新工科背景下自動檢測技術(shù)課程教學改革與教材建設(shè)

張青春 紀劍祥 陳云

[摘 要] 為順應(yīng)新工科建設(shè)的需要，根據(jù)多年來的教學實踐和校級精品課程建設(shè)，對教學內(nèi)容、教學方式進行了改革，并重新編寫了教材。本文詳細介紹了改革后自動檢測技術(shù)課程的教學內(nèi)容、教學方式和新編教材的特色。

[關(guān)鍵詞] 新工科；自動檢測技術(shù)；教學改革；教材建設(shè)

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2018） 08-0092-02

一 概述

新工科建設(shè)的核心內(nèi)涵是“以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才”[1]。以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新[2]。

自動檢測技術(shù)課程是我校電氣工程及自動化、電子信息、機電工程、自動化、測控技術(shù)與儀器、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程歸口自動化學院測控系。自動檢測技術(shù)課程教學要求系統(tǒng)性、實用性與先進性相結(jié)合，理論與實踐相交融，既要注重傳統(tǒng)知識的講授，又要兼顧新技術(shù)、新成果的應(yīng)用。為順應(yīng)新工科建設(shè)和工程教育認證的需要，我們廣泛開展校企業(yè)合作，進行自動檢測技術(shù)校級精品課程建設(shè)，新編《傳感器與自動檢測技術(shù)》教材獲批“十三五”江蘇省高等學校重點教材。

二 課程的教學改革

1 教學內(nèi)容的整體優(yōu)化

新工科建設(shè)需要將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展、行業(yè)對人才培養(yǎng)的最新要求引入教學過程，更新教學內(nèi)容和課程體系。教學內(nèi)容的選擇應(yīng)該結(jié)合工科專業(yè)特色，突出基礎(chǔ)和重點，強化應(yīng)用案例。注重理論與實踐、技術(shù)與應(yīng)用的有機統(tǒng)一，案例選用應(yīng)充分考慮實用性、先進性、系統(tǒng)性和擴展性，便于學生進行系統(tǒng)綜合設(shè)計、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新實踐訓(xùn)練時參考，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

優(yōu)化后的自動檢測技術(shù)課程體系分為檢測技術(shù)基礎(chǔ)、傳感器技術(shù)和自動檢測系統(tǒng)三大模塊。檢測技術(shù)基礎(chǔ)模塊主要介紹傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)、誤差理論和數(shù)據(jù)處理；傳感器技術(shù)模塊分別介紹溫度、力學、聲波、磁敏、光電、氣敏和濕敏等各類傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、性能及其測量電路；自動檢測技術(shù)模塊主要介紹虛擬儀器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)、自動檢測系統(tǒng)。內(nèi)容組織合理，內(nèi)容安排符合學習規(guī)律，邏輯性強，有利于教學。

2 教學方式的多樣化

將學生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段。摒棄傳統(tǒng)的滿堂灌教學方式，逐步過渡到案例分析式、探究式、翻轉(zhuǎn)課堂等教學法，充分激發(fā)學生的學習興趣和潛能，推動本科教學從“教的好”向“學的好”轉(zhuǎn)變。

案例分析對于提高學生的學習興趣和效率有著至關(guān)重要的作用，案例應(yīng)選擇學生熟悉的生活和專業(yè)問題。將“智能手機和全自動洗衣機所使用的傳感器及其功能”、“為何使用聽手機長時間通話會傷害大腦”等問題引人課堂教學中，在課程各章中強化應(yīng)用實例的教學。

探究式教學法能讓學生通過應(yīng)用傳感器技術(shù)的基本原理，結(jié)合測量電路和微處理器，進行測量系統(tǒng)的設(shè)計，掌握系統(tǒng)設(shè)計的方法。如進行火災(zāi)報警、環(huán)境監(jiān)測、橋梁安全監(jiān)測等系統(tǒng)設(shè)計，不僅需要掌握自動檢測技術(shù)課程相關(guān)知識，而且需要綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、虛擬儀器、單片機等技術(shù)，培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能。

