實踐教學(xué)是應(yīng)用型本科教學(xué)的核心環(huán)節(jié)——以“傳感器原理及應(yīng)用”實踐教學(xué)為例

鄭澤龍，鄭心武，楊 偉，韓建文，鐘鵬飛，黃 飛，張福金

(瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院，海南三亞572022)

0 引言

隨著科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整使生產(chǎn)過程的技術(shù)含量大幅度增加，產(chǎn)業(yè)不斷升級對勞動力整體的技術(shù)與職業(yè)素質(zhì)要求日益提高，迫切需要知識與技能兼?zhèn)涞母邔哟螒?yīng)用型人才。因此，我國在20世紀(jì)90年代末提出應(yīng)用型本科教育概念，這是一種新的教育類型。應(yīng)用型本科教育是培養(yǎng)具有相關(guān)知識、能力和綜合素質(zhì)，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線的高級應(yīng)用型專門人才。它和普通本科相比，更強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性和技能性。它和?？茖哟蜗啾龋瑥?qiáng)調(diào)一定的基礎(chǔ)教育，強(qiáng)調(diào)一定的后續(xù)發(fā)展。應(yīng)用型本科教育的性質(zhì)就是在本科教育層次培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中需要的中、高級應(yīng)用型人才的高等教育［1］。應(yīng)用型本科院校與研究型或教學(xué)研究型大學(xué)在人才培養(yǎng)模式上的最大差異在于其必須高度重視實踐性教學(xué)在人才培養(yǎng)上的關(guān)鍵性作用，著力于采取多層次系列訓(xùn)練方案，形成由單一到綜合、由相對獨立到科學(xué)(專業(yè))融合的實踐教學(xué)體系，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，真正體現(xiàn)人才培養(yǎng)模式的應(yīng)用特色［2］。可見，應(yīng)用型本科重在“應(yīng)用”二字，注重學(xué)生實踐能力，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，從教學(xué)體系建設(shè)體現(xiàn)“應(yīng)用”二字，其核心環(huán)節(jié)是實踐教學(xué)。因此，在專業(yè)課的教學(xué)中，實踐教學(xué)成為實現(xiàn)應(yīng)用型本科教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。我院開設(shè)的“傳感器原理及應(yīng)用”課程，是電子信息、通信工程等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是研究各種傳感器敏感材料、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用的科學(xué)。學(xué)生通過對多種傳感器的基本靜、動態(tài)特性，數(shù)學(xué)模型以及傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)和特性的學(xué)習(xí)，掌握傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)，為電子測量、智能儀器等技術(shù)打下基礎(chǔ)。因此，我們對這門專業(yè)基礎(chǔ)課非常重視，在了解、分析了這門課程現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，不斷加強(qiáng)實踐教學(xué)，認(rèn)真開展教學(xué)科研，取得了良好的教學(xué)效果。

1 傳感器實踐教學(xué)現(xiàn)狀

21世紀(jì)是信息時代，傳感器是信息技術(shù)的源頭技術(shù)，是信息獲取與檢測的主要手段，作為現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)中的一個重要領(lǐng)域、信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，已列入了國家“十一五”規(guī)劃重點發(fā)展的科技專項，受到國家和社會各行各業(yè)前所未有的高度重視，并得到了蓬勃發(fā)展，這必將對傳感器技術(shù)人才的培養(yǎng)也提出更高的要求。但是，目前傳感器實驗課程現(xiàn)狀是側(cè)重于驗證性實驗，其內(nèi)容主要是驗證某一結(jié)論或單一的基本操作、基本訓(xùn)練。這類實驗若在課程全程中占的比重過大，勢必約束學(xué)生的個性發(fā)展，不利于學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［3］。實驗過程中學(xué)生缺乏主動性和創(chuàng)新性也是該課程的一個突出問題。在實驗課程中，目前大都采用的是傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)法，從實驗原理、實驗步驟到實驗結(jié)果都由老師面面俱到地講解，然后學(xué)生“照葫蘆畫瓢”地進(jìn)行實驗，整個實驗重結(jié)果輕過程，使學(xué)生處于消極被動的地位，不能激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣，不利于創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。因此，改變目前這種背離應(yīng)用型本科教學(xué)要求的現(xiàn)狀，必須運用現(xiàn)代工程教育理念進(jìn)行教學(xué)改革。

2 以現(xiàn)代工程教育理念為指導(dǎo)改革傳感器實踐教學(xué)

2.1 轉(zhuǎn)變觀念，主動轉(zhuǎn)型，努力提高業(yè)務(wù)水平

我校前身是師范?？茖W(xué)校，2006年升本后明確了辦學(xué)定位，確定為應(yīng)用型的本科院校。雖然在升本前也陸續(xù)開設(shè)了一些非師范的專業(yè)，但大多數(shù)的教師還是習(xí)慣于師范教育，所以升本后學(xué)校專門召開動員大會，聘請專家解讀應(yīng)用型本科的內(nèi)涵，讓教師們明確應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)，要求教師們及時轉(zhuǎn)變觀念，主動轉(zhuǎn)型，努力提高個人的業(yè)務(wù)水平，特別是專業(yè)技能。我院也召開了相關(guān)的研討會，使廣大教師明確應(yīng)用型本科的教學(xué)要求，并與相關(guān)院校和企業(yè)建立合作意向，有計劃地派遣教師到這些院校和企業(yè)學(xué)習(xí)提高，掌握相關(guān)的專業(yè)技能。以現(xiàn)代工程教育理念為指導(dǎo)，結(jié)合“首要教學(xué)原理”，改革課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)質(zhì)量不斷提高。

