檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)課程教學(xué)改革探索與研究

胡波

[摘 要]文章通過分析檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，結(jié)合陜西理工大學(xué)自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，以及企業(yè)對工程應(yīng)用型人才的需求，提出了課程改革的思路和具體措施。文章從改進(jìn)教學(xué)觀念、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)方法、側(cè)重工程應(yīng)用、改變考核辦法等方面進(jìn)行了探討。近幾年的教學(xué)實(shí)踐證明，課程教學(xué)改革有效調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，對學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)效果顯著。

[關(guān)鍵詞]檢測轉(zhuǎn)換技術(shù);課程教學(xué)改革;工程應(yīng)用能力

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）03-0097-03

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀

檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)是自動檢測技術(shù)和自動轉(zhuǎn)換技術(shù)的總稱，它是自動化、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及的知識非常廣泛，包括物理學(xué)、電工學(xué)、電子技術(shù)、自動控制原理、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多個學(xué)科。作為信息技術(shù)的三大支柱之一，傳感器與檢測技術(shù)已滲透到人類的科學(xué)研究、工程實(shí)踐和日常生活的各個方面，在促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的廣闊領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。在研究自然現(xiàn)象規(guī)律及生產(chǎn)活動時，必然要從外界獲取大量的信息，信息的獲取、處理、轉(zhuǎn)換已經(jīng)成為信息領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能合理地選擇及應(yīng)用傳感器和檢測技術(shù)，搭建檢測系統(tǒng)，及時正確地獲取所需信息，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及工作實(shí)踐應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)，這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實(shí)踐動手能力具有重要的作用。

檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)一直以來都是陜西理工大學(xué)（以下簡稱“我?！保┳詣踊瘜I(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，我校電氣工程學(xué)院自動化系培養(yǎng)計(jì)劃中于第5學(xué)期開設(shè)這門課程。該課程的主要內(nèi)容為：了解檢測技術(shù)的基礎(chǔ)知識，結(jié)合系統(tǒng)闡述檢測技術(shù)的應(yīng)用，掌握測量系統(tǒng)的組成、數(shù)據(jù)的檢測及處理的方法;了解傳感器的特性、組成部分和應(yīng)用場合，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)明白傳感器選取的原則及所需各項(xiàng)指標(biāo)的確定;掌握一些常用傳感器的工作原理、性能指標(biāo)、基本應(yīng)用方法，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)會根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求完成對傳感器的選型;掌握一些常用轉(zhuǎn)換電路的搭建，初步具備設(shè)計(jì)自動檢測系統(tǒng)，并能提取所需信息及減小或消除檢測誤差的能力。該課程在整個自動化課程體系中具有多門課程內(nèi)容融合的非凡意義，其以物理學(xué)、電工原理、電子技術(shù)等為先修課程，同時又為后續(xù)的單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、PLC等課程的課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

該課程涉及的知識面廣，與工程實(shí)際結(jié)合緊密，現(xiàn)已成為我國高等工科院校自動化專業(yè)的主干課程，并且在課程體系中占有重要地位。近年來，課程組對該課程的教學(xué)改革與探索較為滯后，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)大綱沒有及時調(diào)整，針對課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及內(nèi)容也沒有及時更新。受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，該課程同其他一些課程一樣存在著教與學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象，雖然教師也認(rèn)真?zhèn)湔n，盡量改進(jìn)教學(xué)方法，但仍然無法使學(xué)生足夠重視該門課程，以至學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃、積極性不高，該門課程的教學(xué)效果不夠理想。另外，該門課程讓學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容、方式也存在問題，目前主要還是以課本及作業(yè)習(xí)題為主，不能有效與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合;實(shí)驗(yàn)課時少且均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，幾乎沒有設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，基本屬于“紙上談兵”，結(jié)果是部分學(xué)生學(xué)完該門課程后不認(rèn)識實(shí)驗(yàn)室常用的一些傳感器，不會正確使用常用的儀器儀表，不會設(shè)計(jì)基本的測量電路。

針對以上教學(xué)存在的問題，研究探討出一套科學(xué)、實(shí)用的教、學(xué)、做相結(jié)合的教學(xué)方案，提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)際工作能力的培養(yǎng)，提高在新形勢下學(xué)生的競爭力已是刻不容緩。

