基于OBE的傳感器與檢測技術(shù)教學(xué)改革

向誠

【摘 要】本文以傳感器與檢測技術(shù)在傳統(tǒng)教學(xué)中所存在的問題為出發(fā)點(diǎn)，引入OBE模式，并由此制訂了課程預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)策略，重構(gòu)了教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)及教學(xué)評價(jià)機(jī)制等。在該模式下，學(xué)生的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”實(shí)效明顯，其學(xué)習(xí)興趣與參與度、創(chuàng)新實(shí)踐能力、獨(dú)立思考和解決實(shí)際工程問題的能力都有了較大幅度的提升。

【關(guān)鍵詞】OBE;傳感器與檢測技術(shù);教學(xué)改革

中圖分類號： G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）03-0041-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.014

0 前言

當(dāng)前，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育已根植國民教育的各個(gè)層次，是推進(jìn)高等教育改革的重要戰(zhàn)略。而作為一種關(guān)注學(xué)生能力提高的教育理念——OBE（Outcome Based Education，學(xué)習(xí)產(chǎn)出）理念[1]，與當(dāng)前我國高等教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)一致。OBE聚焦和組織了教育中的每個(gè)環(huán)節(jié)，貫穿于人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系設(shè)計(jì)、課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求、教學(xué)評價(jià)等各環(huán)節(jié)[2]。

“傳感器與檢測技術(shù)”是一門集光、機(jī)、電于一體，學(xué)科間交叉突出，軟硬伯相結(jié)合的綜合性專業(yè)核心課程。該課程在教學(xué)上，各類傳感器內(nèi)容相對獨(dú)立，內(nèi)容繁雜，理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)。要求學(xué)生在掌握各類典型傳感器的基本原理工基礎(chǔ)上，重點(diǎn)在于測量電路與傳感器原理的融合，達(dá)到理論與實(shí)踐的高度統(tǒng)一，突出應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

1 傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐中所存在的問題

長期以來，傳感器與檢測技術(shù)在教學(xué)中主要存在以下幾個(gè)突出問題：一是受專業(yè)課程學(xué)時(shí)數(shù)的限制，理論教學(xué)內(nèi)容只能側(cè)重于對傳感器定義、工作原理的講解。對測量電路、實(shí)際工程中傳感器的運(yùn)用講解少。課程實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證性的居多，未能很好地理解測量電路與傳感器原理的融合，導(dǎo)致學(xué)生對各類傳感器的應(yīng)用缺少深入的認(rèn)知，達(dá)不到課程的教學(xué)目標(biāo)。二是受師資的限制，教學(xué)過程重理論、輕動(dòng)手現(xiàn)象突出，學(xué)生的工程實(shí)踐能力不足;三是受實(shí)驗(yàn)條件和經(jīng)費(fèi)的限制，許多實(shí)驗(yàn)和工程訓(xùn)練內(nèi)容直接虛擬化或仿真化，真刀真槍的要拿出設(shè)計(jì)實(shí)物的題目較少，制約了學(xué)生的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”效果，不利于學(xué)生專業(yè)和職業(yè)技能及工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)[3]。

2 基于OBE的教學(xué)改革

在“雙創(chuàng)”和“新工科”背景下，如何準(zhǔn)確理解應(yīng)用型教育的本質(zhì)，更新教育教學(xué)方法和手段，將“教學(xué)內(nèi)容為本”向“學(xué)生為本”轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)OBE教育模式與專業(yè)教育間的融合，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高，是廣大教育工作者都面臨的一個(gè)重要課題。

2.1 傳感器與檢測技術(shù)課程預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)的建立

建立由產(chǎn)業(yè)界、校友、用人單位等相關(guān)利益者、第三方權(quán)威代表參與的調(diào)研機(jī)制平臺，通過開展調(diào)查問卷、綜合各種資料、系統(tǒng)分析等多種手段和方法，探明用人單位、產(chǎn)業(yè)界對傳感器與檢測技術(shù)課程的預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”目標(biāo)以及實(shí)施這些目標(biāo)所需要能力，包括：知識層面、技能層面、工程和人文素質(zhì)層面等多種能力。凝練出課程教學(xué)實(shí)踐體系的構(gòu)成要素[4]，確立課程教學(xué)的目標(biāo)體系：要求學(xué)生了解新型傳感器的發(fā)展及在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)方面的應(yīng)用，在掌握傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和工作性能的基礎(chǔ)上，學(xué)會常用傳感器的典型測量電路及其應(yīng)用，并能利用誤差理論分析傳感器與檢測系統(tǒng)中的測量誤差、信號處理等相關(guān)知識處理好傳感器采樣信息，實(shí)現(xiàn)傳感器應(yīng)用能力的提升，為創(chuàng)新型實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 “學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的實(shí)現(xiàn)策略