2.2 樹立以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的實踐教學(xué)理念

美國猶他州立大學(xué)教授M.DavidMerrill博士提出了五項“首要教學(xué)原理”［4］:(1)當(dāng)學(xué)習(xí)者介入解決實際問題時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí);(2)當(dāng)激活已有知識并將它作為新知識的基礎(chǔ)時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí);(3)當(dāng)新知識展示給學(xué)習(xí)者時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí);(4)當(dāng)學(xué)習(xí)者應(yīng)用新知識時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí);(5)當(dāng)新知識與學(xué)習(xí)者的生活世界融于一體時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)。根據(jù)首要教學(xué)原理，我院提出了以學(xué)生為中心，以教師為導(dǎo)航者，以服務(wù)社會為立足點，以培養(yǎng)學(xué)生工程意識、動手能力，創(chuàng)新設(shè)計能力為目標(biāo)專業(yè)實踐教學(xué)要求。要求學(xué)生通過專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，必須能夠?qū)W以致用，樹立為社會服務(wù)的思想。

2.3 以“應(yīng)用”為目標(biāo)，多層次開展實踐教學(xué)

多層次實踐教學(xué)是指實踐能力訓(xùn)練劃分為基礎(chǔ)實驗課、課程設(shè)計、創(chuàng)新訓(xùn)練三個層次，由淺入深，從基礎(chǔ)知識和技能的掌握到應(yīng)用能力的培養(yǎng)，循序漸進(jìn)，三個訓(xùn)練環(huán)節(jié)相輔相成，各有側(cè)重。

(1)基礎(chǔ)實驗教學(xué)作為第一層次，教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生基本實驗?zāi)芰?，通過基本實驗訓(xùn)練，使學(xué)生掌握各種常用傳感器的原理、性能和技術(shù)，要求掌握實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、實驗報告及分析等環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)以驗證性實驗為主，但是進(jìn)行改革，按單元進(jìn)行實驗，按照某個具體的物理量(如位移)，把相關(guān)傳感器歸為一個單元進(jìn)行驗證性實驗。每個單元實驗做完后，要求學(xué)生對所使用的傳感器進(jìn)行綜合對比，分析各個傳感器的測量精度、測量范圍、測量電路、誤差原因、應(yīng)用范圍、動態(tài)響應(yīng)等，從而使學(xué)生掌握在測同一物理量時不同傳感器所具有的不同特性，以便在今后的工作、學(xué)習(xí)中能正確選擇合適的傳感器?；A(chǔ)實驗可通過實驗儀或?qū)嶒炁_來完成，我院使用的是天煌教儀生產(chǎn)的THSRJ－1型傳感器綜合實驗裝置。

在完成基礎(chǔ)實驗的同時，還可以做些延續(xù)性的訓(xùn)練，例如在完成金屬應(yīng)變片實驗后，可以進(jìn)行電子秤的電路組裝與調(diào)試訓(xùn)練，在完成熱電偶的性能測試實驗后，可以繼續(xù)進(jìn)行電子溫度計電路的組裝與調(diào)試訓(xùn)練等等。通過這些延續(xù)訓(xùn)練為開展第二層次的教學(xué)做更加充分的準(zhǔn)備。

(2)課程設(shè)計作為第二層次，教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的技能。課程設(shè)計安排在理論教學(xué)后面的三周左右進(jìn)行，通過課程設(shè)計訓(xùn)練學(xué)生針對特定題目提出方案、解決問題的能力，側(cè)重于訓(xùn)練學(xué)生提出問題、系統(tǒng)地思考問題的能力和設(shè)計完整解決方案的能力。該層次的教學(xué)首先確定設(shè)計課題，由教師結(jié)合工程中或是生活中常見的傳感器應(yīng)用的例子提出命題，或者由學(xué)生自命題。然后讓學(xué)生總結(jié)各種方法，提出解決方案、調(diào)研報告，他們利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館、各種期刊、專業(yè)網(wǎng)站和專業(yè)公司網(wǎng)站查找參考文獻(xiàn)、了解前沿和工程應(yīng)用狀況的方法來完成。最后是學(xué)生提出從傳感器的選用一直到電路設(shè)計的完整解決方案，并在課堂上報告，將各種設(shè)計方案畫出原理圖，選定相關(guān)的器件，學(xué)生、教師共同進(jìn)行評價，從而完成應(yīng)用知識技能的訓(xùn)練。

