應(yīng)用型本科一流課程實(shí)踐教學(xué)改革探索

摘 要 針對我國應(yīng)用型本科一流課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題，文章提出構(gòu)建遞進(jìn)式、多元化實(shí)踐教學(xué)體系，并以傳感與檢測技術(shù)課程為例，開展課程實(shí)踐教學(xué)改革探索。采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)激發(fā)學(xué)生自主實(shí)踐，教師輔助指導(dǎo)；融合單片機(jī)課程，借助Proteus仿真平臺開展仿真研究，虛實(shí)結(jié)合，節(jié)省學(xué)時(shí)，有效提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力；結(jié)合思政元素設(shè)置實(shí)踐項(xiàng)目內(nèi)容，全面融入思想政治教育，為應(yīng)用型本科一流課程建設(shè)積累了有益經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型本科；一流課程建設(shè)；實(shí)踐教學(xué)；傳感器

中圖分類號：G424"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""" DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.35.038

Exploration on Practical Teaching Reform of First-class Curriculum of

Application-oriented University

——Taking sensing and testing technology course as an example

ZHANG Min， LUO Jianguo， BI Qingxia

（North China Institute of Science and Technology， College of Emergency Equipment， Langfang， Hebei 065201）

Abstract In response to the problems existing in the practical teaching of first-class applied undergraduate courses in China， this article proposes the construction of a progressive and diversified practical teaching system， and takes the course of sensing and detection technology as an example to explore the reform of course practical teaching. Using task driven approach to stimulate students' independent practice and teacher assisted guidance; Integrating microcontroller courses and utilizing the Proteus simulation platform to conduct simulation research， combining virtual and real elements， saving class hours， and effectively improving students' comprehensive application and innovation abilities; Combining ideological and political elements to set up practical project content， fully integrating ideological and political education， and accumulating beneficial experience for the construction of first-class applied undergraduate courses.

Keywords application-oriented university; first-class curriculum construction; practice teaching; sensor

本科教育是高等教育的基石，課程是人才培養(yǎng)的核心要素，實(shí)踐教學(xué)是本科課程的重要環(huán)節(jié)，人類對事物的認(rèn)知遵循“實(shí)踐―認(rèn)知―再實(shí)踐―再認(rèn)知”這一規(guī)律，因此加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的重要途徑。2019年10月，教育部頒布了《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》（以下簡稱《意見》），針對我國本科課程從教學(xué)理念、教學(xué)方法等多方面提出改革舉措，同時(shí)也進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，要高度重視一流課程的實(shí)踐教學(xué)改革，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的理念，在夯實(shí)理論知識的基礎(chǔ)上，最大效能地激發(fā)學(xué)生主體的積極性和思維靈活性，提高創(chuàng)新應(yīng)用能力。

目前，應(yīng)用型本科教育占據(jù)我國高等教育的“半壁江山”，不同類型的本科，其一流課程建設(shè)明顯不同，而應(yīng)用型本科具有鮮明的工程應(yīng)用特色，因此應(yīng)用型本科一流課程建設(shè)更應(yīng)重視課程實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成[1-3]。

本文分析了我國應(yīng)用型本科一流課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題，以華北科技學(xué)院（以下簡稱“我?！保C(jī)電類專業(yè)課程傳感與檢測技術(shù)為例，開展課程實(shí)踐教學(xué)改革探索，從實(shí)踐項(xiàng)目類型、多元化教學(xué)手段以及思政融入三個(gè)維度構(gòu)建遞進(jìn)式、多元化實(shí)踐教學(xué)體系，以期為我國應(yīng)用型本科一流課程建設(shè)提供借鑒和參考。

1" 一流課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題

關(guān)于課程改革的研究在國內(nèi)外已開展了很多年，特別是關(guān)于課程實(shí)踐教學(xué)的研究[4-6]，如增加課程實(shí)踐操作學(xué)時(shí)比例，突出實(shí)踐環(huán)節(jié)重要性；通過校企合作增加學(xué)生崗位實(shí)訓(xùn)，提升實(shí)踐能力等。但是，目前我國一流課程實(shí)踐教學(xué)仍面臨一些問題[7-9]：課程整體學(xué)時(shí)壓縮，導(dǎo)致課程實(shí)踐環(huán)節(jié)難以使學(xué)生的實(shí)踐能力得到充分鍛煉和提升；實(shí)踐教學(xué)方式單一，多以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生的自主創(chuàng)新能力很難得到提高；校企合作涉及企業(yè)保密協(xié)議，想要深入開展比較困難；開展實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)費(fèi)有限；與理論教學(xué)環(huán)節(jié)相比，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)思政融入不夠深入全面。

