基于OBE的傳感器與檢測(cè)技術(shù)教學(xué)改革探討

李儀+趙曉芳+黎山峰

【摘要】針對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合東莞理工學(xué)院的建設(shè)目標(biāo)，基于OBE（Outcomes Based Education）教學(xué)模式，在教學(xué)計(jì)劃中引入學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出的概念，由此出發(fā)制訂培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)方法和學(xué)生評(píng)價(jià)方法，特別在實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例上進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)，為學(xué)生能力的培養(yǎng)提供了很好的平臺(tái)，確實(shí)取得了良好效果。

【關(guān)鍵詞】OBE 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 教學(xué)改革 課程建設(shè)

【基金項(xiàng)目】廣東省高等教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目（2015）；（東莞理工學(xué)院教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（2015））。

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）24-0016-02

傳感器及檢測(cè)技術(shù)是一門(mén)內(nèi)容繁雜的交叉學(xué)科，涉及電磁學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，但這門(mén)課程只有48學(xué)時(shí)，所以長(zhǎng)期以來(lái)，只能在教學(xué)內(nèi)容上側(cè)重于傳感器定義的講解、原理的分析等，使得學(xué)生對(duì)傳感器相關(guān)理論知識(shí)掌握較好，但對(duì)于實(shí)際工程中傳感器的運(yùn)用了解不多[1]。實(shí)驗(yàn)方面，大部分內(nèi)容是在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，學(xué)生只需對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接，沒(méi)有很好地理解測(cè)量電路與傳感器原理的融合，導(dǎo)致學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)從下手，不能很好的實(shí)現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)[2]。因此，對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)改革是非常必要的。

東莞理工學(xué)院已在2012年明確提出了建設(shè)“特色鮮明的高水平應(yīng)用型地方大學(xué)”目標(biāo)，致力于培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才。近幾年來(lái)根據(jù)學(xué)校的人才培養(yǎng)定位，多次對(duì)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行探索與實(shí)踐，并取得了一定成績(jī)。但也遇到一些問(wèn)題，如部分學(xué)生態(tài)度不認(rèn)真，學(xué)生的創(chuàng)新能力不夠等。針對(duì)存在的問(wèn)題，我們首次引入OBE（Outcomes Based Education）教學(xué)模式[3]，并根據(jù)OBE的基本內(nèi)容與主要特征，重點(diǎn)探討了該方法在傳感器與檢測(cè)技術(shù)教學(xué)中的實(shí)施與應(yīng)用。使學(xué)生既能在學(xué)習(xí)傳感器相關(guān)理論知識(shí)，同時(shí)掌握傳感器的應(yīng)用技術(shù)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，滿足“應(yīng)用型”本科對(duì)人才培養(yǎng)的要求。

1.OBE教學(xué)模式

在OBE教育系統(tǒng)中，教育模式由“內(nèi)容為本”向“學(xué)生為本”轉(zhuǎn)變，教育者必須對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的能力及其水平有清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計(jì)適宜的教育結(jié)構(gòu)來(lái)保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容先于教學(xué)目標(biāo)而存在并占據(jù)核心位置，而在OBE教育模式中，教學(xué)目標(biāo)（學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出）先于教學(xué)內(nèi)容而存在，課程資源開(kāi)發(fā)、學(xué)生管理和輔導(dǎo)等活動(dòng)都要圍繞預(yù)期目標(biāo)而展開(kāi)。

2.基于OBE的教學(xué)改革

將有地方特色的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的需求和教學(xué)資源建設(shè)的特點(diǎn)相結(jié)合，將教學(xué)改革和教學(xué)資源應(yīng)用相結(jié)合，從“課程內(nèi)容教育為主”轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)生掌握知識(shí)為主”。

2.1 探索傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”

