工程教育專業(yè)認證背景下《檢測與傳感技術(shù)》課程實踐教學改革研究

李智慧+張德賢

摘要：工程教育專業(yè)認證的核心是“合格認證”及“能力導向”。文章以“檢測與傳感技術(shù)”專業(yè)課為例，討論專業(yè)認證背景下實踐類課程應(yīng)如何適應(yīng)學生需求。從分析現(xiàn)有存在的問題出發(fā)，提出從課堂教學內(nèi)容、教材選取、考試形式改革等方面入手，改進該課程的教學方法，使學生真正從興趣出發(fā)去學習并掌握傳感器與自動檢測技術(shù)，提高學生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認證;檢測與傳感技術(shù);教學改革;寓教于樂

中圖分類號：G712 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）42-0111-02

工程教育專業(yè)認證核心之一是“能力導向”。“能力”指工程類學生培養(yǎng)的質(zhì)量及利用學科知識分析與解決問題的能力。工程教育專業(yè)認證可促進我國工程教育的國際互認，提升國際競爭力。我國工業(yè)科技發(fā)展迅速，需要大量不同規(guī)格的工程技術(shù)人才，這些高質(zhì)量的工程技術(shù)人才主要依靠高等學校培養(yǎng)。工程教育專業(yè)認證的核心就是要確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質(zhì)量標準要求，是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導向的合格性評價。工程教育專業(yè)認證是各高校促進專業(yè)建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的契機，也是工程教育改革的必然趨勢和內(nèi)在要求。目前，不同類型高等學校培養(yǎng)目標趨于雷同;實踐教學、工程課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實踐類的課程開設(shè)嚴重不足;培養(yǎng)的人才不能完全適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，要培養(yǎng)以能力導向為目標的電子類專業(yè)人才，必須加強對工科學生實踐動手能力的培養(yǎng)，實行“應(yīng)用型、差異化、重實際”的培養(yǎng)模式。借鑒國內(nèi)、外優(yōu)秀大學培養(yǎng)人才理念，不斷改進優(yōu)化專業(yè)培養(yǎng)。

一、課程特點及存在問題

《檢測與傳感技術(shù)》介紹檢測技術(shù)的定義、工業(yè)檢測現(xiàn)場所涉及的檢測手段、常見傳感器結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)、檢測電路及其典型應(yīng)用。學生可以了解傳感器的基本概念、構(gòu)成及與傳感器原理有關(guān)的物理定律，傳感器及現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展的趨勢。涉及到的學科面廣，是自動控制學、物理學、電子技術(shù)、數(shù)學、機械工程學的交叉融合，是電子信息類專業(yè)必修的一門實踐性很強的學科平臺課，主要內(nèi)容有電阻應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、光電式、超聲波傳感器等。本學院電子信息類專業(yè)所開設(shè)的《檢測與傳感技術(shù)》總課時44學時，目前沒有實踐環(huán)節(jié)。由于一些基礎(chǔ)理論知識的推導，使得學生開始學習本課程時感覺抽象、枯燥、不適應(yīng)。上課學生學了一肚子枯燥的理論，又沒有相應(yīng)的實驗驗證及課程設(shè)計去動手實踐，所以學了等于紙上談兵。學生的實踐能力沒有得到提升，也無法培養(yǎng)學生實際設(shè)計電路分析電路的能力。還有，本課程包括各類傳感器基礎(chǔ)理論、檢測技術(shù)基礎(chǔ)理論，短短40多個學時是遠遠不夠的。課堂教學內(nèi)容的選擇是個問題。另外，傳感器的發(fā)展日新月異，教材選取及教學內(nèi)容的更新是個重要內(nèi)容，要能使學生全面了解傳感器發(fā)展最新動態(tài)，從而提高將來畢業(yè)后對工作的適應(yīng)能力。針對以上存在的問題，本文筆者就課堂教學中教材選取、課程內(nèi)容和教學方式、實踐環(huán)節(jié)、考試及成績評定形式等方面改革進行探討。