為提高“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”實(shí)效，在課堂翻轉(zhuǎn)、MOOC、情景教學(xué)、案例驅(qū)動(dòng)等多種教學(xué)模式下，探索和使用碎片化、交互式、工程拉動(dòng)式等多樣化教學(xué)方法，增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性、直觀性和實(shí)用性，吸引學(xué)生積極主動(dòng)地參與到實(shí)踐教學(xué)過程中來。并采用隨堂小測、線上線下問卷、藍(lán)墨云項(xiàng)目探討與問辯、創(chuàng)新作業(yè)與報(bào)告、課堂上現(xiàn)場解答工程案例原理圖、同學(xué)間相互答疑等多樣化評價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)教學(xué)程式由“教程”向“學(xué)程”轉(zhuǎn)化，提升教學(xué)質(zhì)量。

2.3 教學(xué)方法的重構(gòu)

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)采用的是“先教后學(xué)”、“先理論后應(yīng)用”，而OBE采用“先學(xué)后教”、“應(yīng)用反驅(qū)理論”，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)課堂，提高第一課堂教學(xué)的質(zhì)量與效率。比如“氣敏傳感器”這一節(jié)內(nèi)容，其重點(diǎn)是“半導(dǎo)體氣敏傳感器”的工作原理，難點(diǎn)為“簡易袖珍式氣體檢漏儀”的原理圖及其應(yīng)用。為此，課前通過藍(lán)墨云拋出“什么是化學(xué)吸附？”、“半導(dǎo)體氣敏傳感器阻值變化與化學(xué)吸附間的關(guān)系？”、“半導(dǎo)體氣敏傳感器工作前為何必須要預(yù)熱？”等系列問題，引導(dǎo)同學(xué)們?nèi)ハ葘W(xué)，并要求同學(xué)們在先學(xué)的基礎(chǔ)上再用自己的語言把“氣體檢漏儀”的原理圖（注：這種圖書上未給出詳細(xì)原理說明。）解釋出來并發(fā)給筆者，作為對先學(xué)成效的檢驗(yàn)。上課時(shí)，從學(xué)生先學(xué)成效出發(fā)，結(jié)合筆者指導(dǎo)學(xué)生所申請下并正在研究的湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目“家庭煤氣安全控制系統(tǒng)的研究”，介紹化學(xué)吸附、阻值隨化學(xué)吸附的變化規(guī)律及器件工作加熱等問題。通過同學(xué)身邊看得見、摸得著的案例，幫助其來理解這些抽象的理論知識，提高學(xué)生對交叉、繁雜傳感器知識學(xué)習(xí)的興趣，加深對理論的理解。

2.4 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，堅(jiān)持實(shí)現(xiàn)“教學(xué)內(nèi)容為本”向“學(xué)生為本”、教育目標(biāo)由知識傳授向能力培養(yǎng)這兩個(gè)轉(zhuǎn)變?yōu)槌霭l(fā)點(diǎn)，大幅度提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課時(shí)在課程總學(xué)時(shí)及綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐總課時(shí)中的比重。運(yùn)用“一體化”原則來設(shè)置傳感器與檢測技術(shù)課程和其他關(guān)聯(lián)課程的模塊化實(shí)踐教學(xué)群，突破原有專業(yè)課程各自為陣的界限。重組或重構(gòu)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，建立設(shè)計(jì)性項(xiàng)目庫及與之對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教材，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，突出理論和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐間的融合，將產(chǎn)出指標(biāo)與課程知識貫穿在各層次的實(shí)踐環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的成功獲得感，通過不斷取得成就來認(rèn)知自我、修正自我、激發(fā)自我，提升自信。