(dòng)的、 實(shí)踐的、 課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。從產(chǎn)品的研發(fā)到產(chǎn)品的運(yùn)行構(gòu)成一個(gè)完整的周期,在整個(gè)過(guò)程中,學(xué)生積極主動(dòng)參與每一個(gè)具體的環(huán)節(jié),從而使學(xué)生體會(huì)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的艱辛與樂(lè)趣,培養(yǎng)了學(xué)生具備一個(gè)工程師的職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。CDIO的理念符合高等教育對(duì)于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的理念。
三、CDIO模式的智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)課程
對(duì)于測(cè)控專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)計(jì)劃安排一般為3學(xué)分,共計(jì)64課時(shí),并且一般安排在大三上學(xué)期進(jìn)行教學(xué)。在該階段,學(xué)生一般具備了較好的基本專(zhuān)業(yè)知識(shí),能夠較好地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和應(yīng)用設(shè)計(jì)。本門(mén)課程的理論來(lái)源于實(shí)踐,又反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐,主要講述基于80C51單片機(jī)的智能化測(cè)量控制儀表的基本原理與設(shè)計(jì)方法(包括軟件編程與硬件電路設(shè)計(jì))。結(jié)合本門(mén)課程的教學(xué)目標(biāo)與特點(diǎn),在實(shí)際教學(xué)中主要從以下幾個(gè)方面采用對(duì)學(xué)生從實(shí)踐中學(xué)、從學(xué)中做的項(xiàng)目教學(xué)法。
(一) 課堂教學(xué)
在課堂教學(xué)環(huán)節(jié),對(duì)于課程的不同內(nèi)容,可以通過(guò)不同形式的形象教學(xué)方法,以生動(dòng)活潑的形式進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,提高學(xué)習(xí)積極性,使學(xué)生由被動(dòng)灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。例如教師可以直接在實(shí)驗(yàn)室授課,邊講解邊調(diào)用仿真軟件實(shí)際操作演示,學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)也可直接操作驗(yàn)證,既增強(qiáng)直觀感,也易于學(xué)生的理解和接受;或者采用討論式或啟發(fā)式教學(xué),因?yàn)橥粋€(gè)問(wèn)題的解決可能有幾種不同的方法,需善于啟發(fā)學(xué)生的思維,同時(shí)要給學(xué)生自由討論的機(jī)會(huì),這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。并且在講授過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際工程中的相關(guān)應(yīng)用采用理解提問(wèn)和啟發(fā)提問(wèn)等多種提問(wèn)方式,引導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,擴(kuò)寬研究思路,進(jìn)而深化對(duì)內(nèi)容的理解和正確應(yīng)用,由傳統(tǒng)的教師為中心的角色向輔導(dǎo)啟發(fā)性角色轉(zhuǎn)變,改變傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法。
(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在學(xué)生掌握一定的相關(guān)知識(shí)之后,為了培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際工作中獨(dú)立解決問(wèn)題的能力,CDIO教學(xué)模式將這門(mén)課程的教學(xué)作為一個(gè)項(xiàng)目工程來(lái)對(duì)待。首先以總項(xiàng)目的介紹作為該實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)始,將總項(xiàng)目下的任務(wù)分為若干子任務(wù),教師一邊講授,學(xué)生一邊動(dòng)手在仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)上完成子任務(wù)。當(dāng)然,項(xiàng)目也可以是與課程有關(guān)的教師科研項(xiàng)目、 各種競(jìng)賽題目或者是一些企業(yè)工程中的項(xiàng)目。
在具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排方式上,學(xué)生 2~ 3 人一組自行組隊(duì),同一小組的每個(gè)學(xué)生由組長(zhǎng)根據(jù)每個(gè)人的興趣特長(zhǎng)分配不同的任務(wù),在設(shè)計(jì)過(guò)程中所有的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程都由學(xué)生自己完成,采取Keil+proteus 仿真軟件與實(shí)驗(yàn)設(shè)備相結(jié)合的方式,各小組主要采取集中討論、分工合作,設(shè)計(jì)出最佳方案來(lái)完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。這樣在學(xué)生完成這門(mén)課程的時(shí)候,就好像是完成了一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目。