二、教材選取要圖文并茂

本課程在電子專業(yè)的課程體系中，起著承前啟后的作用，其目的是在于增強創(chuàng)新開發(fā)能力和提高專業(yè)技術(shù)水平。學生學習該課程時，通常感覺思維跟不上，知識點多而分散。因此為了學科發(fā)展，為了迎接工程教育專業(yè)認證，首先在指導書及上課教材的選取上頗下了功夫。現(xiàn)在可選取的教材多而雜亂，滿目盡是公式和多而繁亂的原理剖圖。教師把書上公式搬到黑板上或者多媒體課件上對著念，下面是一群昏昏欲睡的學生。教材選取的原則一定要“圖文并茂”，最好能讓學生“看圖識記”、“看圖說話”，為配合工程教育專業(yè)認證并從根本上改變該課學生厭學不好學的現(xiàn)狀，筆者正主編《自動檢測與傳感技術(shù)及實例分析》，該教材注重學科縱向體系模式，將常見傳感器知識整合成6大模塊，將該領(lǐng)域的專業(yè)內(nèi)容與能力培養(yǎng)同時進行，按照工業(yè)生產(chǎn)要求和實際需要，模塊著重于新知識和新技術(shù)的應(yīng)用，突出專業(yè)知識的綜合應(yīng)用和專業(yè)能力的培養(yǎng)，設(shè)計了模塊目標、要求、計劃、實施等環(huán)節(jié)，并及時給學生介紹。該教材比較注重實用性，清晰易懂，把原理與應(yīng)用有機融合，在實例中講原理，在配套的課件演示動畫圖中，了解電路設(shè)計的原理及工業(yè)現(xiàn)場模擬運行狀況。目前課程組老師準備編寫自己的實驗指導書，每章都涉及到一種傳感器小而實際有趣的應(yīng)用實例，以提出問題的形式引發(fā)學生思考并完成。在理論授課時，先從一些生活中的例子、直觀的圖片、視頻、媒體大片中曾出現(xiàn)先進傳感器的短片等資料入手，以典型應(yīng)用為起點，先激發(fā)學生的學校興趣，帶著好奇心去了解相對應(yīng)傳感器的工作原理，用多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)學習相結(jié)合的方法，課件制作以教材為基礎(chǔ)，不斷加入最新的科學技術(shù)成果及內(nèi)容，充分利用現(xiàn)代化教學設(shè)備和手段輔助教學，擴展學生視野，最終使學生掌握檢測技術(shù)的基本技能。充分結(jié)合生產(chǎn)生活實際。在總學時上，考慮增加到60學時。增加課程設(shè)計環(huán)節(jié)，提高學生的專業(yè)素質(zhì)、創(chuàng)新意識和實踐能力。

