新工科背景下自動檢測技術課程教學改革與教材建設*

張青春 紀劍祥 陳云（淮陰工學院；江蘇紅光儀表廠有限公司）

一 概述

新工科建設的核心內涵是“以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才”[1]。以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展，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新[2]。

自動檢測技術課程是我校電氣工程及自動化、電子信息、機電工程、自動化、測控技術與儀器、物聯網工程等專業重要的專業基礎課，課程歸口自動化學院測控系。自動檢測技術課程教學要求系統性、實用性與先進性相結合，理論與實踐相交融，既要注重傳統知識的講授，又要兼顧新技術、新成果的應用。為順應新工科建設和工程教育認證的需要，我們廣泛開展校企業合作，進行自動檢測技術校級精品課程建設，新編《傳感器與自動檢測技術》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 教學內容的整體優化

新工科建設需要將產業和技術的最新發展、行業對人才培養的最新要求引入教學過程，更新教學內容和課程體系。教學內容的選擇應該結合工科專業特色，突出基礎和重點，強化應用案例。注重理論與實踐、技術與應用的有機統一，案例選用應充分考慮實用性、先進性、系統性和擴展性，便于學生進行系統綜合設計、課程設計、畢業設計和創新實踐訓練時參考，培養學生的創新創業能力。

優化后的自動檢測技術課程體系分為檢測技術基礎、傳感器技術和自動檢測系統三大模塊。檢測技術基礎模塊主要介紹傳感器與檢測技術基礎、誤差理論和數據處理；傳感器技術模塊分別介紹溫度、力學、聲波、磁敏、光電、氣敏和濕敏等各類傳感器的原理、結構、性能及其測量電路；自動檢測技術模塊主要介紹虛擬儀器、無線傳感器網絡與物聯網、自動檢測系統。內容組織合理，內容安排符合學習規律，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，創新工程教育方式與手段。摒棄傳統的滿堂灌教學方式，逐步過渡到案例分析式、探究式、翻轉課堂等教學法，充分激發學生的學習興趣和潛能，推動本科教學從“教的好”向“學的好”轉變。

案例分析對于提高學生的學習興趣和效率有著至關重要的作用，案例應選擇學生熟悉的生活和專業問題。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用實例的教學。

探究式教學法能讓學生通過應用傳感器技術的基本原理，結合測量電路和微處理器，進行測量系統的設計，掌握系統設計的方法。如進行火災報警、環境監測、橋梁安全監測等系統設計，不僅需要掌握自動檢測技術課程相關知識，而且需要綜合應用物聯網、虛擬儀器、單片機等技術，培養學生創新創業技能。

翻轉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，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，采用創作專題PPT、視頻、微課等教學手段，在網絡課堂上及時發布，最大限度發揮網絡課堂的作用。

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，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，也為教師持續改進教學工作提供參考，新教學形勢下的評價應該是過程化、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做法，現采用多種形式相結合的課程評價方法。將課堂提問、網絡課堂訪問與討論、作業、實驗報告等教學過程環節納入平時成績考核范圍，合理設置各項的權重，明確具體要求；在此基礎上，增加1～2次階段性考試，采用靈活的考核方式，可選擇在網絡課堂進行，不占用有限的課堂教學時間。課程結束后，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改進的有效機制，可以及時掌握學生的學習效果，充分調動學生學習的主動性，推動人才培養質量不斷提升。

三 立體化教學資源的應用

1 在線網絡課堂

依托學校的泛亞網絡課堂平臺，建成了自動檢測技術精品課程網絡課堂。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、課程設計任務書等課程公共資源資料齊全，已全部上網，供教學參考；按章節制作多媒體課件，根據教學大綱供教師和學生選用；按章節知識點制作MOOC視頻，圖文并茂，內容翔實，重點、難點突出，部分視頻體現了產學合作協同育人的最新成果，作為課程教學的知識拓展和延伸。建成完整的習題庫、作業庫和試卷庫，供學生復習時參考。

2 創新拓展教學資源

圍繞無線傳感網與物聯網應用技術建立了多個專題創作，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新項目；提供了參考教材、參考期刊和網站網址的鏈接，方便學生了解前沿技術和專業領域的發展動態；提供多個虛擬仿真實驗項目，結合課堂理論教學，進行虛擬仿真演示，加深對課程章節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用案例和全國優秀畢業設計案例資料匯編，增強學生自主學習能力。

3 教學管理

應用網絡課堂發布通知、發布作業、發布階段性考試，網站內容及時更新；

學生在網上規定的時間段完成作業和階段性考試并按時提交，教師網上評閱作業、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、測試、訪問情況自動保存和統計，為評價學習效果提供依據；利用網絡課堂可實現在線討論和答疑。

四 教材建設的特色與創新

教材在保證課程的基本理論、基本方法和基本技能訓練的傳統內容的基礎上，在內容闡述上賦予新技術、新方法和新應用，注重最新科研成果在課程中的滲透，結合專業和學科特點，突出應用性，具有一定學術價值。主要特色與創新體現在如下幾個方面。

1 精選教學內容，融入新技術

內容的選取根據我國當前工業生產及科研應用的實際出發，以信息的傳感、轉換、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、結構組成、性能及其測量電路。既介紹傳統的傳感器，也介紹新型傳感器、集成傳感器，還介紹了虛擬儀器、無線傳感網絡與物聯網等新技術。

2 采用模塊化結構，符合學習規律

本教材共分為三大模塊。第1-2章為檢測技術基礎模塊，介紹傳感器與檢測技術基礎、誤差理論和數據處理；第3-8章為傳感器技術模塊，介紹各類傳感器原理及應用；第9-11章為自動檢測技術模塊，介紹虛擬儀器、無線傳感器網絡與物聯網、自動檢測系統。教材編寫體系創新，內容組織合理，內容安排符合學習規律，邏輯性強，有利于教學。教材中重點內容突出、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容多課時少的問題。

3 注重案例教學，強化成果應用

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

4 創新課程體系，增強實用性

區別于傳統教材按工作原理分章的方法，本教材傳感器技術部分采用按被測量（輸入量）分章，進行傳感器原理及應用技術的講解，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，構建了全新的課程教材體系。

總之，根據新工科建設和工程教育認證的要求，結合自動檢測技術課程教學實踐，闡述了在課程教學內容、教學方式和課程評價等方面的改革；依托網絡課堂的課程建設成果，闡述立體化教學資源的應用和成效；圍繞新編的《傳感器與自動檢測技術》“十三五”江蘇省重點教材建設，重點闡述了教材的特色和創新點。通過課程建設和改革，增強了學生學習興趣和自主性，提升了創新創業人才的培養質量，促進了專業建設和學科建設。