工程教育專業認證背景下“傳感與檢測技術”課程教學改革探討

謝莉+陶洪峰+楊慧中

摘要：工程教育專業認證是促進我國工程教育改革，提高工程教育質量的重要舉措。在此背景下，本文對自動化專業“傳感與檢測技術”課程的教學改革進行了探討，提出了理論教學、教學方法、實踐教學、考核方式等方面持續改進的一系列方案。

關鍵詞：工程教育；專業認證；傳感與檢測技術；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）52-0094-02

為了深化工程教育改革，提高工程教育質量，促進工程教育的國際互認，以及提升工程技術人才的國際競爭力，我國從2005年開始開展工程教育專業認證試點。2016年6月，中國成為《華盛頓協議》的正式成員，標志著我國的工程教育認證體系得到國際認可。同時，在教育部、財政部關于“十二五”期間實施“本科教學工程”的意見中，明確將建立與國際實質等效的工程、醫學等專業認證體系作為重要建設內容之一。為此，全國各個高校都在積極推進工程教育專業認證工作。僅2016年度，中國工程教育專業認證協會就受理了200個專業的工程教育專業認證申請。江南大學的自動化專業是國家特色專業建設點、江蘇省重點專業和品牌專業，在實施江蘇省卓越工程師教育培養計劃的基礎上，學院和學校層面高度重視，全系師生積極籌備申請2017年度工程教育專業認證。

為了契合工程教育專業認證這個大背景，自動化專業的課程體系和各個專業課程的教學內容、教學方法、考核方式等方面都需要做出較大改革。本文以江南大學自動化專業為例，對工程教育專業認證背景下“傳感與檢測技術”課程的教學改革進行探討。

一、 課程特點及存在問題

“傳感與檢測技術”課程是自動化專業必修的一門專業核心課程，總課時48學時，其中包括8學時的實驗課時。本課程融合了物理學、電子技術、自動控制等多門學科的相關知識，是一門理論性、實踐性非常強的課程。傳統的理論教學通常以傳感器的結構、工作原理、主要特性、測量電路和應用實例為主線，分門別類地對各種傳感器進行介紹。對于缺乏實際應用經驗的本科學生而言，這樣的教學方法顯然過于抽象和枯燥，難以讓學生體會到學習本門課程的重要性和實際意義，不利于激發他們的學習興趣和積極性。另外，作業形式和考核方式過于單一，題目主要為名詞解釋和概念性的簡答。學生在考試前通過死記硬背，也能取得不錯的分數，因此忽略了深層次的理解和綜合應用，在實際工程問題面前束手無策。

二、 教學改革與創新

1.理論教學內容的改革。理論教學在“傳感與檢測技術”課程的教學中占據了重要地位，是學生獲取基本知識和相關理論的必要環節。為了取得良好的教學效果，首先必須根據學生的理論基礎和接受能力選擇一本合適的教材。本系選擇的是東南大學周杏鵬教授主編的《傳感器與檢測技術》。全書共分為3個部分，通過基礎知識篇的講授，讓學生了解傳感器與檢測技術的定義、分類、作用和發展趨勢，掌握誤差分析和處理的基本方法，理解傳感與檢測系統的靜態特性和動態特性的主要參數；通過傳感器技術篇的講授，讓學生掌握常用的結構型傳感器、物性型傳感器、固態傳感器的結構與類型、工作原理和使用特點；通過檢測技術篇的講授，讓學生掌握溫度、壓力、流量和成分等重要過程參數的主要測量原理和方法，理解如何根據被測量的特點及測量要求，正確選擇測量儀表。本門課程的教學內容較多，知識點零散，在章節講述中要注重詳略得當，突出重點、難點內容。例如，在第9章溫度檢測技術中，學習的重點在于熱電阻溫度計和熱電偶溫度計的測溫原理，如何查詢熱電阻、熱電偶的分度表讀取溫度值；難點在于如何處理熱電阻溫度計使用中的引線電阻問題和熱電偶溫度測量中的冷端補償問題，以及如何根據具體的使用環境、測量條件、測量范圍、精度和靈敏度要求等選擇合適的溫度計。而對于光譜輻射測溫計、比色溫度計等輻射式溫度計，不應拘泥于輻射測溫原理的復雜公式推導和講解，而應更多地關注它們的主要優缺點，結合日常生活和工業生產中的實際例子介紹其使用方法和注意事項。