2" 遞進(jìn)式、多元化的實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

在《意見》的指導(dǎo)下，我校參照“高等學(xué)校機(jī)械學(xué)科本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范”，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)定位及人才培養(yǎng)要求，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”，構(gòu)建“基礎(chǔ)驗(yàn)證型―綜合設(shè)計(jì)型―前沿拓展型―項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)型”難度逐漸遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目。采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)、虛實(shí)結(jié)合和學(xué)科融合的多元化實(shí)踐教學(xué)手段開展教學(xué)。實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)置充分融合思政元素，保證課程思政教育的全面滲透，圖１為機(jī)電類專業(yè)所構(gòu)建的遞進(jìn)式、多元化實(shí)踐教學(xué)體系。

圖1""" 遞進(jìn)式、多元化實(shí)踐教學(xué)體系

3" 傳感與檢測技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革探索與實(shí)踐

傳感與檢測技術(shù)是我校機(jī)電類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是我校重點(diǎn)建設(shè)的一流本科課程，該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的傳感器理論知識和較強(qiáng)的測控實(shí)踐應(yīng)用能力。目前該課程的實(shí)踐教學(xué)也存在前述所列的問題，不能滿足一流課程實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)要求。因此本課程基于圖1所構(gòu)建的實(shí)踐教學(xué)體系開展實(shí)踐教學(xué)改革，以提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)行業(yè)責(zé)任感和使命感，體現(xiàn)課程的高階性。

3.1" 基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)

基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與理論課教學(xué)同步進(jìn)行，主要借助不同傳感器模塊化實(shí)驗(yàn)箱完成性能驗(yàn)證，學(xué)生只需根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成簡單的線路連接，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。該類型實(shí)踐教學(xué)旨在讓學(xué)生進(jìn)一步理解不同傳感器工作原理及特性測量方法，加深對課本知識的理解，并對傳感器實(shí)物有直觀認(rèn)識。表1（第1列）列出了該課程可以開展的部分基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，該類型學(xué)時(shí)不限，可以根據(jù)實(shí)際課程需要開展。

3.2" 綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在經(jīng)過系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后，在具備一定基礎(chǔ)知識和基本技能的基礎(chǔ)上所開設(shè)的綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師需提前制定實(shí)驗(yàn)任務(wù)書，明確規(guī)定任務(wù)目標(biāo)和設(shè)計(jì)要求，學(xué)生以小組為單位，綜合不同傳感器的工作原理和應(yīng)用特性，完成自主選型、方案設(shè)計(jì)、測試系統(tǒng)搭建和實(shí)驗(yàn)測試等過程，教師在該過程中只給予輔助指導(dǎo)。該環(huán)節(jié)學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識，自主分析問題、解決問題，最大限度激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新思維，表1（第2列）列出部分綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供參考。

表1""" 傳感與檢測技術(shù)基礎(chǔ)驗(yàn)證型和綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)（部分）

3.3" 前沿拓展型實(shí)驗(yàn)

除了夯實(shí)課本知識，熟練運(yùn)用常用傳感器之外，學(xué)生也要關(guān)注本領(lǐng)域的前沿科技，拓寬視野。教師可以通過前沿拓展型實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生思維的靈活性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時(shí)實(shí)踐內(nèi)容結(jié)合行業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)思政教育的自然融合，該環(huán)節(jié)主要結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目開展。

