國家級精品課為引領(lǐng)的傳感測試技術(shù)課程群建設(shè)

李成　樊尚春　錢政　周浩敏

摘 要 依托北航測控技術(shù)與儀器專業(yè)核心課程體系，開展以國家級精品課為引領(lǐng)、以信息流為知識主線的具有航空航天特色的傳感測試技術(shù)課程群建設(shè)，形成“一縱一橫”的課程群知識架構(gòu)，融優(yōu)化教學(xué)資源、強(qiáng)調(diào)交互式探究性課程教學(xué)模式為一體，為本、研一體化人才培養(yǎng)進(jìn)行探索實(shí)踐。

關(guān)鍵詞 國家級精品課；課程群建設(shè)；傳感測試技術(shù)課程群

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）06-0049-04

Abstract In combination with the core course architecture oriented to measurement and control technology and instrumentation specialty of Beihang University， a core course group of sensor test technology is constructed. The course group， featuring aerospace sensor technologies and applications， is guided by a national excellent course and is arranged in terms of information flow-based knowledge context. The knowledge architecture is presented according to the depth and the width of the knowledge relationship between courses. Thus the valuable teaching experience is achieved by optimizing teaching resources， focusing on an interactive inquiry course teaching， which contributes to the integration of undergraduates and graduates.

Key words national excellent course； course group construction； course group of sensor test technology

1 前言

20世紀(jì)八九十年代以來，世界發(fā)達(dá)國家為取得經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和國家經(jīng)濟(jì)、政治等綜合實(shí)力的增強(qiáng)，掀起了新一輪高等教育發(fā)展趨勢及國際化浪潮[1]，如美國“2061”計(jì)劃、俄羅斯“振興俄羅斯”行動、德國“頂尖大學(xué)”計(jì)劃、日本COE計(jì)劃、韓國KB21計(jì)劃、新加坡“卓越大學(xué)計(jì)劃”等。

經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐，我國在高等教育方面也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。2010年制定的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》提出，到2020年，中國要建成一批國際知名、有特色高水平高等學(xué)校，若干所大學(xué)達(dá)到或接近世界一流大學(xué)水平。通過對國內(nèi)外取得重大創(chuàng)新成果的高層次人才素質(zhì)的分析和自身人才培養(yǎng)過程的實(shí)踐可知，工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ω邔哟蝿?chuàng)新型人才的基本要求是：能夠了解與掌握國際前沿科學(xué)技術(shù)動態(tài)，提出原創(chuàng)性的理論與方法，并能將其付諸于工程實(shí)踐，服務(wù)于國家的重大需求[2]。

因此，推進(jìn)高等教育改革，提高教育質(zhì)量，成為擺在教育界、企業(yè)界、科技界面前的當(dāng)務(wù)之急。尤其是課程建設(shè)與改革是高等學(xué)校提高教學(xué)質(zhì)量的核心和關(guān)鍵，而課程群建設(shè)是高等院校課程建設(shè)與改革的一個新發(fā)展趨勢，是推動高校專業(yè)課程的優(yōu)化整合，深化課程改革以及各種教學(xué)資源的優(yōu)化配置的重要手段[3]。

作為測試測量領(lǐng)域唯一的本科專業(yè)，測控技術(shù)與儀器已發(fā)展成為當(dāng)今信息科學(xué)領(lǐng)域的重要分支，具有寬口徑、理論知識廣泛、工程性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，結(jié)合北航測控技術(shù)與儀器專業(yè)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，以具有課程建設(shè)優(yōu)勢的國家級精品課“傳感器技術(shù)及應(yīng)用”為引領(lǐng)，構(gòu)建傳感測試技術(shù)課程群，開展以“教學(xué)指導(dǎo)—教學(xué)建設(shè)—過程管理—課后評估與績效延展”為主線的特色建設(shè)。

2 課程群的架構(gòu)

北航測控技術(shù)與儀器專業(yè)以航空航天為特色，以系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為主線，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、學(xué)科交叉、系統(tǒng)集成，注重將工程實(shí)際引入課程教學(xué)，鼓勵本科生參與工程科研項(xiàng)目，以形成有特色的本科生、研究生一體化培養(yǎng)模式。圍繞“信息流”的知識主線，組建了以國家級精品課負(fù)責(zé)人牽頭的，由5位教授和5位副教授組成的學(xué)科、科研、教學(xué)、管理“四合一”團(tuán)隊(duì)，且成員具有“一人多課”和“多人一課”的特點(diǎn)，并逐步形成圖1所示的基于本科核心課程、面向本研培養(yǎng)的“一縱一橫”式傳感測試技術(shù)課程群。

