面向創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的“現(xiàn)代測試技術(shù)”課程教學(xué)改革探討

羅錦　崔少輝　孟晨

摘要：從培養(yǎng)研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力出發(fā)，對現(xiàn)代測試技術(shù)課程的教學(xué)模式和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了探討，通過精選教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)MOOC課程，設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂，引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，優(yōu)化教學(xué)方法和手段，多樣化考核方式，達(dá)到課堂導(dǎo)學(xué)、課外研學(xué)、實(shí)驗(yàn)促學(xué)的有機(jī)結(jié)合，全面提高研究生學(xué)員勤于思考、勇于動手、綜合運(yùn)用的能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué) 研究生教育 MOOC

一、引言

研究生學(xué)員是實(shí)現(xiàn)我軍新世紀(jì)新階段戰(zhàn)略目標(biāo)的生力軍，加強(qiáng)研究生學(xué)員創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，直接關(guān)系到軍隊(duì)院校人才培養(yǎng)質(zhì)量和培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?！艾F(xiàn)代測試技術(shù)”是我院儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究生的學(xué)位課，也是機(jī)械電子工程、檢測技術(shù)與自動化裝置、兵器發(fā)射理論與技術(shù)等學(xué)科研究生的必修課，該課程主要介紹當(dāng)代電子測量與電子測試儀器的基本原理、技術(shù)和方法，是一門以信息論、電子學(xué)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)為基礎(chǔ)，研究各類電參量測量方法與技術(shù)、相關(guān)測試儀器原理與技術(shù)、測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。

“現(xiàn)代測試技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容廣，應(yīng)用背景涉及面寬，理論性與實(shí)踐性強(qiáng)，造成學(xué)員對一些內(nèi)容的理解和掌握較為困難，為了激發(fā)研究生學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，結(jié)合研究生學(xué)員創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的需求，課程組對課程體系和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了改革探索，加強(qiáng)了以知識體系為核心，注重了綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精選，引入了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，建設(shè)了MOOC課程，設(shè)計(jì)了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，通過課堂導(dǎo)學(xué)、課外研學(xué)、實(shí)驗(yàn)促學(xué)的有機(jī)結(jié)合，全面提高學(xué)員勤于思考、勇于動手、綜合運(yùn)用的能力。

二、精選教學(xué)內(nèi)容

課程組在深入分析以前的教學(xué)情況、外校調(diào)研情況以及修課研究生的反饋意見，綜合我院研究生的知識結(jié)構(gòu)和課程體系要求，進(jìn)一步明確了與我院研究生培養(yǎng)、課題研究相適應(yīng)的課程內(nèi)容體系，將教學(xué)內(nèi)容和課程安排劃分為基本理論講授、新技術(shù)實(shí)驗(yàn)、前沿講座、專題討論等四個部分。

其中，理論講授和實(shí)驗(yàn)操作示范講解以學(xué)員通過MOOC課程自主學(xué)習(xí)為主，教員課堂講授為輔?；纠碚撝v授部分涵蓋了測量原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù)、信號產(chǎn)生技術(shù)、基本電參量測試、時域測試、頻域測試、數(shù)據(jù)域測試、非電量測試技術(shù)、虛擬儀器及自動測試系統(tǒng)等主要內(nèi)容，重在使研究生較全面地掌握現(xiàn)代測試的理論、技術(shù)和方法。

新技術(shù)實(shí)驗(yàn)以自主研發(fā)的通用自動測試系統(tǒng)為平臺，設(shè)計(jì)了基于通用ATS、基于FPGA/CPLD的信號采集等綜合性實(shí)驗(yàn)，使研究生能夠更直觀形象地理解和掌握各種理論和技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用，重在培養(yǎng)學(xué)員的動手能力和獨(dú)立思考、分析問題、解決問題的能力，并結(jié)合課堂討論和課下作業(yè)，鼓勵研究生通過實(shí)際動手操作來驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)方案，解決一些實(shí)際問題，從而激發(fā)了研究生的學(xué)習(xí)興趣，使研究生能夠更靈活地掌握現(xiàn)代測試的相關(guān)理論和技術(shù)。

前沿講座主要包括通用測試技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略、裝備測試性設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展、ATS軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、ATS/ATE技術(shù)發(fā)展趨向等專題，重在使研究生能夠及時了解和掌握測試技術(shù)的發(fā)展和未來的研究熱點(diǎn)方向，為后續(xù)的研究方向選擇提供參考。

專題討論的情況將計(jì)入課程的考核成績，一方面，可以通過匯報和討論來激勵學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情、貫穿知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)掌握；另一方面，也起到督促和衡量學(xué)員學(xué)習(xí)效果的目的。

整個課程講授過程中，除采用了講授、講座、討論等多種教學(xué)形式外，還將啟發(fā)式、探究式等多種教學(xué)方法融入教學(xué)，把重點(diǎn)放在問題的由來、概念的形成、研究的思路與方法上，把新概念、新思路、新方法和有待解決的問題引入課堂，提高了研究生探討和思考的積極性以及對知識的理解。同時，還采用多媒體等現(xiàn)代教育手段，構(gòu)建了完善、優(yōu)秀的課程教材、教案和多媒體課件，以增強(qiáng)理論的可接受性，使研究生更容易理解和記憶，有效改善了教學(xué)效果。

三、翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

研究生最重要的能力就是自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立研究。傳統(tǒng)教學(xué)中，課堂授課主要注重新知識的講授，進(jìn)行交流互動的時間有限，互動也往往是對知識淺層次的鞏固記憶，學(xué)員也很難對現(xiàn)學(xué)知識進(jìn)行深入思考和綜合應(yīng)用，所謂的研究生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)也就難以真正實(shí)施。此外，研究生學(xué)員理論基礎(chǔ)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不盡相同，有應(yīng)屆的研究生，有工作多年再考取的研究生，也有在職進(jìn)修的研究生，采用傳統(tǒng)的課堂講授模式難以取得因材施教的效果。

