新時代應(yīng)用型本科院校“測試與傳感技術(shù)”課程教學(xué)與改進(jìn)策略

許馬會 單文桃 巢淵 史璠

摘?要：傳感技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對自動化控制技術(shù)、國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步以及綜合國力的提高具有巨大的促進(jìn)作用。“測試與傳感技術(shù)”課程的開設(shè)可有效拓展本科生的視野和科研思路，有利于本科生競賽能力和創(chuàng)新能力的提升。本文根據(jù)已有教學(xué)經(jīng)驗，針對目前應(yīng)用型本科院校“測試與傳感技術(shù)”課程教學(xué)中存在的問題，從理論教學(xué)、課程思政教學(xué)、實踐教學(xué)方面對該課程進(jìn)行教學(xué)改革方面的初步探索，以期提高該課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；傳感技術(shù)；教學(xué)方法；改進(jìn)策略

Abstract：?The?development?and?application?of?sensing?technology?have?a?significant?driving?effect?on?automation?control?technology，?national?economic?development，?and?the?improvement?of?comprehensive?national?strength.?The?establishment?of?the?course?"Testing?and?Sensing?Technology"?can?effectively?expand?the?horizons?and?research?ideas?of?undergraduate?students，?and?is?conducive?to?the?improvement?of?their?competitive?and?innovative?abilities.?Based?on?existing?teaching?experience，?this?article?explores?the?teaching?reform?of?the?course?"Testing?and?Sensing?Technology"?in?applied?undergraduate?colleges?from?the?perspectives?of?theoretical?teaching，?ideological?and?political?teaching，?and?practical?teaching，?aiming?to?improve?the?teaching?quality?and?effectiveness?of?the?course.

Keywords：?Applied?undergraduate?colleges?and?universities;?Sensing?technology;?Teaching?methods;?Improvement?strategy

1.?課程概述

“測試與傳感技術(shù)”作為一門綜合性和實驗性都很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和綜合素質(zhì)有著重要作用。課程內(nèi)容涵蓋的傳感技術(shù)在信息技術(shù)領(lǐng)域中的地位不可忽視，它與計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)共同構(gòu)成了信息技術(shù)的三大支柱。從物聯(lián)網(wǎng)角度看，傳感技術(shù)被認(rèn)為是衡量一個國家信息化程度的重要標(biāo)志，它的廣泛應(yīng)用使得物理世界與數(shù)字世界更加緊密連接。因此，一個國家在傳感技術(shù)方面的發(fā)展水平直接關(guān)系到其信息化程度和國家競爭力的提升。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各類產(chǎn)品向著小型化、輕便化、智能化的方向發(fā)展，而傳感器作為檢測裝置在各類產(chǎn)品中起著非常重要的作用[1]。因此，《測試與傳感技術(shù)》課程在高校工程教育中得到越來越多的重視和關(guān)注。隨著應(yīng)用型高校產(chǎn)學(xué)研用一體化創(chuàng)新體系進(jìn)展加速，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需求。而應(yīng)用型教育水平在一定程度上代表著一個國家智力資源開發(fā)與儲備的程度，標(biāo)志著一個國家科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)競爭的能力[2]。為了適應(yīng)我國企業(yè)對工程應(yīng)用型人才的需求，2020年我校機(jī)械電子工程專業(yè)已經(jīng)通過工程教育認(rèn)證，在培養(yǎng)學(xué)生工程測試與傳感類課程的知識和能力方面，我們將加強課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容，把側(cè)重點集中在傳授學(xué)生廣泛而實用的傳感器和集成電路的設(shè)計方面，注重培養(yǎng)學(xué)生工程測試能力和解決工程實際問題能力。

