面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的測(cè)控實(shí)習(xí)教學(xué)改革探索

黃寶娟 張育林 王娜 王明偉 李銘

摘?要：以現(xiàn)代工程教育理念為指導(dǎo)，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式。設(shè)計(jì)了多層次的教學(xué)模塊，使學(xué)生得到了全面的訓(xùn)練;采取問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，激發(fā)了學(xué)生的探究精神，同時(shí)使學(xué)生的創(chuàng)造性得到充分的發(fā)揮;采用以學(xué)生為主的啟發(fā)式教學(xué)、自主式學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神;綜合考核方式提高了學(xué)生訓(xùn)練的積極性和參與度，鼓勵(lì)了他們的探索精神。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代工程教育?創(chuàng)新人才?測(cè)控實(shí)習(xí)?教學(xué)改革

創(chuàng)新型人才是國家發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的重要資源，實(shí)踐教學(xué)是創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的重要組成部分， 是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。為使實(shí)踐教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中發(fā)揮更好作用，以現(xiàn)代工程教育理念為指導(dǎo)，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，積極進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革探索，繼續(xù)深化課程內(nèi)容建設(shè)，引進(jìn)更先進(jìn)的創(chuàng)新人才教學(xué)理念，推進(jìn)課程教學(xué)綜合改革，不斷增強(qiáng)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)能力。

測(cè)量與控制基礎(chǔ)實(shí)習(xí)（簡稱測(cè)控實(shí)習(xí)）是西安交通大學(xué)實(shí)踐教學(xué)中心三大實(shí)習(xí)之一，其目的是在學(xué)校各工科專業(yè)中普及測(cè)量與控制的基本知識(shí)、基本技能，著重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。在測(cè)控實(shí)習(xí)教學(xué)改革中，以現(xiàn)代工程教育理念為指導(dǎo)，以提升學(xué)生動(dòng)手能力、探索能力、創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標(biāo)，注重解決工程問題和貼近實(shí)際應(yīng)用，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式進(jìn)行了探索與實(shí)踐，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，取得了良好的教學(xué)效果。

一、構(gòu)建多層次的教學(xué)模塊

結(jié)合學(xué)校各學(xué)院的專業(yè)設(shè)置、開設(shè)的課程及工程教育實(shí)際，以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，選取能反映測(cè)控技術(shù)又與社會(huì)生產(chǎn)生活密切相關(guān)的項(xiàng)目構(gòu)建多個(gè)層次、多個(gè)教學(xué)模塊，既突出各工科專業(yè)的共性，又要考慮不同專業(yè)不同層次的需求，體現(xiàn)學(xué)科交叉與學(xué)生興趣。訓(xùn)練內(nèi)容設(shè)有不同層次，既有對(duì)基本操作、基本技能進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練的內(nèi)容，又有對(duì)學(xué)生知識(shí)的綜合運(yùn)用能力進(jìn)行訓(xùn)練的內(nèi)容，還有為學(xué)有余力的學(xué)生設(shè)計(jì)的拓展訓(xùn)練內(nèi)容?；A(chǔ)訓(xùn)練是讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)再現(xiàn)性的重復(fù)運(yùn)用，目的在于加深記憶，形成熟練技能和技巧;綜合訓(xùn)練是要求學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)融會(huì)貫通，綜合應(yīng)用，解決實(shí)際問題;拓展訓(xùn)練進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生的探索能力和創(chuàng)新能力。

在測(cè)控實(shí)習(xí)課程中，涉及到機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路、傳感器、計(jì)算機(jī)與控制技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，引導(dǎo)經(jīng)過測(cè)控課程體系訓(xùn)練的學(xué)生參加各類綜合性的比賽與項(xiàng)目，如全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人大賽、挑戰(zhàn)杯等。在實(shí)踐中充分發(fā)揮測(cè)控實(shí)習(xí)所培養(yǎng)的各種能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

二、采用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，開展啟發(fā)式教學(xué)

“問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”是一種建立在構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)與問題相結(jié)合，以探索問題來引導(dǎo)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)機(jī)。

啟發(fā)式教學(xué)是通過在教學(xué)中適當(dāng)設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)思考，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。教師在實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)的過程中要充分尊重學(xué)生的主體地位，認(rèn)真考慮學(xué)生的認(rèn)知特性，密切注意學(xué)生的思維活動(dòng)，做到實(shí)時(shí)啟發(fā)。由于新舊知識(shí)的不同特點(diǎn)，一般來說，學(xué)生對(duì)新知識(shí)感興趣，理解比較困難;但對(duì)舊知識(shí)比較熟悉。因此教師在引入新知識(shí)時(shí)，應(yīng)在新舊知識(shí)的連接處設(shè)置問題情境，使學(xué)生對(duì)新知識(shí)產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。這樣不僅復(fù)習(xí)鞏固舊知識(shí)，學(xué)生也更易理解與掌握新知識(shí)。

測(cè)控實(shí)習(xí)以學(xué)生熟悉的生活和常見的系統(tǒng)為例，根據(jù)教學(xué)要求和學(xué)生實(shí)際，有目的、有計(jì)劃地提出問題，引起學(xué)生的好奇，啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生將已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)與新問題聯(lián)系起來，經(jīng)過積極思考得出結(jié)論，從而獲得新知識(shí)。在教學(xué)過程中老師以問題引出新知識(shí)，且問題的設(shè)計(jì)由易到難、層層遞進(jìn);學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，擁有學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)。隨著一個(gè)個(gè)問題的解決，學(xué)生獲得了滿足感和成就感，從而激發(fā)了他們的求知欲望。