二、目前存在的主要問題及分析

檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容主要包括自動檢測技術(shù)、自動轉(zhuǎn)換技術(shù)、傳感器選型應(yīng)用等方面，不同于一些理論、原理性為主的課程，該課程是一門知識掌握、應(yīng)用能力并重的課程，對培養(yǎng)學(xué)生的自動檢測、自動控制及生產(chǎn)過程自動化設(shè)計(jì)能力具有重要作用。現(xiàn)有的檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)課程在教學(xué)中主要存在以下問題。

（一）課程教學(xué)觀念偏離教學(xué)目標(biāo)

課程教學(xué)觀念對教學(xué)起著指導(dǎo)和統(tǒng)帥的作用，我校的目標(biāo)是培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才，注重知識和能力的并行培養(yǎng)，而該課程目前仍是“先知識，后能力”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，即便如此，在課程教學(xué)灌輸式“先知識”后，還是缺乏對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。具體體現(xiàn)在課程教學(xué)目標(biāo)還是停留于課堂講授、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、理論考核這樣的傳統(tǒng)模式，忽略了將所學(xué)理論知識與實(shí)踐動手能力的有效結(jié)合，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生的理論考試成績良好，但并不具備該學(xué)科應(yīng)有的設(shè)計(jì)及應(yīng)用能力。

（二）課堂教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新

在該課程中，很多基礎(chǔ)效應(yīng)、傳感器工作原理都是在之前的物理、電路等課程中學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，而現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃仍然在這些學(xué)生已基本掌握的理論知識上耗費(fèi)了較多課時，這導(dǎo)致在課堂教學(xué)的過程中，學(xué)生對重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容感到無趣，求知欲也就被遏制了。教師對如何針對課程特點(diǎn)采取有效的教學(xué)方法和手段，從根本上解決學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃、積極性不高的問題上缺乏深入思考和研究，教學(xué)方法仍以灌輸為主，雙主體意識中的學(xué)生主體地位不夠突出，教師對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)滯后。

（三）課程教學(xué)內(nèi)容和工程實(shí)際相脫節(jié)

現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容主要以理論教學(xué)為主，強(qiáng)調(diào)各種傳感器的工作原理，對目前工程應(yīng)用中所需熟悉的技能，尤其是一些新型傳感器的認(rèn)知不夠。雖然原理的掌握是該課程教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，但光強(qiáng)調(diào)原理不利于學(xué)生更好地掌握典型工作任務(wù)所需的知識和技能，反而會忽視傳感器技術(shù)在具體工業(yè)現(xiàn)場的選型、安裝、調(diào)試等能力的培養(yǎng)，而這正是學(xué)生畢業(yè)后走上職業(yè)崗位所需要的技能。

（四）課程作業(yè)形式單一，學(xué)生敷衍了事已成常態(tài)

傳統(tǒng)教學(xué)中的作業(yè)形式，通常以布置課后題為主，其目的是幫助學(xué)生在課后加深對基本概念的理解，鞏固理論知識認(rèn)知，但這對該門課程的實(shí)際教學(xué)效果并不理想。主要原因是理論學(xué)習(xí)枯燥無味，即便學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè)后，仍然對傳感器的應(yīng)用和檢測電路的設(shè)計(jì)知之甚少，這與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)有所偏離，導(dǎo)致學(xué)生無法真正地學(xué)以致用，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下，應(yīng)付過關(guān)了事。

（五）課程考核評價體系單一

課程考核應(yīng)能夠反映出學(xué)生對該課程各個知識點(diǎn)的掌握程度及工程應(yīng)用的能力。目前，該課程的考核還是以筆試為主，學(xué)生復(fù)習(xí)、考試也仍以記、背為主要方式，這很大程度上忽視了學(xué)生對檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)及傳感器在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用水平和能力，不能充分反映學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的實(shí)際體驗(yàn)和感受，換言之，即該課程對學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力的考核不夠。

三、建設(shè)目標(biāo)及內(nèi)容

針對檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)課程性質(zhì)以及傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的問題，以“強(qiáng)調(diào)實(shí)踐、注重應(yīng)用”為教學(xué)指導(dǎo)思想，緊密圍繞學(xué)生專業(yè)核心能力的培養(yǎng)，擬從以下幾個方面進(jìn)行改革。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建科學(xué)合理的課程教學(xué)體系