翻轉(zhuǎn)課堂法是一種混合學習形式，學生通過手機、PC平臺課前觀看教師預(yù)先做好的教學視頻，并且在課堂上和教師面對面交流、討論和完成作業(yè)，可以利用有限的課時增強師生之間的教學互動[3]。對于拓展的前沿知識，采用創(chuàng)作專題PPT、視頻、微課等教學手段，在網(wǎng)絡(luò)課堂上及時發(fā)布，最大限度發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課堂的作用。

在教學的過程中，教師要改變教學觀念，針對不同的教學內(nèi)容采用不同的教學手段。以學生為主體，弱化教師的作用，教師參與學生學習過程并進行必要的指導(dǎo)，形成以學習者為中心的工程教育模式，從而提高學生的綜合創(chuàng)新能力。

3 課程評價的過程化

課程評價是對學生學習的一種價值判斷，也為教師持續(xù)改進教學工作提供參考，新教學形勢下的評價應(yīng)該是過程化、多方面的，才能真正反映出每個學生的實際學習情況。注重學生在每個學習階段學習結(jié)果，因材施教才是課程評價的實際意義。

在課程評價的過程中，改變了平時成績+期終考試成績的常規(guī)做法，現(xiàn)采用多種形式相結(jié)合的課程評價方法。將課堂提問、網(wǎng)絡(luò)課堂訪問與討論、作業(yè)、實驗報告等教學過程環(huán)節(jié)納入平時成績考核范圍，合理設(shè)置各項的權(quán)重，明確具體要求；在此基礎(chǔ)上，增加1～2次階段性考試，采用靈活的考核方式，可選擇在網(wǎng)絡(luò)課堂進行，不占用有限的課堂教學時間。課程結(jié)束后，按30%平時成績+30%階段性考試+40%期終考試，評定學生的實際成績。通過課程評價的過程化改革，建立及時反饋和持續(xù)改進的有效機制，可以及時掌握學生的學習效果，充分調(diào)動學生學習的主動性，推動人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提升。

三 立體化教學資源的應(yīng)用

1 在線網(wǎng)絡(luò)課堂

依托學校的泛亞網(wǎng)絡(luò)課堂平臺，建成了自動檢測技術(shù)精品課程網(wǎng)絡(luò)課堂。課程介紹詳細、課程體系及學習要求明確；課程教學大綱、教學進度表、理論課程教案、課程設(shè)計任務(wù)書等課程公共資源資料齊全，已全部上網(wǎng)，供教學參考；按章節(jié)制作多媒體課件，根據(jù)教學大綱供教師和學生選用；按章節(jié)知識點制作MOOC視頻，圖文并茂，內(nèi)容翔實，重點、難點突出，部分視頻體現(xiàn)了產(chǎn)學合作協(xié)同育人的最新成果，作為課程教學的知識拓展和延伸。建成完整的習題庫、作業(yè)庫和試卷庫，供學生復(fù)習時參考。

2 創(chuàng)新拓展教學資源

圍繞無線傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)建立了多個專題創(chuàng)作，成果均來源于教學團隊成員科研項目、本科生和研究生的創(chuàng)新項目；提供了參考教材、參考期刊和網(wǎng)站網(wǎng)址的鏈接，方便學生了解前沿技術(shù)和專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)；提供多個虛擬仿真實驗項目，結(jié)合課堂理論教學，進行虛擬仿真演示，加深對課程章節(jié)傳感器特性和工作原理的理解，強化傳感器的實用性；提供了多個傳感器應(yīng)用案例和全國優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計案例資料匯編，增強學生自主學習能力。

3 教學管理

應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)課堂發(fā)布通知、發(fā)布作業(yè)、發(fā)布階段性考試，網(wǎng)站內(nèi)容及時更新；