可穿戴柔性傳感器是目前傳感領(lǐng)域的前沿課題，具有體積小、可與人體柔性貼合、檢測效率高等特性，越來越多地應(yīng)用于應(yīng)急救援行業(yè)。圖2（p117）所示為一種新型PPy柔性壓力傳感器實(shí)驗(yàn)，用于被救人員生命特征的高效采集。學(xué)生通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)資料了解目前可穿戴柔性傳感器的研究現(xiàn)狀，基于實(shí)驗(yàn)室條件完成柔性傳感器的基礎(chǔ)制作和測試，體會科學(xué)探索樂趣，激發(fā)創(chuàng)新思維，也為進(jìn)一步深造奠定基礎(chǔ)，表2（第1列）列出了部分前沿拓展型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供參考。

（a）PPy柔性壓力傳感器結(jié)構(gòu)

（b）柔性壓力傳感器人體健康監(jiān)測

圖2""" 一種可穿戴PPy柔性壓力傳感器示意圖

3.4" 項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)

本環(huán)節(jié)主要安排在大四學(xué)年的機(jī)電檢測專業(yè)模塊實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，為期2周，要求學(xué)生融合單片機(jī)課程所學(xué)，借助Proteus仿真平臺完成一個(gè)完整機(jī)電檢測系統(tǒng)的仿真分析、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建和實(shí)驗(yàn)測試，并將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析，優(yōu)化系統(tǒng)性能。教師提前給小組發(fā)放任務(wù)單，明確項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)，學(xué)生分組進(jìn)行，根據(jù)任務(wù)情況在小組內(nèi)開展仿真和實(shí)驗(yàn)分工合作，最終完成產(chǎn)品展示和項(xiàng)目答辯。該環(huán)節(jié)通過課程融合，增強(qiáng)學(xué)生對不同課程的綜合應(yīng)用能力；虛實(shí)結(jié)合，學(xué)生在課下自主完成仿真模型構(gòu)建和分析，節(jié)省了課上實(shí)踐學(xué)時(shí)；經(jīng)過仿真+實(shí)驗(yàn)的完整項(xiàng)目實(shí)施過程，為學(xué)生將來從事科學(xué)研究和解決工程實(shí)踐問題打下良好基礎(chǔ)。

基于我校應(yīng)急安全特色，學(xué)生設(shè)計(jì)了一種家居安全監(jiān)測系統(tǒng)Proteus仿真原理圖，用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代家庭中風(fēng)險(xiǎn)隱患的實(shí)時(shí)監(jiān)測，提升安全系數(shù)。該系統(tǒng)以單片機(jī)為主控芯片，基于Proteus圖形化組件庫中包含的MQ-2煙霧傳感器和PM2.5粉塵傳感器模型，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)煙霧和粉塵濃度的監(jiān)測，基于DHT11溫濕度傳感器實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度情況監(jiān)測。表2（第2列）列出了部分開展的安全特色實(shí)戰(zhàn)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供參考。

表2""" 傳感與檢測技術(shù)前沿拓展型和項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)型實(shí)驗(yàn)（部分）

4" 結(jié)語

在我國深入開展一流課程建設(shè)背景下，本文圍繞應(yīng)用型本科一流課程實(shí)踐教學(xué)改革，構(gòu)建了遞進(jìn)式、多元化的實(shí)踐教學(xué)體系，并以我校傳感與檢測技術(shù)課程為例，開展課程實(shí)踐教學(xué)改革，構(gòu)建了“基礎(chǔ)驗(yàn)證型―綜合設(shè)計(jì)型―前沿拓展型―項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)型”遞進(jìn)式實(shí)踐項(xiàng)目，使學(xué)生實(shí)踐能力逐步提升。實(shí)踐教學(xué)過程采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式，學(xué)生自主開展，教師輔助指導(dǎo)，結(jié)合單片機(jī)課程和Proteus仿真平臺，學(xué)科融合、虛實(shí)結(jié)合，節(jié)省了課內(nèi)學(xué)時(shí)，提高了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)置結(jié)合我校的應(yīng)急安全特色和行業(yè)需求，進(jìn)一步融入思想政治教育，增強(qiáng)了學(xué)生的行業(yè)責(zé)任感和使命感，體現(xiàn)了課程的高階性。

*通信作者：張敏

基金項(xiàng)目：華北科技學(xué)院一流本科課程建設(shè)項(xiàng)目“傳感與檢測技術(shù)”（HKJG202309）。

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