(3)創(chuàng)新訓(xùn)練作為第三個層次，目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐和科研能力。通過前面兩個層次的教學(xué)，學(xué)生已能夠較好地掌握課程所要求的知識和技能。但是，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力，對該課程延續(xù)實踐教學(xué)，課程結(jié)束而實踐不停。結(jié)合各種層次的學(xué)科競賽和電子競賽、飛思卡爾智能小車競賽的題目，根據(jù)建設(shè)海南國際旅游島的需要，注重與太陽能、風(fēng)能、水能、廢物回收等方面相結(jié)合形成小課題，讓有興趣的同學(xué)跟隨任課教師做科研，直至他們畢業(yè)，有些課題可以作為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計。通過該層次的教學(xué)，強(qiáng)化了課程的實踐教學(xué)，學(xué)生能夠?qū)W會根據(jù)社會的需求開展科研，提高學(xué)生適應(yīng)社會需求的綜合素質(zhì)。

對于第三層次的實踐教學(xué)，必須以開放實驗室作為保障，這就要求從制度上、經(jīng)費上和人力上給予保證。要制定實驗室開放管理辦法等相關(guān)制度和政策，要專門設(shè)立開放實驗專項經(jīng)費，對實驗室開放時間長、效果好、學(xué)生滿意的實驗室給予獎勵和資助，同時及時補(bǔ)充實驗室開放的耗材，保證開放實驗室工作的順利進(jìn)行［5］。

3 優(yōu)化實驗技術(shù)與管理隊伍，加強(qiáng)創(chuàng)新實驗教學(xué)

優(yōu)化實驗技術(shù)和管理隊伍是深化實踐教學(xué)改革和提高實踐教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。我院在強(qiáng)化教師隊伍轉(zhuǎn)型的同時，也在不斷完善實驗技術(shù)與管理隊伍的培養(yǎng)、考核與聘用制度，強(qiáng)化績效考核，形成了一支實踐教學(xué)與理論教學(xué)隊伍互通，教學(xué)科研兼容，結(jié)構(gòu)合理的實踐教學(xué)團(tuán)隊。定期選派實驗技術(shù)和管理人員進(jìn)修提高，走進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)交流，調(diào)動實驗技術(shù)與管理人員的積極性，使他們積極主動地提高個人的業(yè)務(wù)素質(zhì)。同時，我院從高年級中挑選素質(zhì)好、積極性高的本科生，協(xié)助做好實驗室的技術(shù)和管理工作，保證了實驗室的開放管理。在跟隨實驗技術(shù)人員開展工作的過程中，他們的動手能力也在不斷地提高，為就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

根據(jù)學(xué)科專業(yè)特點，我院建立了電子創(chuàng)新實驗室，為同學(xué)們提供開展電子制作、電子競賽、飛思卡爾智能競賽等活動的平臺，不斷實踐教學(xué)空間。通過這個平臺，許多同學(xué)積極參加學(xué)院組織的科技活動和課外活動，加強(qiáng)了動手的能力，實踐技能得到較大的提高。近幾年我院在海南省電子競賽、全國大學(xué)生電子競賽、飛思卡爾智能競賽都取得了優(yōu)異的成績，這些成績大大鼓舞了我院的師生，創(chuàng)新活動日益加強(qiáng)。我院擬設(shè)立以學(xué)生為主的“大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目”，以使更多的同學(xué)參加到創(chuàng)新實踐活動中來，進(jìn)一步強(qiáng)化實踐教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，從政策上鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生開展各類創(chuàng)新的學(xué)習(xí)，所獲得學(xué)分可作為選修課學(xué)分計算。

4 結(jié)束語

作為應(yīng)用型的本科院校，應(yīng)該圍繞著“應(yīng)用”二字積極開展教學(xué)改革，注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，其核心環(huán)節(jié)是實踐教學(xué)。我校本科辦學(xué)起步較晚，但在明確了辦學(xué)目標(biāo)后，堅持育人為本，以培養(yǎng)一線應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，努力構(gòu)建“本科學(xué)歷教育”與“職業(yè)技能教育”相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式，積極深化教育教學(xué)改革，特別加強(qiáng)了實踐教學(xué)，學(xué)校投入了較大的人力、物力和財力。加強(qiáng)實踐教學(xué)研究，以現(xiàn)代工程教育理念作為指導(dǎo)，結(jié)合“首要教學(xué)原理”，力求培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，為學(xué)生今后的工作學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

［1］李明武.地方本科院校應(yīng)定位于應(yīng)用型本科教育［J］.成功(教育)，2010(12):24－25.

［2］陳小虎等.教學(xué)應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)理念及其路徑選擇［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2005(02):58－60.

［3］張曉芳，劉曉旻.現(xiàn)代工程培養(yǎng)模式下本科工科實驗教學(xué)改革探索［J］.河南科技，2010(02):41－42.

［4］M.DavidMerrill，盛群力，馬蘭譯.首要教學(xué)原理［J］.遠(yuǎn)程教育雜志，2003(04):20 －27.

［5］潘宏利，盧超.應(yīng)用型本科院校創(chuàng)新實驗教學(xué)體系的探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2011(06):254－257.