工程教育專業認證背景下《檢測與傳感技術》課程實踐教學改革研究

李智慧+張德賢

摘要：工程教育專業認證的核心是“合格認證”及“能力導向”。文章以“檢測與傳感技術”專業課為例，討論專業認證背景下實踐類課程應如何適應學生需求。從分析現有存在的問題出發，提出從課堂教學內容、教材選取、考試形式改革等方面入手，改進該課程的教學方法，使學生真正從興趣出發去學習并掌握傳感器與自動檢測技術，提高學生的綜合素質。

關鍵詞：工程教育專業認證;檢測與傳感技術;教學改革;寓教于樂

中圖分類號：G712 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）42-0111-02

工程教育專業認證核心之一是“能力導向”。“能力”指工程類學生培養的質量及利用學科知識分析與解決問題的能力。工程教育專業認證可促進我國工程教育的國際互認，提升國際競爭力。我國工業科技發展迅速，需要大量不同規格的工程技術人才，這些高質量的工程技術人才主要依靠高等學校培養。工程教育專業認證的核心就是要確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價。工程教育專業認證是各高校促進專業建設、提高人才培養質量的契機，也是工程教育改革的必然趨勢和內在要求。目前，不同類型高等學校培養目標趨于雷同;實踐教學、工程課程設計、畢業設計等實踐類的課程開設嚴重不足;培養的人才不能完全適應產業發展的要求，要培養以能力導向為目標的電子類專業人才，必須加強對工科學生實踐動手能力的培養，實行“應用型、差異化、重實際”的培養模式。借鑒國內、外優秀大學培養人才理念，不斷改進優化專業培養。

一、課程特點及存在問題

《檢測與傳感技術》介紹檢測技術的定義、工業檢測現場所涉及的檢測手段、常見傳感器結構、工作原理、主要參數、檢測電路及其典型應用。學生可以了解傳感器的基本概念、構成及與傳感器原理有關的物理定律，傳感器及現代檢測技術發展的趨勢。涉及到的學科面廣，是自動控制學、物理學、電子技術、數學、機械工程學的交叉融合，是電子信息類專業必修的一門實踐性很強的學科平臺課，主要內容有電阻應變式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、光電式、超聲波傳感器等。本學院電子信息類專業所開設的《檢測與傳感技術》總課時44學時，目前沒有實踐環節。由于一些基礎理論知識的推導，使得學生開始學習本課程時感覺抽象、枯燥、不適應。上課學生學了一肚子枯燥的理論，又沒有相應的實驗驗證及課程設計去動手實踐，所以學了等于紙上談兵。學生的實踐能力沒有得到提升，也無法培養學生實際設計電路分析電路的能力。還有，本課程包括各類傳感器基礎理論、檢測技術基礎理論，短短40多個學時是遠遠不夠的。課堂教學內容的選擇是個問題。另外，傳感器的發展日新月異，教材選取及教學內容的更新是個重要內容，要能使學生全面了解傳感器發展最新動態，從而提高將來畢業后對工作的適應能力。針對以上存在的問題，本文筆者就課堂教學中教材選取、課程內容和教學方式、實踐環節、考試及成績評定形式等方面改革進行探討。

二、教材選取要圖文并茂

本課程在電子專業的課程體系中，起著承前啟后的作用，其目的是在于增強創新開發能力和提高專業技術水平。學生學習該課程時，通常感覺思維跟不上，知識點多而分散。因此為了學科發展，為了迎接工程教育專業認證，首先在指導書及上課教材的選取上頗下了功夫。現在可選取的教材多而雜亂，滿目盡是公式和多而繁亂的原理剖圖。教師把書上公式搬到黑板上或者多媒體課件上對著念，下面是一群昏昏欲睡的學生。教材選取的原則一定要“圖文并茂”，最好能讓學生“看圖識記”、“看圖說話”，為配合工程教育專業認證并從根本上改變該課學生厭學不好學的現狀，筆者正主編《自動檢測與傳感技術及實例分析》，該教材注重學科縱向體系模式，將常見傳感器知識整合成6大模塊，將該領域的專業內容與能力培養同時進行，按照工業生產要求和實際需要，模塊著重于新知識和新技術的應用，突出專業知識的綜合應用和專業能力的培養，設計了模塊目標、要求、計劃、實施等環節，并及時給學生介紹。該教材比較注重實用性，清晰易懂，把原理與應用有機融合，在實例中講原理，在配套的課件演示動畫圖中，了解電路設計的原理及工業現場模擬運行狀況。目前課程組老師準備編寫自己的實驗指導書，每章都涉及到一種傳感器小而實際有趣的應用實例，以提出問題的形式引發學生思考并完成。在理論授課時，先從一些生活中的例子、直觀的圖片、視頻、媒體大片中曾出現先進傳感器的短片等資料入手，以典型應用為起點，先激發學生的學校興趣，帶著好奇心去了解相對應傳感器的工作原理，用多媒體課件和網絡學習相結合的方法，課件制作以教材為基礎，不斷加入最新的科學技術成果及內容，充分利用現代化教學設備和手段輔助教學，擴展學生視野，最終使學生掌握檢測技術的基本技能。充分結合生產生活實際。在總學時上，考慮增加到60學時。增加課程設計環節，提高學生的專業素質、創新意識和實踐能力。

