學生工程素質(zhì)的培養(yǎng)在《傳感器原理及應用》系列課程教改中的實踐

張敏

摘 要：地方本科院校《傳感器原理及應用》系列課程的教學團隊，依據(jù)高等教育的教育目標，結合自身新版本科專業(yè)培養(yǎng)方案的制訂，根據(jù)課程的教學要求和教學資源特點，從課堂理論教學的教學內(nèi)容與組織形式，到實踐教學的各個環(huán)節(jié)的設計與實施，都是以培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)為中心，積極探討、廣泛采用工程實訓教學法，以達到鍛煉、提高學生工程實踐能力的教學改革目標。

關鍵詞：傳感器原理系列課程 工程素質(zhì)培養(yǎng) 教學改革與實踐 工程實訓教學法

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（a）-0037-02

《傳感器原理及應用》系列課程是測控、自動化、電子信息工程、計算機應用等專業(yè)的專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎課，課程內(nèi)容豐富，各章節(jié)內(nèi)容獨立性較強，應用、涉及的場合、領域十分廣泛，理論性和實踐性都很強。通過本課程的學習，應使學生對各類傳感器的工作原理、功能特性和應用范圍有一定的了解，能通過選擇合適的傳感、檢測器件和檢測方法，提出實際傳感檢測系統(tǒng)的較合理的設計方案。

1 現(xiàn)狀分析

在湖南理工學院2010版本科專業(yè)培養(yǎng)方案新一輪的制訂中，《傳感器原理及檢測技術》課程成為信息與通信工程學院自動化專業(yè)檢測技術與儀表方向（新設置的專業(yè)方向）學生的一門重要的專業(yè)必修課，同時《傳感器原理及應用》課程也成為學院信息工程、電子信息工程專業(yè)、電子信息類實驗班學生的一門重要的專業(yè)方向限選課程，使得本系列課程成為學院教學涉及學生人數(shù)眾多，對各專業(yè)方向支撐要求較高的課程。且開課時間均安排在大學三四年級，從培養(yǎng)學生專業(yè)素質(zhì)過程來看，課程的授課對象正處于從學習基礎理論知識階段轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)技能形成階段，若能在本課程的教學過程中，以學生的工程素質(zhì)培養(yǎng)為中心，進行合理的教學設計，將對學生工程實踐能力的培養(yǎng)和逐步形成起到關鍵的促進作用。

在以往的教學模式中，傳感器原理系列課程主要以課堂理論講解為主，在傳感器技術發(fā)展迅猛的現(xiàn)今，這對學生創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)越來越突顯局限性。目前由于學校部分院系合并、教學資源的整合建設，信息學院《傳感器原理及應用》系列課程的實驗在機械學院傳感器技術實驗分室開設，現(xiàn)有CSY型傳感器實驗儀二十臺，實驗設備臺目數(shù)較少，以往開設的實驗也多為驗證性、小型綜合性實驗，難以滿足現(xiàn)在課程建設對實踐教學的要求。

2 教改內(nèi)容和具體實施

2.1 教學理念更新

在高等教育大眾化的背景之下，作為一所地方本科院校，教育目標也逐漸定位為培養(yǎng)“寬、厚、廣”型的實踐應用人才。為此，在課程教學中需及時調(diào)整教學理念，強化實踐教學環(huán)節(jié)，讓學生在實驗、實訓中，充分掌握課堂所學理論，逐步培養(yǎng)學生解決實際工程問題的思維能力和實踐能力。

2.2 整合教學內(nèi)容

在高校教育教學改革的大力推行和學校專業(yè)培養(yǎng)方案的最新調(diào)整下，傳感器原理系列課程的總體教學學時壓縮，但教學內(nèi)容卻需要不斷更新、豐富以順應新技術、新材料的出現(xiàn)。目前結合各專業(yè)具體需求和教學的具體實施，課程教學團隊選擇了以功能分類編寫的、有較寬專業(yè)覆蓋面和一定理論深度的“十一五”國家級規(guī)劃教材《傳感器原理及工程應用》，且在教學過程中，充分考慮各專業(yè)本課程的教學計劃和要求，經(jīng)過教學團隊教師的認真研討，對教學內(nèi)容進行了適當整合、更新，力求在規(guī)定的教學學時內(nèi)既完成課程計劃要求的基本教學內(nèi)容，又能將傳感器技術的最新動向、成果反映在課堂教學中。