學生在網(wǎng)上規(guī)定的時間段完成作業(yè)和階段性考試并按時提交，教師網(wǎng)上評閱作業(yè)、試卷，成績自動生成和保存；教學檔案及過程材料自動保留，學生學習記錄、作業(yè)、測試、訪問情況自動保存和統(tǒng)計，為評價學習效果提供依據(jù)；利用網(wǎng)絡(luò)課堂可實現(xiàn)在線討論和答疑。

四 教材建設(shè)的特色與創(chuàng)新

教材在保證課程的基本理論、基本方法和基本技能訓(xùn)練的傳統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，在內(nèi)容闡述上賦予新技術(shù)、新方法和新應(yīng)用，注重最新科研成果在課程中的滲透，結(jié)合專業(yè)和學科特點，突出應(yīng)用性，具有一定學術(shù)價值。主要特色與創(chuàng)新體現(xiàn)在如下幾個方面。

1 精選教學內(nèi)容，融入新技術(shù)

內(nèi)容的選取根據(jù)我國當前工業(yè)生產(chǎn)及科研應(yīng)用的實際出發(fā)，以信息的傳感、轉(zhuǎn)換、處理為核心，從基本概念入手，分別介紹各類傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、性能及其測量電路。既介紹傳統(tǒng)的傳感器，也介紹新型傳感器、集成傳感器，還介紹了虛擬儀器、無線傳感網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)。

2 采用模塊化結(jié)構(gòu)，符合學習規(guī)律

本教材共分為三大模塊。第1-2章為檢測技術(shù)基礎(chǔ)模塊，介紹傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)、誤差理論和數(shù)據(jù)處理；第3-8章為傳感器技術(shù)模塊，介紹各類傳感器原理及應(yīng)用；第9-11章為自動檢測技術(shù)模塊，介紹虛擬儀器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)、自動檢測系統(tǒng)。教材編寫體系創(chuàng)新，內(nèi)容組織合理，內(nèi)容安排符合學習規(guī)律，邏輯性強，有利于教學。教材中重點內(nèi)容突出、難點得到分解，便于初學者理解和掌握，較好地處理了本課程內(nèi)容多課時少的問題。

3 注重案例教學，強化成果應(yīng)用

第3～8章介紹傳感器原理及應(yīng)用，各章均安排了典型應(yīng)用部分，針對不同類型的傳感器給出應(yīng)用實例；第11章自動檢測系統(tǒng)，給出了研究團隊近年來在自動檢測技術(shù)、虛擬儀器和物聯(lián)網(wǎng)方面的多個研究成果案例，供讀者在進行相關(guān)自動檢測系統(tǒng)設(shè)計時參考。

4 創(chuàng)新課程體系，增強實用性

區(qū)別于傳統(tǒng)教材按工作原理分章的方法，本教材傳感器技術(shù)部分采用按被測量（輸入量）分章，進行傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)的講解，有利于學生及使用者對傳感器進行比較、選型，突出了教材的實用性，構(gòu)建了全新的課程教材體系。

總之，根據(jù)新工科建設(shè)和工程教育認證的要求，結(jié)合自動檢測技術(shù)課程教學實踐，闡述了在課程教學內(nèi)容、教學方式和課程評價等方面的改革；依托網(wǎng)絡(luò)課堂的課程建設(shè)成果，闡述立體化教學資源的應(yīng)用和成效；圍繞新編的《傳感器與自動檢測技術(shù)》“十三五”江蘇省重點教材建設(shè)，重點闡述了教材的特色和創(chuàng)新點。通過課程建設(shè)和改革，增強了學生學習興趣和自主性，提升了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，促進了專業(yè)建設(shè)和學科建設(shè)。

參考文獻

[1]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（03）.

[2]黃婷，黃原.“新工科”背景下通信原理的課程優(yōu)化[J].價值工程，2018（01）.

[3]米雁.新工科背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學改革[J].學園，2017（22）.