三、實踐教學內容要寓教于樂，娛寓于學

實踐教學內容要貫穿于實驗、課程設計及畢業設計等所有實踐環節中，讓學生有一個學以致用、做中教、做中學、做中練、做中熟的學習過程。工程教育認證重點突出應用，突出專業特色，所以對于課程來說，突出實踐性應用不但要從課堂教學不斷滲透，更要在實驗、課程設計中逐步引導和加強。如果教師教學沒有什么實踐性內容，只有條不紊地按照傳感器的各種轉換原理，從一種傳感器組織講解到另一種傳感器，決定了很少甚至幾乎與企業發展、傳感器本身技術發展相脫節，學生學習和教師教學也顯得枯燥乏味。實踐教學包括實驗及課程設計兩個部分，嚴格說來也包括了部分同學的畢業設計。實踐環節一定要調動學生積極性及求知欲。傳感器的基本工作原理和其對應的測量電路無論聽起來還是學起來都比較乏味，而傳感器的應用結合生活中的實例會比較有趣。超市收銀掃描筆、銀行自動感應門、小區樓道自動感應燈、自動干手機等都是能引起學生興趣的不錯的例子。開始上課之前的緒論部分，可以用大量生動形象的與生活及生產息息相關的例子如機器導盲犬、智能安全門、智能電子鎖、生命探測儀等引導學生步入傳感器世界。比如講授電渦流傳感器時，從四、六級重大的考試進場前防止學生帶手機的金屬探測儀，到看的老戰爭影片中的排雷儀，到一些重要場所的安檢通道，讓學生首先了解這類傳感器應用的廣泛性和重要性，激起學生興趣。然后，我們引出電渦流傳感器的工作原理：由于金屬的電渦流效應，當探測線圈靠近金屬物體時，金屬導體表面會產生電渦流，電渦流產生的磁場會使探測儀振蕩回路中的能量損耗增大，檢測出這種變化并轉換成電信號，再由此判定探測線圈下面是否有金屬物體。就讓學生借此了解為什么能夠檢測，就是工作原理的講述。講述完再進入實例，讓學生自己去發現電渦流傳感器在位置測量、安檢中的應用要點，測量轉換電路應該怎么設計。最后讓學生主動思考，平時生活中，能在哪方面應用，應該怎么去設計，然后應該選什么型號。這樣學生對于這類傳感器肯定就印象深刻了。另外，在講一種傳感器時，要結合已經學過的傳感器，找出各章聯系點或者這種傳感器優點。比如電渦流接近開關，與電容式的接近開關有哪些不同，各自適合在什么場所應用。比如在講述防盜監控方面，壓電式周界報警電纜與紅外的優缺點及區別，這樣在趣味中體會學習知識的快樂。

四、考核方式及成績評定方式

《檢測與傳感技術》內容難學，各章節具有獨立性，知識點之間的聯系較少，涉及到電子技術、電路分析、物理化學、數學等基礎知識。針對以上特點，考核方法重在應用與綜合，不以識記為主，所以考試形式由原來閉卷改為開卷考試。從調查的情況看，可以減輕學生考試壓力，不用單獨追求分數的高低，把學習的重點用于應用和實際解決問題的能力訓練上，幾乎所有的學生對開放性的實驗和課程設計給分方式持歡迎和支持態度，有利于引導學生向能力培養方向發展。實踐課內容靈活多樣，強調應用與綜合，強調對知識的分析和歸納，比如讓學生設計自動分檢器，分揀出金屬和非金屬，白色和黑色物質的生產流水線，設計教室照明自動識別系統，識別是否有學生在自習，從而決定打開燈的數量和位置等。在一定程度上減少學生作弊，對端正考風有幫助。成績最終的評定以設計和最終作品兩個部分，使成績成為衡量學習態度及學到多少知識的標準，而不是簡單的得到學分的工具。

在工程教育認證背景下，通過幾年來對《檢測與傳感技術》這門課程的探索、教學改革，充分調動了學生學習的積極性，提高了該課程的教學質量。在實踐教學方面，實驗室購進了部分典型的傳感器，可以直接看到內部實物的構造，讓學生有個直觀的認識。在14版大綱中，又增加了具體課程設計內容，確定幾種應用較多且價格相對便宜的傳感器，讓學生在其中自由選題并做成實物，從而引發學生學習興趣及作品完成的成就感。電子技術學科組會繼續努力探索，進一步提高該課程的教學質量。使該專業學生能在學習本課程后，適應一般生產需要，在日常自動檢測技術的應用及設計方面有突出的成績。

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