學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)在《傳感器原理及應(yīng)用》系列課程教改中的實(shí)踐

張敏

摘 要：地方本科院?！秱鞲衅髟砑皯?yīng)用》系列課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，依據(jù)高等教育的教育目標(biāo)，結(jié)合自身新版本科專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的制訂，根據(jù)課程的教學(xué)要求和教學(xué)資源特點(diǎn)，從課堂理論教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與組織形式，到實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，都是以培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)為中心，積極探討、廣泛采用工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)法，以達(dá)到鍛煉、提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的教學(xué)改革目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：傳感器原理系列課程 工程素質(zhì)培養(yǎng) 教學(xué)改革與實(shí)踐 工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）03（a）-0037-02

《傳感器原理及應(yīng)用》系列課程是測(cè)控、自動(dòng)化、電子信息工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容豐富，各章節(jié)內(nèi)容獨(dú)立性較強(qiáng)，應(yīng)用、涉及的場(chǎng)合、領(lǐng)域十分廣泛，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生對(duì)各類(lèi)傳感器的工作原理、功能特性和應(yīng)用范圍有一定的了解，能通過(guò)選擇合適的傳感、檢測(cè)器件和檢測(cè)方法，提出實(shí)際傳感檢測(cè)系統(tǒng)的較合理的設(shè)計(jì)方案。

1 現(xiàn)狀分析

在湖南理工學(xué)院2010版本科專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案新一輪的制訂中，《傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)》課程成為信息與通信工程學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)檢測(cè)技術(shù)與儀表方向（新設(shè)置的專(zhuān)業(yè)方向）學(xué)生的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)必修課，同時(shí)《傳感器原理及應(yīng)用》課程也成為學(xué)院信息工程、電子信息工程專(zhuān)業(yè)、電子信息類(lèi)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)方向限選課程，使得本系列課程成為學(xué)院教學(xué)涉及學(xué)生人數(shù)眾多，對(duì)各專(zhuān)業(yè)方向支撐要求較高的課程。且開(kāi)課時(shí)間均安排在大學(xué)三四年級(jí)，從培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)過(guò)程來(lái)看，課程的授課對(duì)象正處于從學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)階段轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)技能形成階段，若能在本課程的教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生的工程素質(zhì)培養(yǎng)為中心，進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，將對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和逐步形成起到關(guān)鍵的促進(jìn)作用。

在以往的教學(xué)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(shù)發(fā)展迅猛的現(xiàn)今，這對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)越來(lái)越突顯局限性。目前由于學(xué)校部分院系合并、教學(xué)資源的整合建設(shè)，信息學(xué)院《傳感器原理及應(yīng)用》系列課程的實(shí)驗(yàn)在機(jī)械學(xué)院傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)分室開(kāi)設(shè)，現(xiàn)有CSY型傳感器實(shí)驗(yàn)儀二十臺(tái)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)目數(shù)較少，以往開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)也多為驗(yàn)證性、小型綜合性實(shí)驗(yàn)，難以滿足現(xiàn)在課程建設(shè)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的要求。

2 教改內(nèi)容和具體實(shí)施

2.1 教學(xué)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(biāo)也逐漸定位為培養(yǎng)“寬、厚、廣”型的實(shí)踐應(yīng)用人才。為此，在課程教學(xué)中需及時(shí)調(diào)整教學(xué)理念，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中，充分掌握課堂所學(xué)理論，逐步培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的思維能力和實(shí)踐能力。

2.2 整合教學(xué)內(nèi)容

在高校教育教學(xué)改革的大力推行和學(xué)校專(zhuān)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(xué)學(xué)時(shí)壓縮，但教學(xué)內(nèi)容卻需要不斷更新、豐富以順應(yīng)新技術(shù)、新材料的出現(xiàn)。目前結(jié)合各專(zhuān)業(yè)具體需求和教學(xué)的具體實(shí)施，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)選擇了以功能分類(lèi)編寫(xiě)的、有較寬專(zhuān)業(yè)覆蓋面和一定理論深度的“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《傳感器原理及工程應(yīng)用》，且在教學(xué)過(guò)程中，充分考慮各專(zhuān)業(yè)本課程的教學(xué)計(jì)劃和要求，經(jīng)過(guò)教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師的認(rèn)真研討，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)整合、更新，力求在規(guī)定的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)既完成課程計(jì)劃要求的基本教學(xué)內(nèi)容，又能將傳感器技術(shù)的最新動(dòng)向、成果反映在課堂教學(xué)中。

