面向創新實踐能力培養的“現代測試技術”課程教學改革探討

羅錦　崔少輝　孟晨

摘要：從培養研究生創新實踐能力出發，對現代測試技術課程的教學模式和教學方法等方面進行了探討，通過精選教學內容，建設MOOC課程，設計翻轉課堂，引入實驗教學環節，優化教學方法和手段，多樣化考核方式，達到課堂導學、課外研學、實驗促學的有機結合，全面提高研究生學員勤于思考、勇于動手、綜合運用的能力。

關鍵詞：實驗教學 研究生教育 MOOC

一、引言

研究生學員是實現我軍新世紀新階段戰略目標的生力軍，加強研究生學員創新實踐能力的培養，直接關系到軍隊院校人才培養質量和培養目標的實現。“現代測試技術”是我院儀器科學與技術學科研究生的學位課，也是機械電子工程、檢測技術與自動化裝置、兵器發射理論與技術等學科研究生的必修課，該課程主要介紹當代電子測量與電子測試儀器的基本原理、技術和方法，是一門以信息論、電子學和數據采集技術為基礎，研究各類電參量測量方法與技術、相關測試儀器原理與技術、測試系統設計與集成的應用技術科學。

“現代測試技術”課程的教學內容廣，應用背景涉及面寬，理論性與實踐性強，造成學員對一些內容的理解和掌握較為困難，為了激發研究生學員的學習興趣，提高教學效果，結合研究生學員創新實踐能力培養的需求，課程組對課程體系和教學方法等方面進行了改革探索，加強了以知識體系為核心，注重了綜合運用能力的培養，對教學內容進行了精選，引入了實驗教學環節，建設了MOOC課程，設計了翻轉課堂教學模式，通過課堂導學、課外研學、實驗促學的有機結合，全面提高學員勤于思考、勇于動手、綜合運用的能力。

二、精選教學內容

課程組在深入分析以前的教學情況、外校調研情況以及修課研究生的反饋意見，綜合我院研究生的知識結構和課程體系要求，進一步明確了與我院研究生培養、課題研究相適應的課程內容體系，將教學內容和課程安排劃分為基本理論講授、新技術實驗、前沿講座、專題討論等四個部分。

其中，理論講授和實驗操作示范講解以學員通過MOOC課程自主學習為主，教員課堂講授為輔。基本理論講授部分涵蓋了測量原理與實現技術、信號產生技術、基本電參量測試、時域測試、頻域測試、數據域測試、非電量測試技術、虛擬儀器及自動測試系統等主要內容，重在使研究生較全面地掌握現代測試的理論、技術和方法。

新技術實驗以自主研發的通用自動測試系統為平臺，設計了基于通用ATS、基于FPGA/CPLD的信號采集等綜合性實驗，使研究生能夠更直觀形象地理解和掌握各種理論和技術的實際運用，重在培養學員的動手能力和獨立思考、分析問題、解決問題的能力，并結合課堂討論和課下作業，鼓勵研究生通過實際動手操作來驗證自己的設計方案，解決一些實際問題，從而激發了研究生的學習興趣，使研究生能夠更靈活地掌握現代測試的相關理論和技術。

前沿講座主要包括通用測試技術發展戰略、裝備測試性設計技術現狀及發展、ATS軟件設計技術、ATS/ATE技術發展趨向等專題，重在使研究生能夠及時了解和掌握測試技術的發展和未來的研究熱點方向，為后續的研究方向選擇提供參考。

專題討論的情況將計入課程的考核成績，一方面，可以通過匯報和討論來激勵學員的學習熱情、貫穿知識點的學習掌握；另一方面，也起到督促和衡量學員學習效果的目的。

整個課程講授過程中，除采用了講授、講座、討論等多種教學形式外，還將啟發式、探究式等多種教學方法融入教學，把重點放在問題的由來、概念的形成、研究的思路與方法上，把新概念、新思路、新方法和有待解決的問題引入課堂，提高了研究生探討和思考的積極性以及對知識的理解。同時，還采用多媒體等現代教育手段，構建了完善、優秀的課程教材、教案和多媒體課件，以增強理論的可接受性，使研究生更容易理解和記憶，有效改善了教學效果。

三、翻轉課堂設計

研究生最重要的能力就是自主學習、獨立研究。傳統教學中，課堂授課主要注重新知識的講授，進行交流互動的時間有限，互動也往往是對知識淺層次的鞏固記憶，學員也很難對現學知識進行深入思考和綜合應用，所謂的研究生創新素質培養也就難以真正實施。此外，研究生學員理論基礎與實踐經驗不盡相同，有應屆的研究生，有工作多年再考取的研究生，也有在職進修的研究生，采用傳統的課堂講授模式難以取得因材施教的效果。