1）在縱向上，以“傳感器工作機(jī)理—現(xiàn)代傳感技術(shù)—微機(jī)械傳感系統(tǒng)—MEMS傳感系統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”為主線，實(shí)施知識內(nèi)容向信息獲取的縱深發(fā)展，使學(xué)生加深對傳感器敏感機(jī)理、理論模型與優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容的理解，便于學(xué)生掌握現(xiàn)代傳感技術(shù)，了解前沿發(fā)展。

2）在橫向上，以“信息獲取—數(shù)據(jù)采集—信號分析——數(shù)據(jù)處理—系統(tǒng)應(yīng)用”為主線，實(shí)施知識內(nèi)容沿信息流展開，使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)，形成對復(fù)雜問題的系統(tǒng)分析與綜合處理的能力。

3 課程群建設(shè)的探索實(shí)踐

融工程應(yīng)用與學(xué)術(shù)能力的課堂教學(xué) 通過對課程群中各知識模塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)與整體優(yōu)化，梳理以信息獲取→知識交叉→航空航天測控應(yīng)用為主線的課程間承接關(guān)系，如圖2所示。在教學(xué)過程中對提高課堂教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行知識性、學(xué)術(shù)性與應(yīng)用性的探索實(shí)踐。以傳感器課程為例：

1）課程體系上，注重課程群知識鏈條中“信息獲取源頭”的作用，精選反映與國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)（特別是航空航天領(lǐng)域）相關(guān)的傳感測試技術(shù)，突出其在信息獲取、信號檢測、誤差分析等方面的重要作用；

2）課程內(nèi)容上，將科研項(xiàng)目形成的研究成果及時轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)例，為強(qiáng)調(diào)課程的學(xué)術(shù)性，從工程應(yīng)用中凝練科學(xué)問題，并探討歷屆諾貝爾物理學(xué)獎與傳感器技術(shù)、潛在工程應(yīng)用之間的關(guān)系；

3）課程目標(biāo)上，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性和應(yīng)用性，將生活中的科學(xué)問題引入教學(xué)案例，具體表現(xiàn)為基于問題引導(dǎo)和任務(wù)驅(qū)動的探究性教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生綜合問題分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程語言表達(dá)等多方面能力；

4）課程組織上，注重在“學(xué)”中“興趣啟發(fā)”與“被動激勵”相結(jié)合的教學(xué)手段，強(qiáng)調(diào)“Why—What—How”的課程學(xué)習(xí)與科研方法的啟發(fā)，探索以教改項(xiàng)目導(dǎo)引的多元課程教學(xué)模式。

融“基礎(chǔ)性、前沿性、應(yīng)用性”的教學(xué)資源 目前知識型、應(yīng)用型學(xué)科體系與灌輸式培養(yǎng)方法之間存在課程與教法矛盾，且課程群內(nèi)的課程與其他課程具有一定的承接關(guān)系，需對教學(xué)資源進(jìn)行整合與協(xié)同建設(shè)[4]。以“信息流”為知識主線，構(gòu)建如圖3所示的融“基礎(chǔ)性、前沿性、應(yīng)用性”的教學(xué)資源，通過“教學(xué)課件、習(xí)題作業(yè)、教學(xué)案例”+“設(shè)計(jì)性選題、承擔(dān)的科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為開放性問題”+“拓展資源”，實(shí)施案例式、交互式、探究式的課程教學(xué)。并依托教學(xué)資源，在小班化教學(xué)中輔以“問題引導(dǎo)課堂教學(xué)”，開展面向問題的探究式教學(xué)，通過貫穿“啟發(fā)式”和“滲透式”教學(xué)方法，組織學(xué)生就某個主題開展討論，使相關(guān)課程的知識與問題緊密結(jié)合在一起。而且，結(jié)合課堂討論、習(xí)題作業(yè)、試題解析等形式，考查學(xué)生對已修知識的掌握程度，并記入平時成績。

多層次實(shí)驗(yàn)實(shí)踐 將實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入理論課程的教學(xué)中，已成為培養(yǎng)“高素質(zhì)、高層次、多樣化”人才的有效途徑，也是充分提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)與創(chuàng)新能力的必經(jīng)之路。