對教學(xué)內(nèi)容不斷進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，在所選教材的基礎(chǔ)上，精選教學(xué)內(nèi)容，增加新知識、新技術(shù)的介紹。檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)涉及知識面廣，應(yīng)以相互具有有機(jī)聯(lián)系的方式講解，要求教學(xué)內(nèi)容的理論淺顯易懂、簡潔明了，切實(shí)貫徹“必須、夠用”的原則，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)中因需要掌握各種繁雜知識而失去學(xué)習(xí)興趣。例如，在講解應(yīng)變式電阻傳感器時，其工作原理、轉(zhuǎn)換電路等知識必須詳細(xì)闡述，而因?yàn)閷W(xué)科差異，涉及材料力學(xué)方面的理論公式推導(dǎo)只需介紹了解即可，再以實(shí)際的傳感器應(yīng)用案例，讓學(xué)生清楚該類傳感器的實(shí)際使用方法和應(yīng)用領(lǐng)域，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)新思維。

（二）改進(jìn)教學(xué)方法，教學(xué)形式多樣化，提高教學(xué)效果

多媒體是現(xiàn)代教學(xué)活動中必不可少的教學(xué)工具，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有的多媒體課件，再借鑒其他與該課程相關(guān)的精品課件，制作出更為適合該課程課堂教學(xué)的多媒體課件。但課堂教學(xué)也不能完全依賴多媒體課件，應(yīng)該采取課件、板書、實(shí)例教學(xué)相結(jié)合的方式。

另外，還可將易于攜帶的各種常用傳感器或教具帶入課堂，采用教師邊講邊操作的方式，使學(xué)生對所學(xué)知識和傳感器的使用方法及步驟有一個直觀的了解和認(rèn)識。這種模式適合講授各類傳感器的基本概念、工作原理，包括器件的選型、安裝、調(diào)試等教學(xué)內(nèi)容。用“眼見為實(shí)”的方式加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

在教學(xué)過程中，除了采用上述以講授為主的注入式方法以外，還可結(jié)合以自學(xué)為主的啟發(fā)式教學(xué)模式，如適量增設(shè)課堂討論環(huán)節(jié)，讓每個學(xué)生都能自覺主動地參與到課堂教學(xué)中，從而更進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。注入式和啟發(fā)式相結(jié)合的教學(xué)模式，完成了從單純的教師主導(dǎo)課堂教學(xué)到學(xué)生自學(xué)，師生共同討論相結(jié)合的轉(zhuǎn)變，達(dá)到了充分發(fā)揮學(xué)生主體作用的效果，增加了課堂教學(xué)的吸引力。同時，教師可以通過討論及時了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，進(jìn)而采取相對應(yīng)的教學(xué)改進(jìn)，從而很好地處理教與學(xué)的關(guān)系。

（三）注重實(shí)例教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)以致用

在檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)的教學(xué)中有很多原理性的知識，學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識的過程中會感到知識比較抽象、枯燥，對此教師可以實(shí)際例子作為導(dǎo)入，先讓學(xué)生有一個感性的認(rèn)識，再講原理，使學(xué)生有針對性地去學(xué)習(xí)。教師可將實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用技術(shù)融入課堂教學(xué)，整合、提煉出一部分能配合知識點(diǎn)講授的實(shí)際案例，以典型工作任務(wù)的完成過程，使課堂教學(xué)生動、形象且切合實(shí)際，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對課程內(nèi)容相關(guān)知識的求知欲。通過這種教學(xué)方式，可逐漸完成從“概念—原理—應(yīng)用”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，到“實(shí)例展示—核心設(shè)計(jì)—應(yīng)用領(lǐng)域”教學(xué)模式的轉(zhuǎn)換，達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的，有利于知識點(diǎn)的融會貫通，讓學(xué)生更好地掌握檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)和傳感器應(yīng)用技術(shù)。

檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)是一門比較注重實(shí)踐的課程，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是與理論教學(xué)相對應(yīng)的一種教學(xué)形式，是對理論學(xué)習(xí)的深化和補(bǔ)充，強(qiáng)調(diào)過程操作和應(yīng)用設(shè)計(jì)。適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課時，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為輔的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式非常適合該課程的學(xué)習(xí)，精選開發(fā)一些有針對性的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生更好地理解課堂所學(xué)知識，這樣既可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化理論教學(xué)的知識點(diǎn)，又可以提高學(xué)生的實(shí)際動手能力和工程應(yīng)用能力，滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。