這種分組形式充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題的能力,并很好地培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,使學(xué)生體會(huì)到團(tuán)隊(duì)的力量,形成了很好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),為畢業(yè)后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(三)畢業(yè)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生對(duì)大學(xué)四年的學(xué)業(yè)總結(jié),也是知識(shí)的綜合應(yīng)用,在學(xué)習(xí)完本課程后,與其他課程相結(jié)合,完成相應(yīng)的畢業(yè)。按照CDIO理念的四個(gè)層次要求,我們逐步培養(yǎng)學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)和個(gè)人編程能力,完善學(xué)生的協(xié)作能力和工程系統(tǒng)分析能力。
四、CDIO模式的智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)課程
一般按照以往傳統(tǒng)來(lái)說(shuō),任課老師對(duì)其學(xué)生的最終考核成績(jī)的評(píng)定是通過(guò)兩方面來(lái)決定的,一方面是學(xué)生在期末的考試成績(jī),一方面是學(xué)生平時(shí)考試的成績(jī),并按照一定比例加權(quán)最終計(jì)算出學(xué)生的得分。這種方法只注重學(xué)生應(yīng)試方面的能力,比較單一,很難考查出學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用水平,在實(shí)踐中獨(dú)立動(dòng)手解決問(wèn)題以及在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中與團(tuán)隊(duì)成員合作的能力。因此,基于以上幾點(diǎn)考察目標(biāo),我們都設(shè)定了針對(duì)性的考察方法和考核方式。
(一)試卷成績(jī)占40%:理論是實(shí)際動(dòng)手工作的基礎(chǔ),設(shè)置平時(shí)考試和期末考試就是為了考察學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度,只有對(duì)理論知識(shí)有了足夠的掌握才能對(duì)實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題進(jìn)行指導(dǎo)。
(二)實(shí)際動(dòng)手能力占40%:在CDIO模式下比較重要的環(huán)節(jié)是將理論轉(zhuǎn)化到將來(lái)的實(shí)際工作中,這一過(guò)程不僅考察了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,還檢驗(yàn)了學(xué)生在實(shí)際工作中應(yīng)用理論、實(shí)踐理論的能力,這也是企業(yè)最看重的能力,因此將此部分考核設(shè)置為40%。
(三)實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告成績(jī)占20%:總結(jié)報(bào)告是考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)理解深淺的關(guān)鍵環(huán)節(jié),不僅僅要把理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合,還要善于總結(jié),因此將此環(huán)節(jié)的考核列入綜合考核成績(jī)。
五、結(jié)束語(yǔ)
把CDIO教育理念引入到智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)課程教學(xué)中,采用項(xiàng)目教學(xué)法,使課堂教學(xué)不僅僅生動(dòng)、有趣,還能夠很好地使學(xué)生把學(xué)到的知識(shí)及時(shí)地應(yīng)用于實(shí)踐中,使學(xué)生體會(huì)到本門(mén)課程的廣泛用途,并對(duì)本專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生濃厚的興趣。濱海新區(qū)正面臨著開(kāi)發(fā)開(kāi)放戰(zhàn)略、自貿(mào)區(qū)建設(shè)、京津冀協(xié)同發(fā)展、“一帶一路”和國(guó)家自主創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)等重大機(jī)遇疊加,科技大學(xué)作為駐區(qū)的唯一整建制高校,給學(xué)生提供了良好的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。只有將科學(xué)知識(shí)與實(shí)際工作環(huán)境密切結(jié)合起來(lái),根據(jù)測(cè)控專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)適時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,才能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,培養(yǎng)工科學(xué)生的創(chuàng)新能力,以更好地適應(yīng)社會(huì)的需求,更好地為社會(huì)服務(wù)。
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