通過(guò)對(duì)學(xué)生、用人單位等相關(guān)者調(diào)查，探索傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的目標(biāo)以及實(shí)施這些目標(biāo)所需要的知識(shí)、學(xué)生能力和素質(zhì)，制定可測(cè)評(píng)的預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”。要求學(xué)生掌握傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路及各種應(yīng)用，熟悉測(cè)量的基本知識(shí)及誤差處理方法，了解傳感器的發(fā)展趨勢(shì)及在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)方面的廣泛應(yīng)用，具有正確應(yīng)用傳感器的能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，為畢業(yè)后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 確定課程層面的預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”及實(shí)現(xiàn)策略

根據(jù)“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”類型，使用多樣化的教學(xué)方法，創(chuàng)設(shè)豐富的教育環(huán)境，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極地參與到教學(xué)過(guò)程，有效實(shí)現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出。在課程層面，采用測(cè)驗(yàn)、問(wèn)卷、項(xiàng)目、作業(yè)、報(bào)告等多樣化評(píng)價(jià)方法[4]，設(shè)計(jì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”。

2.3 建立明確的、可實(shí)施的《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)本課程國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)和人才培養(yǎng)模式改革的需求、學(xué)校定位、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，重新編制明確的、可實(shí)施的《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)。為教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)策略設(shè)計(jì)、教材編寫(xiě)、教學(xué)評(píng)價(jià)與考核確立依據(jù)。

2.4 課程研究與改革內(nèi)容

在理論教學(xué)中，從以往先講原理，再講應(yīng)用的模式，改為先講應(yīng)用，再講原理，從具體的科研項(xiàng)目中，選取部分內(nèi)容并將其融入到授課內(nèi)容中。通過(guò)實(shí)實(shí)在在的案例，讓學(xué)生知道這些理論知識(shí)有何用處、如何用，提高了學(xué)生對(duì)傳感器知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，這樣對(duì)理論的理解也會(huì)更加深刻。比如講傳感器靜態(tài)特性時(shí)，先與學(xué)生互動(dòng)，以聊天的形式，結(jié)合正在進(jìn)行的不銹鋼支撐架應(yīng)力測(cè)量科研項(xiàng)目，介紹測(cè)量應(yīng)力的傳感器選擇及靜態(tài)參數(shù)的測(cè)量過(guò)程，測(cè)量數(shù)據(jù)的整理等。課程講完后，把科研項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為課后作業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)行誤差分析，計(jì)算相關(guān)的參數(shù)，如線性度、靈敏性、遲滯、重復(fù)性等，然后對(duì)傳感器進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步鞏固。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比例，重點(diǎn)建立“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”設(shè)計(jì)性項(xiàng)目案例庫(kù)以及相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教材，以應(yīng)用案例為基礎(chǔ)，建設(shè)以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為目標(biāo)的課程學(xué)習(xí)環(huán)境。首先，開(kāi)發(fā)一些電路簡(jiǎn)單、實(shí)用、易于完成的項(xiàng)目。例如火災(zāi)報(bào)警器、樓宇聲控?zé)艏肮饪責(zé)?、酒精濃度測(cè)試儀、電子體重秤等；其次，開(kāi)發(fā)一些綜合運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)交叉融合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如DS18B20或Cu50數(shù)字顯示溫度計(jì)、溫度控制系統(tǒng)、水位控制系統(tǒng)等。案例當(dāng)中所涉及的信息的收集、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施等工作，均由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，培養(yǎng)學(xué)生的思考、質(zhì)疑、研究、決定和呈現(xiàn)的能力。學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，了解并把握項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的基本要求，在運(yùn)用已有知識(shí)、技能的同時(shí)，學(xué)習(xí)新的知識(shí)和技能，解決過(guò)去從未遇到過(guò)的實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)學(xué)習(xí)掌握教學(xué)大綱中規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極探究的態(tài)度、獨(dú)立解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力以及推理和預(yù)測(cè)的習(xí)慣[5]。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只給學(xué)生提高基本思路及最終達(dá)到的目標(biāo)，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案、購(gòu)買元器件、搭建電路等，老師隨時(shí)指導(dǎo)，了解學(xué)生思考問(wèn)題及解決問(wèn)題的方法。評(píng)價(jià)成績(jī)不僅檢查作品完成情況，還需考查處理問(wèn)題的能力。