為了提升課堂的授課效率，實現“以學員為中心、以能力提升為核心”的個性化教學，本課程組制作了MOOC課程，將現代測試技術的一些基礎理論知識以及實驗示教講解轉化為網絡視頻授課，并引入了“翻轉課堂”教學模式以實現課堂教學與MOOC相結合的主動學習方案，即：由研究生學員在課下根據自己學習程度和學習需求來控制學習進度與學習順序，并通過自己的理解掌握新的知識內容，增強學員的自主學習能力；課上時間則以重點知識串講、專題討論、學員隨堂匯報、實驗操作驗證等形式為主，通過課堂討論、答疑環節有效地增加師生之間的互動。這種“翻轉課堂”的教學模式，將課堂躍升為師生間深度知識探究、思辨、互動與實踐的場所，有利于提高學員學習的積極性和思維的創新性。

考慮到人腦注意力的10分鐘規律，課程組將傳統課堂的授課內容進行了重新的編排，將課程內容按專題進行了分解，并將一個專題進一步進行了章節細分，平均以5～15分鐘為一個授課階段，每個階段的授課視頻后會帶有部分隨堂測試題，測試題目以無須人工批改的客觀試題為主，主要用于幫助學生鞏固掌握前一段微視頻所講授的知識內容。為保證線上教學效果，“現代測試技術”課程構建了線上學習社區，并配置了2名主講教員和5名助教的教學團隊，其職責主要是回答討論區的問題，參與主觀作業的批改，與學員廣泛進行互動交流，學員之間也可通過線上學習社區相互答疑、討論，進行協同學習。

四、實驗教學設計

“現代測試技術”采用了分層次模塊化的實驗教學模式，將實驗內容分為基礎實驗模塊、綜合性實驗模塊和創新設計實驗模塊三大部分。其中，基礎實驗模塊以演示驗證性實驗為主，內容包括：基本電參量測試實驗、時域測試實驗、頻域測試實驗、數據域測試實驗、信號產生技術實驗、非電量測試實驗等，重在培養研究生掌握基本的工程參量測量原理和方法，使研究生具備基本的解決工程測量問題的能力；綜合性實驗模塊和創新性實驗模塊以自主研發的通用自動測試系統為平臺，圍繞虛擬儀器技術及自動測試系統設計等新技術實驗教學，設置了數據采集技術實驗、虛擬儀器及測試總線實驗、ATS軟件設計實驗、基于通用ATS的測試技術實驗、自動測試系統計量檢定實驗等內容，側重培養研究生綜合設計性實驗自我創新能力和科研能力的培養，使研究生認識和掌握先進的虛擬測試理論技術與實用技術，掌握主流測試儀器平臺應用與開發，具備設計和調試自動測試系統的能力。其中，綜合性實驗和創新性實驗還要求研究生撰寫上交綜合設計報告，綜合設計報告包括實驗方案設計、硬件原理圖、軟件流程框圖、調試中遇到的問題及心得等內容。

五、多樣化考核方法

與本科生階段強調基礎理論知識掌握情況的考核不同，研究生階段更注重理論知識的綜合應用能力、工程實踐能力、創新能力、團隊協作能力、總結表達能力等綜合素質和能力的考核。因此，課程組對“現代測試技術”課程的考核方式進行了改革，改革后的考核方式將由課程結課考試、實驗設計與操作、平時成績等三部分構成。

其中，課程的結課考試主要依托MOOC平臺在線完成，由主講教員從題庫中隨機出題構成結課考試試卷，主要考核研究生學員對基礎理論知識的掌握情況，該部分成績占40%；實驗設計與操作的成績主要由實驗方案設計報告、實驗操作情況、實驗報告三部分成績構成，主要考核研究生學員的工程實踐能力、團隊協作能力和創新能力，該部分成績占30%；平時成績主要包括課堂專題討論情況、MOOC線上學習社區答疑討論情況、定期匯報報告等幾部分，主要考核學員的理論知識綜合應用能力和總結表達能力，該部分成績占30%。通過這種綜合性的考核方法能夠盡可能地考核學員的各種能力，督促研究生學員有意識地加強創新實踐能力的鍛煉。

六、結束語

近兩年來，通過引入MOOC翻轉課堂和綜合性、創新性實驗環節，“現代測試技術”課程的教學效果明顯改善，課堂教學氣氛活躍，研究生的學習興趣顯著提高，增強了研究生的動手能力和創新思維能力的培養，為儀器類研究生的課題研究打下了良好的基礎。

參考文獻：

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