結(jié)合實(shí)際增設(shè)若干設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用、設(shè)計(jì)能力。首先，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的題目要選好，既要結(jié)合專業(yè)，又要針對工程實(shí)際，設(shè)計(jì)中更要真刀真槍地完成設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。為此，可以教師的一些在研課題為依據(jù)，師生共同討論研究，這樣既可加快教師科研課題的進(jìn)度，又可鍛煉和提高學(xué)生的實(shí)踐能力。在實(shí)驗(yàn)報告的形式上可以多樣化，如報告式、論文式，這樣既可以讓學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，又可以讓學(xué)生掌握科技論文的寫法，達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。

（四）大作業(yè)為主、課后題為輔，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

在講解完同種原理或同類型的傳感器教學(xué)內(nèi)容后，可根據(jù)實(shí)際的工程應(yīng)用，留給學(xué)生一次大作業(yè)，由教師下達(dá)任務(wù)書，以學(xué)生自主設(shè)計(jì)為主、教師答疑輔導(dǎo)為輔，完成一些有針對性的應(yīng)用及設(shè)計(jì)任務(wù)。例如，在講完電阻式傳感器后，可完成“電子秤的硬件電路設(shè)計(jì)”。在設(shè)計(jì)中，主要側(cè)重于傳感器的選型、檢測模塊的設(shè)計(jì)和測量電路的設(shè)計(jì)。再如，講完霍爾傳感器后，可完成“基于霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量裝置設(shè)計(jì)”。在設(shè)計(jì)中，側(cè)重傳感器的選型、安裝、顯示電路的設(shè)計(jì)和誤差的分析。實(shí)物的制作可在該課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)或后續(xù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)中完成。大作業(yè)可以安排4～5名學(xué)生一組共同探討，從查閱資料、器件選型、設(shè)計(jì)電路，到提交設(shè)計(jì)報告完成作業(yè)，最后由師生共同討論協(xié)商，給出作業(yè)成績。這種方式可以讓學(xué)生邊學(xué)邊練、分工合作，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有效促進(jìn)了學(xué)生將所學(xué)理論知識應(yīng)用于實(shí)踐的能力，對學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)起到了激勵作用，并提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識。

（五）改變課程考核辦法，側(cè)重學(xué)生的工程應(yīng)用能力

課程考核是檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)知識和能力的手段，它具有導(dǎo)向、反饋、評價等多項(xiàng)功能。合適的考核方式，能引導(dǎo)學(xué)生注重形成性學(xué)習(xí)，改變以往“上課記，考試背，考完忘”的傳統(tǒng)做法，針對檢測轉(zhuǎn)換技術(shù)課程的特點(diǎn)及教學(xué)目標(biāo)，并結(jié)合工程實(shí)際的要求，采用基于學(xué)習(xí)過程的多維度考核方式。鑒于此種設(shè)想，課程考核的總評成績可由平時考核、實(shí)驗(yàn)考核、筆試考核三大模塊組成，具體的考核權(quán)重如表1所示。

新的考核方式，除保留了傳統(tǒng)筆試考核以外，更加注重考核學(xué)生主動參與課程教學(xué)的積極性和基于該門課程的實(shí)際應(yīng)用能力。實(shí)踐證明，在此機(jī)制的促進(jìn)下，學(xué)生的到課率明顯提高，完成作業(yè)、實(shí)驗(yàn)的態(tài)度和能力也有所改善。

四、結(jié)束語

近三年的課程教學(xué)改革實(shí)踐證明，學(xué)生在該門課程的學(xué)習(xí)中，主動參與意識明顯加強(qiáng)，積極性顯著提高。相較于以往的只重視理論學(xué)習(xí)，到現(xiàn)在更側(cè)重于實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)，形成了理論聯(lián)系實(shí)踐的良性循環(huán)，并在新的考核機(jī)制的促進(jìn)下，更加重視實(shí)驗(yàn)及作業(yè)的完成，大大提高了學(xué)生實(shí)踐動手和工程應(yīng)用能力，有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。這在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)中得到了充分的證明。另外，課程教學(xué)改革也提高了教師教學(xué)及科研的積極性，有效促進(jìn)了教師隊(duì)伍的專業(yè)發(fā)展。

當(dāng)然，隨著用人單位對畢業(yè)生要求的不斷變化，教學(xué)理念也應(yīng)不斷更新，這就需要課程教研組不斷研討課程的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)方法，以達(dá)到適應(yīng)工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的實(shí)效。筆者堅(jiān)信，以先進(jìn)的教學(xué)理念為引導(dǎo)，通過廣大師生堅(jiān)持不懈的努力，定能培養(yǎng)出更多更好的、與時俱進(jìn)的工程應(yīng)用型人才，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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[責(zé)任編輯：陳 明]