2.教學方法的改革與創新。在“傳感與檢測技術”課程的教學過程中，宜采取多種教學方法相結合的方式，充分發揮教師的主導作用，調動學生的主觀能動性，培養學生獨立思考和解決實際參數檢測問題的能力。以紅外傳感器為例，可首先從它們在紅外報警系統、紅外測溫儀、無損探傷儀、夜視儀等產品上的應用為切入點，引出紅外傳感器的重要作用和地位，激發學生的學習興趣，再引申到紅外傳感器的結構、分類和工作原理上。另外，紅外傳感器的發展日新月異，教材中的知識相對滯后。課堂上可以簡單介紹兩種主流的紅外傳感器模塊，起到拋磚引玉的作用，讓學生在課后搜集更多的相關資料，并隨機抽取一名學生以PPT的形式在下次課堂上做5分鐘的報告，介紹一種紅外傳感器模塊的功能、特性參數、接口電路和工程應用案例等。一方面，可以充分調動學生的主觀積極性，活躍課堂氛圍；另一方面，能夠鍛煉學生的自主學習能力、文獻檢索能力、分析和總結能力，以及口頭表達能力。在章節內容講解完畢后，還可進一步通過紅外測距與超聲波測距的對比，引導學生對紅外傳感器和超聲波傳感器的利與弊進行總結歸納，加深學生對這兩種類型傳感器的理解。最后，在課堂教學中要合理配置傳統板書和多媒體教學，實現優勢互補。對于理論性較強的部分，采取板書的方式更容易吸引學生的注意力，逐步的推導過程也更容易消化吸收。而利用多媒體的圖片、動畫、視頻展現傳感器與檢測系統的結構、特性和典型應用案例，生動、形象的表述能夠讓學生印象深刻，更容易將理論知識與工程應用緊密地聯系起來。

3.實踐教學內容的改革。受實驗室條件限制，“傳感與檢測技術”課程目前只開設了電阻應變片性能實驗、差動變壓器的性能測定、電磁流量計的認識和Pt100熱電阻測溫實驗。利用上述驗證性的實驗，能夠使學生加深對基本理論知識的理解，掌握常用傳感器的實際操作能力。但是，學生只需按照實驗指導書上的步驟，按部就班地接線、測試、記錄數據、完成性能分析和實驗報告等，需要他們創造發揮的部分極其有限。工程教育專業認證注重培養學生利用學科知識分析和解決實際工程問題的能力，這就要求我們在本課程中增加更多的實踐教學內容。為此，考慮增加8學時的設計性和綜合性實驗。例如，給定測量要求和應用場合，讓學生在指定類型的傳感器中選擇其中一種搭建檢測系統，實現參數測量，并進行誤差分析和不確定度評定。也可結合單片機課程，布置學生任選一種傳感器作為信息采集單元，設計制作一個電子作品，主要突出創新性的應用，以增強學生的創新意識，鍛煉學生承擔自動控制系統的研發和實施能力。

4.考核方式的改革與創新。在工程教育專業認證背景下，“傳感與檢測技術”課程的考核重點應為傳感器的綜合應用，不應以基本理論的識記為目的。因此，以期末考試為主的傳統考核方式必須進行改革。首先，將期末考試的形式由閉卷改為開卷，以減輕學生的應試壓力，從而把學習重點放在工程應用能力的提升上?？荚囶}目則以綜合性的設計題為主，考核學生對理論知識的總結、歸納和綜合應用能力。其次，在總評成績中將平時成績的所占比重提高至50%，以加強學生對平時學習的重視程度。平時成績由出勤率（10%）、課堂表現（20%）、課后作業（20%）和實驗成績（50%）四個部分組成。此外，在實踐環節表現特別優異的學生，最高可獲得10分的總評成績附加分，以此激勵學生主動參與實踐創新活動。

三、 結束語

“傳感與檢測技術”課程是一門理論性較強，且與工程實踐聯系緊密的課程。本文從理論教學、教學方法、實踐教學、考核方式等多個方面對該課程的教學改革進行了初步探討。在今后的教學工作中，我們將根據在校學生的學習情況，以及企事業單位和往屆畢業生提供的調查反饋，結合工程教育專業認證對自動化專業學生的培養目標和畢業要求，對本門課程進行持續改進，不斷提高教學質量，培養工程應用型人才。

參考文獻：

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