另外，根據(jù)教育部《關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中明確指出的在教育教學(xué)過程中更加重視學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)的思想[3]，要求“測試與傳感技術(shù)”課程的教學(xué)目標(biāo)要符合高校、社會的人才培養(yǎng)需求，注重學(xué)習(xí)者勇于探索、善于解決工程問題的實踐能力，調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，強化學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法過于注重理論講解，忽略了學(xué)生的教育性需求。因此，我們需要進(jìn)行改革，以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和提高他們的學(xué)習(xí)效果。本文根據(jù)“測試與傳感技術(shù)”課程教學(xué)過程中存在的主要問題，從課堂內(nèi)容和教學(xué)方式上對“測試與傳感技術(shù)”課程教學(xué)改革提出幾點淺見。本文以“理論教學(xué)、思政融入、實踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合”為主線，在理論教學(xué)和實踐教學(xué)過程中開展課程思政教育，實現(xiàn)對學(xué)生思想政治的培養(yǎng)；以“興趣、體驗、技能和思維”為基本點，通過多種教學(xué)手段，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。

2、課程內(nèi)容改革

“測試與傳感技術(shù)”課程具有較強的理論性和廣泛的覆蓋面，但教學(xué)過程中存在一些問題。許多教師傾向于以純理論教學(xué)為主，缺乏足夠的實踐與案例講解，導(dǎo)致課堂活躍程度不高，無法激發(fā)學(xué)生的主動性和對該課程的學(xué)習(xí)興趣。這種單一的教學(xué)方式無法滿足學(xué)生的實際需求，也影響了他們對知識的掌握和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。而且，傳統(tǒng)教學(xué)中由于學(xué)生缺乏生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，畢業(yè)后走向?qū)嶋H工作崗位，卻很難將所學(xué)知識應(yīng)用于實際中。因此，課程內(nèi)容必須緊跟社會發(fā)展和社會實踐，面對快速發(fā)展的新時代，我們必須在課程建設(shè)中增強與時俱進(jìn)的意識，創(chuàng)新學(xué)術(shù)話語體系，并提高應(yīng)用型本科院校的教育課程質(zhì)量，這是一項必不可少的任務(wù)。

2.1課程內(nèi)容具有時代性

傳感器原理及應(yīng)用是“測試與傳感技術(shù)”課程的關(guān)鍵內(nèi)容，然而大多數(shù)教材偏重于理論全面和內(nèi)容穩(wěn)定，其中介紹的傳感器多為常規(guī)傳統(tǒng)機(jī)械式傳感器，與傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀相比，這些教材存在一定的滯后性。近幾年，由MEMS（Microelectro?Mechanical?Systems，微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)制備的傳感器，其特征尺寸在微米量級，使得它可以實現(xiàn)某些傳統(tǒng)機(jī)械式傳感器所不能完成的功能，目前在市場上不斷涌現(xiàn)，同時，陳舊過時機(jī)械式傳感器不斷被市場淘汰。為了跟上傳感器技術(shù)快速發(fā)展的步伐，教師需要不斷創(chuàng)新“測試與傳感技術(shù)”課程內(nèi)容，積極引入最新的傳感器技術(shù)應(yīng)用案例和研究成果，淘汰過時陳舊的知識內(nèi)容，并補充學(xué)科知識的前沿領(lǐng)域，以確保學(xué)生掌握最前沿、實用的傳感器知識。面對不同專業(yè)的學(xué)生，在傳感器的應(yīng)用種類及功能上有所針對性，從而拓展學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的民族情感，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)。

2.2課程內(nèi)容具有教育性

目前，高等學(xué)校教育教學(xué)改革的重要發(fā)展方向和必然趨勢之一是對高校專業(yè)課程進(jìn)行思政教學(xué)改革[4]。“測試與傳感技術(shù)”課程作為高等本科院校專業(yè)核心課程，任課老師不僅要有教書的本領(lǐng)，也需要有育人的意識和能力，教師通過對課程思政元素的挖掘，重新認(rèn)識課程的價值，為每個知識點建立了課程思政案例和目標(biāo)，把課程思政元素融入信息化教學(xué)各個環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮立德樹人的功能，從而實現(xiàn)專業(yè)教育與思政教育的有機(jī)統(tǒng)一，達(dá)到培養(yǎng)本專業(yè)高技能、高素質(zhì)的全方位技術(shù)人才目標(biāo)和教學(xué)質(zhì)量的目的。例如，通過測量珠穆朗瑪峰高度的思政案例分析，引導(dǎo)學(xué)生了解發(fā)展測試與傳感器的重要意義，用啟發(fā)式教育培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷；通過介紹某些企業(yè)，在生產(chǎn)過程中對環(huán)境污染監(jiān)測數(shù)據(jù)造假，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀。以機(jī)動車超速和闖紅燈抓拍為例，掌握信號的分析方法，激發(fā)學(xué)生社會責(zé)任感；通過我國高端芯片的一些卡脖子技術(shù)，掌握信號的調(diào)幅與調(diào)頻，引導(dǎo)學(xué)生具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神；通光電傳感器和光伏電池的工作原理以及和應(yīng)用，強調(diào)光伏發(fā)電綠色清潔，引導(dǎo)學(xué)生要具有節(jié)能環(huán)保、綠色制造的理念。