2.3 改革教學方法

課程教學質(zhì)量的提高和“培養(yǎng)學生工程素質(zhì)”教學效果的顯現(xiàn)，關鍵在于教學過程的精心設計和教學方法的改進凝練。我們除繼續(xù)采用多媒體課件結合傳統(tǒng)板書的教學方式外，大力融合實物教學法，在課堂上給同學們展示一些傳感器實物、歷屆學生在課程設計和畢業(yè)設計中制作完成的傳感檢測系統(tǒng)實物等，以加深學生對本課程到底學什么、做什么的認識，提高學習積極性。同時，在教學中充分利用仿真軟件（如multisim、Labview等），變復雜抽象的問題為簡單直觀，易于學生理解、掌握。

如何在教學過程中有效地對學生進行工程素質(zhì)的培養(yǎng)成為此次課程教改的重點，我們經(jīng)過廣泛探討、認真研究和積極實踐，將在工程實踐過程中為實現(xiàn)工程目標而經(jīng)常采用的任務驅(qū)動和合作探究方式應用到教學實踐中來，凝練形成了在若干個由教學內(nèi)容分解而成的工程任務的驅(qū)動下，學生自主分組合作，共同尋求實現(xiàn)方案，并于課堂上在老師的指導下集體對方案進行評估的工程實訓教學法。以溫度或濕度檢測的教學為例，針對學生興趣及結合實際應用價值，可給出題目為設計一個給定環(huán)境（如圖書館、蔬菜種植大棚等）的溫度或濕度檢測系統(tǒng)的工程任務，根據(jù)系統(tǒng)的應用范圍和系統(tǒng)的技術參數(shù)指標等，要求學生從檢測原理、檢測方法、傳感器選型、外圍電路設計、性能指標、工程造價與安裝維護等各設計分項進行設計和論證。學生在工程任務的驅(qū)動下，自行形成若干設計團隊，各團隊學生又可在總工程任務中，根據(jù)自身特長和興趣，以個人或分小組的形式，選擇完成一個或多個設計分項，也可以多小組選同一設計分項，但需分別形成設計方案。在教師必要的引導下，團隊成員為實現(xiàn)工程任務進行的資料檢索、提出和初步論證設計方案、撰寫設計論文等均以團隊成員分工合作、集體探究的方式在課外時間完成。最后在課堂上，每個團隊就自己提出的系統(tǒng)設計方案進行答辯，教師與其他團隊學生一起針對各方案進行討論與評估，尋求系統(tǒng)的最佳設計方案。這種工程實訓教學法始終基于教學內(nèi)容，圍繞工程任務最佳實現(xiàn)的主線進行，在教與學的過程中突出了以學生為主體、以工程為目標的教學思想，可調(diào)動學生學習本課程的主動性，學生的工程實踐素質(zhì)也在工程任務的驅(qū)動、實現(xiàn)過程中得到極大的鍛煉和培養(yǎng)。

另外，為進一步充實工程實訓教學法，把團隊教師參與的有關的科研項目引入到課程教學之中，在學院的學生創(chuàng)新基地和一些學科實驗室中，積極創(chuàng)造條件讓有能力有興趣的同學在教師引導下直接參與工程項目研究，更加充分地鍛煉、提高學生的工程實踐能力。

2.4 強化實踐訓練

針對課程實踐性很強的特點，進一步完善實驗教學內(nèi)容，提高實驗課質(zhì)量，合理設計、加強實踐實訓環(huán)節(jié)，既是保證、提高本課程教學質(zhì)量的重要手段，也是培養(yǎng)學生工程實踐素質(zhì)的重要途徑。由于實驗室設備的限制，以前本課程開設的大部分都是驗證性實驗，同學們自主研究、設計的空間很小，實驗效果不好。為此課程教學團隊在盡量多爭取學校建設經(jīng)費投入的基礎上，在深入研討和與機械學院傳感器技術實驗室實驗老師密切溝通后，擬在現(xiàn)有實驗設備的基礎上，通過自行設計、開發(fā)實驗箱板，充分利用學院機房計算機資源的優(yōu)勢，結合虛擬系統(tǒng)的開發(fā)與應用，把實驗項目、內(nèi)容進行擴充，增加同學們自己設計、測試系統(tǒng)的內(nèi)容，通過一些綜合應用開發(fā)的實驗，培養(yǎng)學生解決實際工程問題的思維能力和動手能力。另外，考慮到該課程與其他學科的關系，將其與單片機應用、EDA、虛擬儀器、測控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術等課程聯(lián)合，還可設計一些選做的較大型的綜合性實驗。目前，教學團隊已完成學院本系列課程的實驗大綱和實驗指導書的編寫，針對不同專業(yè)的課程教學要求，設計了不同內(nèi)容和要求的實驗環(huán)節(jié)。實驗的組織形式除了讓學生按照實驗計劃中的課時完成實驗大綱要求的實驗外，針對設計開發(fā)、綜合性實驗，同樣可采取結合工程任務驅(qū)動和合作探究方式的工程實訓教學法，讓學生在規(guī)定的、實驗室開放的時間內(nèi)完成。