1）實(shí)驗(yàn)與課程的配合。為本科生提供大量實(shí)驗(yàn)以加強(qiáng)相關(guān)理論知識的掌握和運(yùn)用，如“傳感器技術(shù)及應(yīng)用”（6學(xué)時）、“信號分析與處理”（4學(xué)時）、“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”（4學(xué)時）、“慣性器件原理”（6學(xué)時）、“計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)”（4學(xué)時）、“航空航天測試系統(tǒng)”（6學(xué)時）等。同時，增設(shè)儀器光電綜合實(shí)驗(yàn)，注重學(xué)生光、機(jī)、電、算、控的綜合實(shí)踐，并增加自主設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在形式上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際狀況，按小組的形式開展實(shí)驗(yàn)。通過上述實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供一個綜合應(yīng)用傳感器、數(shù)據(jù)采集、信號處理、誤差分析等知識的實(shí)踐平臺，實(shí)現(xiàn)“動手”與“動腦”的有機(jī)結(jié)合。

2）科研成果向教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的轉(zhuǎn)化。結(jié)合“精密光機(jī)電一體化技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、“慣性技術(shù)”國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及“航空航天先進(jìn)傳感技術(shù)”教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的科研優(yōu)勢，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融入完成的國家級科研項(xiàng)目形成的科研成果和學(xué)科建設(shè)形成的教學(xué)條件與能力，創(chuàng)建“信號發(fā)生—信息獲取—信息傳輸—信息處理”先進(jìn)測試技術(shù)綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，如圖4所示。該平臺融合了模塊化設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，既可開設(shè)基于通用測控系統(tǒng)的傳感器（溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)）性能標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，也可開設(shè)基于遠(yuǎn)程綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境的提高類和綜合類實(shí)驗(yàn)。

3）多渠道課外科技實(shí)踐。在繼續(xù)保持教學(xué)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的前提下，強(qiáng)調(diào)參與科技項(xiàng)目培養(yǎng)實(shí)踐能力。教學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞傳感測試技術(shù)，結(jié)合學(xué)生興趣愛好與教師的科研方向，為本科生提供提前進(jìn)實(shí)驗(yàn)室條件。通過構(gòu)建“責(zé)任教授—主講教師—研究生—本科生”的“金字塔”型培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)其文獻(xiàn)調(diào)研、科學(xué)問題凝練、仿真分析、實(shí)驗(yàn)測試等能力。同時，為本科生參加課外科技活動提供實(shí)驗(yàn)條件和技術(shù)支持，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)課程知識自主提出課題，開展課外科技實(shí)踐，如大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃、“馮如杯”、國家創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、中國（國際）傳感器創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、本領(lǐng)域國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議等。

多角度自我評價反饋 本科生培養(yǎng)質(zhì)量的優(yōu)劣與諸如教師自身知識水平、作為受教主體的學(xué)生的知識基礎(chǔ)、教學(xué)內(nèi)容的選取及組織、教學(xué)方法的采用、可實(shí)施的教學(xué)與實(shí)踐條件等多種因素有關(guān)[5]。一方面，引入“教務(wù)部門教學(xué)安排”以外的教學(xué)過程的概念，與學(xué)生長期保持聯(lián)系；另一方面，通過與國內(nèi)外同行研討、與學(xué)生調(diào)研及與企業(yè)交流等方式，建立教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)質(zhì)量的自我評價機(jī)制。

1）授課內(nèi)容上，對課程所涉及的各要素進(jìn)一步論證，特別聘請國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜抑鹨贿M(jìn)行評審，逐一完善。同時，課堂教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步整合，反映學(xué)科與本課程自身特色。

2）教學(xué)反饋上，注意“教學(xué)過程”的延伸，就課程建設(shè)，定期征求、咨詢、傾聽國內(nèi)外同行、一線工程技術(shù)人員、畢業(yè)生等對課程建設(shè)的建議與意見。

3）教學(xué)實(shí)驗(yàn)上，關(guān)注學(xué)生分析問題、動手實(shí)踐解決問題的能力培養(yǎng)，注重實(shí)驗(yàn)選題與工程應(yīng)用相結(jié)合，實(shí)施彈性考核機(jī)制。

4）評價形式上，以專家評價、教學(xué)考核、學(xué)生反饋和用人單位反饋等多種形式對培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行綜合分析。

4 結(jié)語

結(jié)合北航測控技術(shù)與儀器本科專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)，構(gòu)建教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，借鑒國家級精品課建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，開展課程群建設(shè)的系列探索與實(shí)踐，形成“一縱一橫”的課程架構(gòu)，強(qiáng)調(diào)交互教與學(xué)的探究型課程教學(xué)模式。實(shí)踐證明，本團(tuán)隊(duì)取得一些階段性的結(jié)果，為本研一體人才培養(yǎng)做出推動作用。

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