2.3課程內(nèi)容具有實踐性

應(yīng)用型本科院校對高層次應(yīng)用型人才需要以及推進(jìn)中國高等教育大眾化進(jìn)程起到了積極的促進(jìn)作用[5]。作為應(yīng)用型高校，我校非常注重培養(yǎng)學(xué)生的工程測試能力和解決實際工程問題的能力。“測試與傳感技術(shù)”課程作為一門實踐性較強的課程，在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力方面扮演著重要角色。通過該課程，學(xué)生將學(xué)習(xí)到各種測試方法與工具的使用，并接觸到實際的傳感器應(yīng)用案例。同時，課程也注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實際測試和解決工程問題的實踐訓(xùn)練，以提升學(xué)生的實踐操作能力和工程思維能力。因此，教師需要通過理論教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，提高教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，積極探索多樣化的實踐教學(xué)模式，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，形成實驗室教學(xué)、專題實驗開設(shè)、研究項目申報、學(xué)科競賽及產(chǎn)學(xué)研合作的“五位一體”實踐教學(xué)模式，從一般的“傳授現(xiàn)成的知識”轉(zhuǎn)向“以培養(yǎng)能力為主要目的”[6]，使學(xué)生在畢業(yè)后走向?qū)嶋H工作崗位，既有扎實理論基礎(chǔ)又有較強實際動手能力，最終培養(yǎng)出符合企業(yè)和市場需求的高技術(shù)應(yīng)用型人才。

3、教學(xué)方式改革

針對“測試與傳感技術(shù)”課程中面臨的理論與實踐存在滯后、課程內(nèi)容涉及面廣、學(xué)生的學(xué)習(xí)效果較差、教學(xué)方法單一、缺少反饋等問題，本文改變傳統(tǒng)的以教師講解為主和以理論為主線的教學(xué)模式，采用互動式教學(xué)法和學(xué)生以“問題”為中心的方式，引導(dǎo)學(xué)生探究工程問題，讓學(xué)生主動參與到教學(xué)過程中來，培養(yǎng)學(xué)生自己獲取知識和獨立學(xué)習(xí)的能力，教學(xué)方式改革整體思路如圖1所示。

3.1采用教學(xué)比賽和小組討論，讓學(xué)生作為課堂的主人

BOPPPS教學(xué)模式作為一種更關(guān)注參與式學(xué)習(xí)的教學(xué)模型，能夠促進(jìn)有效教學(xué)[7]。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實際情況選擇合適的內(nèi)容，以思維導(dǎo)圖的形式將課堂內(nèi)容提前發(fā)給學(xué)生，以保證學(xué)生在分組講課或討論時，能充分發(fā)揮最大效用。首先由班長組織，將學(xué)生分為6組，按照競技比賽的對陣方式，第一小組在講課過程中可以設(shè)計問題，隨機(jī)對其他五組進(jìn)行提問，其他五組在聽課過程中也可以對第一組進(jìn)行提問，讓學(xué)生帶著問題講課和聽課，以問題為導(dǎo)向進(jìn)行知識講解。根據(jù)每組講解過程中是否有思政融入、其他小組對第一組講解內(nèi)容理解程度、回答問題情況等進(jìn)行綜合打分，提高學(xué)習(xí)氛圍和課堂效率，讓每位學(xué)生都能深度參與到該課程的學(xué)習(xí)中，做到課前預(yù)習(xí)，課中參與和互動，課后總結(jié)與拓展。講課比賽和小組討論創(chuàng)設(shè)人人平等參與的機(jī)會，在整個過程中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊精神，提高學(xué)生的思維能力和自學(xué)能力，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的主動性。同時，有助于任課老師因材施教，彌補老師難以面對有差異的眾多學(xué)生的不足。