為了提升課堂的授課效率，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)員為中心、以能力提升為核心”的個性化教學(xué)，本課程組制作了MOOC課程，將現(xiàn)代測試技術(shù)的一些基礎(chǔ)理論知識以及實(shí)驗(yàn)示教講解轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)視頻授課，并引入了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式以實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與MOOC相結(jié)合的主動學(xué)習(xí)方案，即：由研究生學(xué)員在課下根據(jù)自己學(xué)習(xí)程度和學(xué)習(xí)需求來控制學(xué)習(xí)進(jìn)度與學(xué)習(xí)順序，并通過自己的理解掌握新的知識內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)員的自主學(xué)習(xí)能力；課上時間則以重點(diǎn)知識串講、專題討論、學(xué)員隨堂匯報、實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)證等形式為主，通過課堂討論、答疑環(huán)節(jié)有效地增加師生之間的互動。這種“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，將課堂躍升為師生間深度知識探究、思辨、互動與實(shí)踐的場所，有利于提高學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性和思維的創(chuàng)新性。

考慮到人腦注意力的10分鐘規(guī)律，課程組將傳統(tǒng)課堂的授課內(nèi)容進(jìn)行了重新的編排，將課程內(nèi)容按專題進(jìn)行了分解，并將一個專題進(jìn)一步進(jìn)行了章節(jié)細(xì)分，平均以5～15分鐘為一個授課階段，每個階段的授課視頻后會帶有部分隨堂測試題，測試題目以無須人工批改的客觀試題為主，主要用于幫助學(xué)生鞏固掌握前一段微視頻所講授的知識內(nèi)容。為保證線上教學(xué)效果，“現(xiàn)代測試技術(shù)”課程構(gòu)建了線上學(xué)習(xí)社區(qū)，并配置了2名主講教員和5名助教的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，其職責(zé)主要是回答討論區(qū)的問題，參與主觀作業(yè)的批改，與學(xué)員廣泛進(jìn)行互動交流，學(xué)員之間也可通過線上學(xué)習(xí)社區(qū)相互答疑、討論，進(jìn)行協(xié)同學(xué)習(xí)。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

“現(xiàn)代測試技術(shù)”采用了分層次模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K和創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K三大部分。其中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K以演示驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，內(nèi)容包括：基本電參量測試實(shí)驗(yàn)、時域測試實(shí)驗(yàn)、頻域測試實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)域測試實(shí)驗(yàn)、信號產(chǎn)生技術(shù)實(shí)驗(yàn)、非電量測試實(shí)驗(yàn)等，重在培養(yǎng)研究生掌握基本的工程參量測量原理和方法，使研究生具備基本的解決工程測量問題的能力；綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)K以自主研發(fā)的通用自動測試系統(tǒng)為平臺，圍繞虛擬儀器技術(shù)及自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)等新技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，設(shè)置了數(shù)據(jù)采集技術(shù)實(shí)驗(yàn)、虛擬儀器及測試總線實(shí)驗(yàn)、ATS軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、基于通用ATS的測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)、自動測試系統(tǒng)計(jì)量檢定實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，側(cè)重培養(yǎng)研究生綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)自我創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)，使研究生認(rèn)識和掌握先進(jìn)的虛擬測試?yán)碚摷夹g(shù)與實(shí)用技術(shù)，掌握主流測試儀器平臺應(yīng)用與開發(fā)，具備設(shè)計(jì)和調(diào)試自動測試系統(tǒng)的能力。其中，綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)還要求研究生撰寫上交綜合設(shè)計(jì)報告，綜合設(shè)計(jì)報告包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、硬件原理圖、軟件流程框圖、調(diào)試中遇到的問題及心得等內(nèi)容。

五、多樣化考核方法

與本科生階段強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論知識掌握情況的考核不同，研究生階段更注重理論知識的綜合應(yīng)用能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、總結(jié)表達(dá)能力等綜合素質(zhì)和能力的考核。因此，課程組對“現(xiàn)代測試技術(shù)”課程的考核方式進(jìn)行了改革，改革后的考核方式將由課程結(jié)課考試、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作、平時成績等三部分構(gòu)成。

其中，課程的結(jié)課考試主要依托MOOC平臺在線完成，由主講教員從題庫中隨機(jī)出題構(gòu)成結(jié)課考試試卷，主要考核研究生學(xué)員對基礎(chǔ)理論知識的掌握情況，該部分成績占40%；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作的成績主要由實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)報告、實(shí)驗(yàn)操作情況、實(shí)驗(yàn)報告三部分成績構(gòu)成，主要考核研究生學(xué)員的工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，該部分成績占30%；平時成績主要包括課堂專題討論情況、MOOC線上學(xué)習(xí)社區(qū)答疑討論情況、定期匯報報告等幾部分，主要考核學(xué)員的理論知識綜合應(yīng)用能力和總結(jié)表達(dá)能力，該部分成績占30%。通過這種綜合性的考核方法能夠盡可能地考核學(xué)員的各種能力，督促研究生學(xué)員有意識地加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐能力的鍛煉。

六、結(jié)束語

近兩年來，通過引入MOOC翻轉(zhuǎn)課堂和綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，“現(xiàn)代測試技術(shù)”課程的教學(xué)效果明顯改善，課堂教學(xué)氣氛活躍，研究生的學(xué)習(xí)興趣顯著提高，增強(qiáng)了研究生的動手能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，為儀器類研究生的課題研究打下了良好的基礎(chǔ)。

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