“傳感器原理及應用課程設計”是在進行完課堂理論、實驗教學之后安排學生集中時間進行的較綜合的實訓環(huán)節(jié)，對進一步強化學生的工程意識，提高學生的工程實踐能力起到十分重要的作用。目前，在我院自動化專業(yè)檢測技術與儀表方向已經(jīng)增設了這個綜合實訓環(huán)節(jié)，教學團隊教師認真研討、制定了課程設計大綱和實訓安排，要求學生能根據(jù)既定的實際工程任務，進行實際系統(tǒng)的方案設計和實物搭建，這也是工程實訓教學法在課程教改中的再一次有效實施。

2.5 改進課程成績評價方式

在課程教改中，將以課程期末考試為主要評價的方式，改進為由期末考試成績（占40%）、平時成績（占20%）和實踐成績（占40%）三部分組成學生課程考核總成績的評價方式，強調(diào)對學生在學習過程中的工程素質(zhì)、工程能力的培養(yǎng)和提高進行充分的、綜合的、有效的評價，這對促使學生積極參與到探索工程實踐的過程中，主動進行自我工程素質(zhì)的培養(yǎng)起到積極的促進作用，為學生畢業(yè)后順利地從事工程實踐活動奠定堅實的基礎。

3 教學改革目標和現(xiàn)階段實施成果

湖南理工學院信息與通信工程學院自2009年7月重新組建后，全面開展了碩士點建設工作，為取得課程建設和改革的更好成績，對院屬各課程進行了教研室歸屬劃分，自動化教研室從各方面、各環(huán)節(jié)加大了對《傳感器原理及應用》系列課程的建設，逐步建成了相對穩(wěn)定、由高學歷、教學和工程經(jīng)驗豐富的教師組成的教學團隊，逐步完善了課程體系建設，明顯改善了實踐教學條件，保證了學校新版本科專業(yè)培養(yǎng)方案中本系列課程的正常開設，形成了課程建設和發(fā)展的良好態(tài)勢。

在《傳感器原理及應用》系列課程的教學改革過程中，教學團隊將緊緊圍繞培養(yǎng)學生工程素質(zhì)的教學主線，積極探索、深入實踐“工程實訓教學法”，以提高地方本科院校畢業(yè)生適應工作和自我發(fā)展的能力為教學動力，以達到實踐應用型人才的培養(yǎng)目標為最終教學目標，不斷改革教學方法和教學手段，不斷完善教學內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)，獲得課程教改更大的成績。現(xiàn)階段課程教改實施以來，學生對于本課程的學習興趣顯著提高，學生的工程實踐應用能力得到很大的鍛煉和提高，主要表現(xiàn)在：學生在相關競賽中，對于傳感器的選用及相關測量、外圍電路的設計明顯比以前熟練，在傳感檢測系統(tǒng)的搭建和調(diào)試等方面也明顯體現(xiàn)出較強的工程實踐能力，團隊分工合作意識顯著增強等；學生更加自主地、積極地參與相關教師的科研項目，學生主持、參與各級“大學生研究性學習和創(chuàng)新性試驗計劃項目”的積極性和研究、實踐能力大為提高；學生發(fā)明專利的申請和成功逐漸增多；學生在參加全國和湖南省的大學生電子設計競賽中取得了明顯進步和優(yōu)異成績（國家級一等獎一個，省級一等獎一個，國家級、省級其它獎項共計二十余項），在同層次本科院校中處于較明顯的領先位置。

參考文獻

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