2.3 改革教學(xué)方法

課程教學(xué)質(zhì)量的提高和“培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)”教學(xué)效果的顯現(xiàn)，關(guān)鍵在于教學(xué)過(guò)程的精心設(shè)計(jì)和教學(xué)方法的改進(jìn)凝練。我們除繼續(xù)采用多媒體課件結(jié)合傳統(tǒng)板書(shū)的教學(xué)方式外，大力融合實(shí)物教學(xué)法，在課堂上給同學(xué)們展示一些傳感器實(shí)物、歷屆學(xué)生在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中制作完成的傳感檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)物等，以加深學(xué)生對(duì)本課程到底學(xué)什么、做什么的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)，在教學(xué)中充分利用仿真軟件（如multisim、Labview等），變復(fù)雜抽象的問(wèn)題為簡(jiǎn)單直觀，易于學(xué)生理解、掌握。

如何在教學(xué)過(guò)程中有效地對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程素質(zhì)的培養(yǎng)成為此次課程教改的重點(diǎn)，我們經(jīng)過(guò)廣泛探討、認(rèn)真研究和積極實(shí)踐，將在工程實(shí)踐過(guò)程中為實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)而經(jīng)常采用的任務(wù)驅(qū)動(dòng)和合作探究方式應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中來(lái)，凝練形成了在若干個(gè)由教學(xué)內(nèi)容分解而成的工程任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生自主分組合作，共同尋求實(shí)現(xiàn)方案，并于課堂上在老師的指導(dǎo)下集體對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估的工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)法。以溫度或濕度檢測(cè)的教學(xué)為例，針對(duì)學(xué)生興趣及結(jié)合實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，可給出題目為設(shè)計(jì)一個(gè)給定環(huán)境（如圖書(shū)館、蔬菜種植大棚等）的溫度或濕度檢測(cè)系統(tǒng)的工程任務(wù)，根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)等，要求學(xué)生從檢測(cè)原理、檢測(cè)方法、傳感器選型、外圍電路設(shè)計(jì)、性能指標(biāo)、工程造價(jià)與安裝維護(hù)等各設(shè)計(jì)分項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和論證。學(xué)生在工程任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，自行形成若干設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，各團(tuán)隊(duì)學(xué)生又可在總工程任務(wù)中，根據(jù)自身特長(zhǎng)和興趣，以個(gè)人或分小組的形式，選擇完成一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)分項(xiàng)，也可以多小組選同一設(shè)計(jì)分項(xiàng)，但需分別形成設(shè)計(jì)方案。在教師必要的引導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)成員為實(shí)現(xiàn)工程任務(wù)進(jìn)行的資料檢索、提出和初步論證設(shè)計(jì)方案、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)論文等均以團(tuán)隊(duì)成員分工合作、集體探究的方式在課外時(shí)間完成。最后在課堂上，每個(gè)團(tuán)隊(duì)就自己提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行答辯，教師與其他團(tuán)隊(duì)學(xué)生一起針對(duì)各方案進(jìn)行討論與評(píng)估，尋求系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)方案。這種工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)法始終基于教學(xué)內(nèi)容，圍繞工程任務(wù)最佳實(shí)現(xiàn)的主線進(jìn)行，在教與學(xué)的過(guò)程中突出了以學(xué)生為主體、以工程為目標(biāo)的教學(xué)思想，可調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的主動(dòng)性，學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)也在工程任務(wù)的驅(qū)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)過(guò)程中得到極大的鍛煉和培養(yǎng)。

另外，為進(jìn)一步充實(shí)工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)法，把團(tuán)隊(duì)教師參與的有關(guān)的科研項(xiàng)目引入到課程教學(xué)之中，在學(xué)院的學(xué)生創(chuàng)新基地和一些學(xué)科實(shí)驗(yàn)室中，積極創(chuàng)造條件讓有能力有興趣的同學(xué)在教師引導(dǎo)下直接參與工程項(xiàng)目研究，更加充分地鍛煉、提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

2.4 強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練

針對(duì)課程實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量，合理設(shè)計(jì)、加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，既是保證、提高本課程教學(xué)質(zhì)量的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)的重要途徑。由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的限制，以前本課程開(kāi)設(shè)的大部分都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們自主研究、設(shè)計(jì)的空間很小，實(shí)驗(yàn)效果不好。為此課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在盡量多爭(zhēng)取學(xué)校建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入的基礎(chǔ)上，在深入研討和與機(jī)械學(xué)院傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)老師密切溝通后，擬在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)自行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)箱板，充分利用學(xué)院機(jī)房計(jì)算機(jī)資源的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合虛擬系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充，增加同學(xué)們自己設(shè)計(jì)、測(cè)試系統(tǒng)的內(nèi)容，通過(guò)一些綜合應(yīng)用開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的思維能力和動(dòng)手能力。另外，考慮到該課程與其他學(xué)科的關(guān)系，將其與單片機(jī)應(yīng)用、EDA、虛擬儀器、測(cè)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等課程聯(lián)合，還可設(shè)計(jì)一些選做的較大型的綜合性實(shí)驗(yàn)。目前，教學(xué)團(tuán)隊(duì)已完成學(xué)院本系列課程的實(shí)驗(yàn)大綱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的課程教學(xué)要求，設(shè)計(jì)了不同內(nèi)容和要求的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)的組織形式除了讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中的課時(shí)完成實(shí)驗(yàn)大綱要求的實(shí)驗(yàn)外，針對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、綜合性實(shí)驗(yàn)，同樣可采取結(jié)合工程任務(wù)驅(qū)動(dòng)和合作探究方式的工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)法，讓學(xué)生在規(guī)定的、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)完成。

“傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)”是在進(jìn)行完課堂理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后安排學(xué)生集中時(shí)間進(jìn)行的較綜合的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，對(duì)進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力起到十分重要的作用。目前，在我院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)檢測(cè)技術(shù)與儀表方向已經(jīng)增設(shè)了這個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師認(rèn)真研討、制定了課程設(shè)計(jì)大綱和實(shí)訓(xùn)安排，要求學(xué)生能根據(jù)既定的實(shí)際工程任務(wù)，進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和實(shí)物搭建，這也是工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)法在課程教改中的再一次有效實(shí)施。

2.5 改進(jìn)課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式

在課程教改中，將以課程期末考試為主要評(píng)價(jià)的方式，改進(jìn)為由期末考試成績(jī)（占40%）、平時(shí)成績(jī)（占20%）和實(shí)踐成績(jī)（占40%）三部分組成學(xué)生課程考核總成績(jī)的評(píng)價(jià)方式，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的工程素質(zhì)、工程能力的培養(yǎng)和提高進(jìn)行充分的、綜合的、有效的評(píng)價(jià)，這對(duì)促使學(xué)生積極參與到探索工程實(shí)踐的過(guò)程中，主動(dòng)進(jìn)行自我工程素質(zhì)的培養(yǎng)起到積極的促進(jìn)作用，為學(xué)生畢業(yè)后順利地從事工程實(shí)踐活動(dòng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 教學(xué)改革目標(biāo)和現(xiàn)階段實(shí)施成果

湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院自2009年7月重新組建后，全面開(kāi)展了碩士點(diǎn)建設(shè)工作，為取得課程建設(shè)和改革的更好成績(jī)，對(duì)院屬各課程進(jìn)行了教研室歸屬劃分，自動(dòng)化教研室從各方面、各環(huán)節(jié)加大了對(duì)《傳感器原理及應(yīng)用》系列課程的建設(shè)，逐步建成了相對(duì)穩(wěn)定、由高學(xué)歷、教學(xué)和工程經(jīng)驗(yàn)豐富的教師組成的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，逐步完善了課程體系建設(shè)，明顯改善了實(shí)踐教學(xué)條件，保證了學(xué)校新版本科專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中本系列課程的正常開(kāi)設(shè)，形成了課程建設(shè)和發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)。

在《傳感器原理及應(yīng)用》系列課程的教學(xué)改革過(guò)程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將緊緊圍繞培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的教學(xué)主線，積極探索、深入實(shí)踐“工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)法”，以提高地方本科院校畢業(yè)生適應(yīng)工作和自我發(fā)展的能力為教學(xué)動(dòng)力，以達(dá)到實(shí)踐應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)為最終教學(xué)目標(biāo)，不斷改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，不斷完善教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)，獲得課程教改更大的成績(jī)?，F(xiàn)階段課程教改實(shí)施以來(lái)，學(xué)生對(duì)于本課程的學(xué)習(xí)興趣顯著提高，學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力得到很大的鍛煉和提高，主要表現(xiàn)在：學(xué)生在相關(guān)競(jìng)賽中，對(duì)于傳感器的選用及相關(guān)測(cè)量、外圍電路的設(shè)計(jì)明顯比以前熟練，在傳感檢測(cè)系統(tǒng)的搭建和調(diào)試等方面也明顯體現(xiàn)出較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，團(tuán)隊(duì)分工合作意識(shí)顯著增強(qiáng)等；學(xué)生更加自主地、積極地參與相關(guān)教師的科研項(xiàng)目，學(xué)生主持、參與各級(jí)“大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性試驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目”的積極性和研究、實(shí)踐能力大為提高；學(xué)生發(fā)明專(zhuān)利的申請(qǐng)和成功逐漸增多；學(xué)生在參加全國(guó)和湖南省的大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得了明顯進(jìn)步和優(yōu)異成績(jī)（國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)一個(gè)，省級(jí)一等獎(jiǎng)一個(gè)，國(guó)家級(jí)、省級(jí)其它獎(jiǎng)項(xiàng)共計(jì)二十余項(xiàng)），在同層次本科院校中處于較明顯的領(lǐng)先位置。

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