例如，在傳感器部分，給學(xué)生介紹了一種光電對(duì)管+碼盤構(gòu)成的碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器。在學(xué)生實(shí)際操作時(shí)，先引導(dǎo)學(xué)生搭建電路，觀察光電對(duì)管分別在遮光、通光時(shí)集電極輸出電平的情況。然后再讓學(xué)生將自己搭建的電路用轉(zhuǎn)動(dòng)的碼盤來實(shí)現(xiàn)遮光和通光動(dòng)作，用示波器再觀察輸出，這時(shí)，學(xué)生看到的是一個(gè)脈沖序列，然后，再提示學(xué)生結(jié)合三極管的特性來分析看到的現(xiàn)象，并請(qǐng)學(xué)生分析觀察到的脈沖的頻率與碼盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系，這時(shí)，學(xué)生便悟出，可以通過測(cè)量脈沖序列的頻率進(jìn)而測(cè)到轉(zhuǎn)速的大小。最后，再給學(xué)生留下問題，電腦便于采集的是電壓信號(hào)，那么，怎樣將與轉(zhuǎn)速有對(duì)應(yīng)關(guān)系的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于采集的電壓信號(hào)呢？這樣，留給學(xué)生思考，引起學(xué)生對(duì)下一次課程的期待。學(xué)生在掌握基本技能的基礎(chǔ)上，隨著實(shí)驗(yàn)過程的推進(jìn)，提高學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)求知欲、強(qiáng)化好奇心，從而激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。

三、突出學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生探究精神

在學(xué)生進(jìn)行操作訓(xùn)練時(shí)，要求學(xué)生以小組為單位，分訓(xùn)練項(xiàng)目進(jìn)行組員任務(wù)分配，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，在此過程中，老師積極引導(dǎo)學(xué)生，要求他們不僅知道“應(yīng)該怎么做”，而且知道“為什么這么做”，并啟發(fā)他們思考“還能怎么做”。在訓(xùn)練中，鼓勵(lì)學(xué)生在規(guī)范操作的條件下，去接觸、摸索、調(diào)試和使用儀器設(shè)備，不怕出問題、“捅婁子”。在測(cè)量系統(tǒng)綜合訓(xùn)練中，鼓勵(lì)學(xué)生利用自己所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)電路，而不僅僅利用我們所講的電路;在調(diào)試系統(tǒng)時(shí)，如果學(xué)生遇到問題，老師根據(jù)故障現(xiàn)象給予適當(dāng)提示，讓學(xué)生積極思考、分析確定故障可能發(fā)生的范圍，鼓勵(lì)學(xué)生自己查出故障所在，而不是代替學(xué)生查出故障。只有“逼”學(xué)生自己動(dòng)手，學(xué)生才敢于動(dòng)手、善于實(shí)踐，真正熟悉、掌握教學(xué)所要求的東西。這十分有利于學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手意識(shí)和能力的培養(yǎng)，激發(fā)他們的探究精神，同時(shí)使學(xué)生的創(chuàng)造自由度得到充分的發(fā)揮。

每個(gè)人的思路、想法不盡相同，老師引導(dǎo)他們進(jìn)行討論和交流，并適當(dāng)?shù)亟o予點(diǎn)評(píng)和鼓勵(lì)，使他們相互取長補(bǔ)短，培養(yǎng)學(xué)生諸如溝通、交流、角色轉(zhuǎn)換、任務(wù)分工、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等人際交流技能。這種教學(xué)方法使小組每個(gè)成員不但期望自己的伙伴努力，而且自己也會(huì)加倍努力。它大大刺激了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新精神和合作意識(shí)。

四、建立綜合考核方式，注重學(xué)習(xí)過程考查和學(xué)生能力評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)考核方式重結(jié)果、輕過程，因此造成學(xué)生在實(shí)習(xí)訓(xùn)練中急于得到結(jié)果，若中途遇到問題或故障，便顯得急躁，不利于學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。在測(cè)控實(shí)習(xí)教學(xué)改革中，考核導(dǎo)向以培養(yǎng)技能、知識(shí)和素養(yǎng)相結(jié)合為重，對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核時(shí)在重結(jié)果的同時(shí)更重過程。

考核評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包含工程能力考核和工程素養(yǎng)考核兩個(gè)維度，考核的內(nèi)容包括項(xiàng)目完成度、問題發(fā)現(xiàn)與解決、完成質(zhì)量、創(chuàng)新性、操作的規(guī)范性、參與度、出勤情況等。設(shè)置創(chuàng)新性考核指標(biāo)是指對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目有創(chuàng)新性的思考和功能補(bǔ)充，做出非常好的結(jié)果的學(xué)生有獎(jiǎng)勵(lì)分值，以鼓勵(lì)學(xué)生在完成項(xiàng)目基本功能的基礎(chǔ)上，積極發(fā)散思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

結(jié)語

基于現(xiàn)代工程教育理念，面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)，對(duì)測(cè)控實(shí)習(xí)課程進(jìn)行了改革和實(shí)踐。構(gòu)建了多層次的訓(xùn)練模塊，在教學(xué)中以問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力和動(dòng)手實(shí)踐的能力;以學(xué)生為主的啟發(fā)式教學(xué)、自主式學(xué)習(xí)過程、小組成員合作完成訓(xùn)練的方式，極大鍛煉了學(xué)生的溝通能力、任務(wù)分配與管理能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神。綜合考核方式提高了學(xué)生訓(xùn)練的積極性和參與度，鼓勵(lì)了他們的探索精神。學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力普遍得到了提高，學(xué)生在各種大賽中多次得獎(jiǎng)，教學(xué)改革取得了良好的效果。

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作者簡介

黃寶娟（1968—），女，漢族，陜西西安，博士，高級(jí)工程師，主要從事本科生實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生科技活動(dòng)指導(dǎo)工作。