2.5 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)成果的評(píng)估體系

課程教學(xué)的改革必須要有合理的考核方式相配合才能發(fā)揮效力，再好的方案沒(méi)有學(xué)生的積極參與也不會(huì)有什么效果，在課程考核中主要衡量的是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程表現(xiàn)綜合應(yīng)用能力。現(xiàn)有的考核方式是期末及平時(shí)成績(jī)占85%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占15%。評(píng)估體系改革的主要內(nèi)容是降低試卷成績(jī)?cè)诳傮w成績(jī)中所占的比例，注重知識(shí)學(xué)習(xí)及綜合能力的培養(yǎng)。在項(xiàng)目考核中，對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、解決問(wèn)題的能力和獨(dú)立設(shè)計(jì)能力作綜合評(píng)估。第一，每位同學(xué)都必須進(jìn)行設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)其成果進(jìn)行驗(yàn)收，基本完成設(shè)計(jì)要求并達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)才能通過(guò)。第二，學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)中的參與度應(yīng)作為考核的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，考勤也作為一個(gè)考核指標(biāo)。第三，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行考核，規(guī)定時(shí)間節(jié)點(diǎn)，分階段檢查實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，如進(jìn)行單元驗(yàn)收、仿真驗(yàn)收和系統(tǒng)驗(yàn)收等[6]，這樣也便于老師和學(xué)生間的溝通。這部分成績(jī)占學(xué)生總成績(jī)的比例從原來(lái)的15%提高到30%。

2.6 積極開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查，完成計(jì)劃、實(shí)施、檢查、行動(dòng)的閉環(huán)管理

在每學(xué)年課程結(jié)束之前都要求學(xué)生對(duì)本課程寫(xiě)一個(gè)心得和感受，以及問(wèn)卷調(diào)查。心得主要是針對(duì)本課程教學(xué)方法和教學(xué)效果的評(píng)價(jià)以，及有哪些改進(jìn)的地方，了解學(xué)生的需求和本課程在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中的不足，以便在下一學(xué)年教學(xué)過(guò)程中有所改進(jìn)，使本課程教學(xué)效果變得更加良好。

3.課程改革成果

經(jīng)過(guò)近兩年的改革實(shí)踐，基于OBE教學(xué)理念的傳感器與檢測(cè)技術(shù)改革，學(xué)生進(jìn)行與傳感器有關(guān)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力得到很好的提高，項(xiàng)目案例庫(kù)的建設(shè)為學(xué)生能力的培養(yǎng)提供了很好的平臺(tái)，并確實(shí)取得了實(shí)際的效果?；谡n程改革與建設(shè)，使得學(xué)生對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣增加，期末考試（教考分離，采用其他學(xué)校試卷）卷面平均成績(jī)比以往提高10分左右。通過(guò)課程訓(xùn)練，提高學(xué)生電子設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，也提高了他們的自信心，參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽更加活躍，并取得了較好的成績(jī)。

4.結(jié)束語(yǔ)

將OBE教學(xué)模式應(yīng)用到傳感器與檢測(cè)技術(shù)的教學(xué)中以提升教學(xué)質(zhì)量，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，也端正了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，提高學(xué)習(xí)效果，取得了較好的預(yù)期成效。但是在應(yīng)用OBE教學(xué)模式時(shí)，應(yīng)盡可能避免將教學(xué)簡(jiǎn)化為可觀察的，低層次的具體任務(wù)，把本科教育與高職教育區(qū)別開(kāi)來(lái)，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，只有這樣，才有可能形成良好的互動(dòng)循環(huán)，學(xué)生素質(zhì)才能真正得到了提升。

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作者簡(jiǎn)介：

李儀，男， 1965年8月生， 漢族， 廣東湛江， 高級(jí)工程師。研究方向：傳感器、電路與顯示技術(shù)等。