3.2豐富教學(xué)手段，增加企業(yè)實踐和實驗項目機(jī)會

興趣是最好的老師、提高學(xué)生興趣是提升教學(xué)質(zhì)量的重要手段，傳統(tǒng)教學(xué)主要采用板書和PPT，很難引起學(xué)生的興趣。于是PPT中適當(dāng)?shù)募尤雱赢嫼鸵曨l，一則可以緩解學(xué)生的視覺疲勞，二則可以使學(xué)生更容易理解和接受所講解的知識。在講解過程中將知識點與學(xué)科熱點與日常生活聯(lián)系起來，增強他們對知識的實踐認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)查分析工程和研究案例，對實例中的技術(shù)原理、方法進(jìn)行報告和討論，讓學(xué)生可以更好地認(rèn)識到課堂所學(xué)專業(yè)知識對自己的研究方向和未來就業(yè)選擇的重要性。鼓勵學(xué)生開發(fā)實驗平臺軟件，動手制作動畫，通過設(shè)計貼近學(xué)生思維空間的主題，不斷改進(jìn)原有實驗項目并設(shè)計新的實驗項目。將科研取得的成果引入到理論教學(xué)中，以科研項目為指導(dǎo)，充分激發(fā)學(xué)生參與科研實踐的熱情，加強與地方業(yè)內(nèi)知名企業(yè)的合作，建立穩(wěn)定的實習(xí)基地，將專業(yè)實踐環(huán)節(jié)開設(shè)到企業(yè)中，以進(jìn)一步提高實踐教學(xué)質(zhì)量。同時，可以鍛煉學(xué)生動手能力和綜合分析解決問題能力，以適應(yīng)社會與產(chǎn)業(yè)對創(chuàng)新人才的需求。

3.3改革考核方式，鼓勵學(xué)生參加科技競賽

應(yīng)用型本科院校最終目的是培養(yǎng)高出符合企業(yè)和市場需求的高技術(shù)應(yīng)用型人才，因此，其考核方式不單單局限于理論考試，要逐步實現(xiàn)多元化考核模式。在理論考試的基礎(chǔ)上增加技能考試（占總成績的5%），注重評價學(xué)生的創(chuàng)新能力、發(fā)散性思維和課外作業(yè)的完成情況，實現(xiàn)實踐考核與理論考試并重。技能考試包括獨立設(shè)計傳感器實驗、參與科研項目、參加“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等科技活動。通過實際操作打分，鼓勵學(xué)生更多參與課外實踐活動，強化對學(xué)生綜合能力的測評，提高學(xué)生的實際動手和應(yīng)用能力。改革傳感器課程考核方法能夠最大限度調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性[8]，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生更加重視課外實踐活動。

結(jié)語

為了調(diào)動學(xué)生對“測試與傳感技術(shù)”課程主動性和學(xué)習(xí)興趣，最終培養(yǎng)出符合企業(yè)和市場需求的應(yīng)用型人才，本文從課程內(nèi)容和教學(xué)方式兩個方面進(jìn)行改革。在課程內(nèi)容上結(jié)合學(xué)科前沿不斷革新，實現(xiàn)科學(xué)教育、人文教育和工程教育有機(jī)統(tǒng)一。在教學(xué)方法上采用“自主學(xué)習(xí)+合作學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生成為課堂的主人，鼓勵學(xué)生參加各種科技競賽，強化學(xué)生的綜合能力，為全面提升應(yīng)用型本科院校機(jī)械工程類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量探索一條新思路。

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基金項目：?江蘇理工學(xué)院教改項目“基于卓越工程人才培養(yǎng)的《測試與傳感技術(shù)》課程教學(xué)與改進(jìn)策略”（11610112308）

作者簡介：?許馬會（1986-），女，漢族，山東菏澤人，博士，講師，研究方向：MEMS傳感器