三、實踐教學內(nèi)容要寓教于樂，娛寓于學

實踐教學內(nèi)容要貫穿于實驗、課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計等所有實踐環(huán)節(jié)中，讓學生有一個學以致用、做中教、做中學、做中練、做中熟的學習過程。工程教育認證重點突出應(yīng)用，突出專業(yè)特色，所以對于課程來說，突出實踐性應(yīng)用不但要從課堂教學不斷滲透，更要在實驗、課程設(shè)計中逐步引導和加強。如果教師教學沒有什么實踐性內(nèi)容，只有條不紊地按照傳感器的各種轉(zhuǎn)換原理，從一種傳感器組織講解到另一種傳感器，決定了很少甚至幾乎與企業(yè)發(fā)展、傳感器本身技術(shù)發(fā)展相脫節(jié)，學生學習和教師教學也顯得枯燥乏味。實踐教學包括實驗及課程設(shè)計兩個部分，嚴格說來也包括了部分同學的畢業(yè)設(shè)計。實踐環(huán)節(jié)一定要調(diào)動學生積極性及求知欲。傳感器的基本工作原理和其對應(yīng)的測量電路無論聽起來還是學起來都比較乏味，而傳感器的應(yīng)用結(jié)合生活中的實例會比較有趣。超市收銀掃描筆、銀行自動感應(yīng)門、小區(qū)樓道自動感應(yīng)燈、自動干手機等都是能引起學生興趣的不錯的例子。開始上課之前的緒論部分，可以用大量生動形象的與生活及生產(chǎn)息息相關(guān)的例子如機器導盲犬、智能安全門、智能電子鎖、生命探測儀等引導學生步入傳感器世界。比如講授電渦流傳感器時，從四、六級重大的考試進場前防止學生帶手機的金屬探測儀，到看的老戰(zhàn)爭影片中的排雷儀，到一些重要場所的安檢通道，讓學生首先了解這類傳感器應(yīng)用的廣泛性和重要性，激起學生興趣。然后，我們引出電渦流傳感器的工作原理：由于金屬的電渦流效應(yīng)，當探測線圈靠近金屬物體時，金屬導體表面會產(chǎn)生電渦流，電渦流產(chǎn)生的磁場會使探測儀振蕩回路中的能量損耗增大，檢測出這種變化并轉(zhuǎn)換成電信號，再由此判定探測線圈下面是否有金屬物體。就讓學生借此了解為什么能夠檢測，就是工作原理的講述。講述完再進入實例，讓學生自己去發(fā)現(xiàn)電渦流傳感器在位置測量、安檢中的應(yīng)用要點，測量轉(zhuǎn)換電路應(yīng)該怎么設(shè)計。最后讓學生主動思考，平時生活中，能在哪方面應(yīng)用，應(yīng)該怎么去設(shè)計，然后應(yīng)該選什么型號。這樣學生對于這類傳感器肯定就印象深刻了。另外，在講一種傳感器時，要結(jié)合已經(jīng)學過的傳感器，找出各章聯(lián)系點或者這種傳感器優(yōu)點。比如電渦流接近開關(guān)，與電容式的接近開關(guān)有哪些不同，各自適合在什么場所應(yīng)用。比如在講述防盜監(jiān)控方面，壓電式周界報警電纜與紅外的優(yōu)缺點及區(qū)別，這樣在趣味中體會學習知識的快樂。

四、考核方式及成績評定方式

《檢測與傳感技術(shù)》內(nèi)容難學，各章節(jié)具有獨立性，知識點之間的聯(lián)系較少，涉及到電子技術(shù)、電路分析、物理化學、數(shù)學等基礎(chǔ)知識。針對以上特點，考核方法重在應(yīng)用與綜合，不以識記為主，所以考試形式由原來閉卷改為開卷考試。從調(diào)查的情況看，可以減輕學生考試壓力，不用單獨追求分數(shù)的高低，把學習的重點用于應(yīng)用和實際解決問題的能力訓練上，幾乎所有的學生對開放性的實驗和課程設(shè)計給分方式持歡迎和支持態(tài)度，有利于引導學生向能力培養(yǎng)方向發(fā)展。實踐課內(nèi)容靈活多樣，強調(diào)應(yīng)用與綜合，強調(diào)對知識的分析和歸納，比如讓學生設(shè)計自動分檢器，分揀出金屬和非金屬，白色和黑色物質(zhì)的生產(chǎn)流水線，設(shè)計教室照明自動識別系統(tǒng)，識別是否有學生在自習，從而決定打開燈的數(shù)量和位置等。在一定程度上減少學生作弊，對端正考風有幫助。成績最終的評定以設(shè)計和最終作品兩個部分，使成績成為衡量學習態(tài)度及學到多少知識的標準，而不是簡單的得到學分的工具。

在工程教育認證背景下，通過幾年來對《檢測與傳感技術(shù)》這門課程的探索、教學改革，充分調(diào)動了學生學習的積極性，提高了該課程的教學質(zhì)量。在實踐教學方面，實驗室購進了部分典型的傳感器，可以直接看到內(nèi)部實物的構(gòu)造，讓學生有個直觀的認識。在14版大綱中，又增加了具體課程設(shè)計內(nèi)容，確定幾種應(yīng)用較多且價格相對便宜的傳感器，讓學生在其中自由選題并做成實物，從而引發(fā)學生學習興趣及作品完成的成就感。電子技術(shù)學科組會繼續(xù)努力探索，進一步提高該課程的教學質(zhì)量。使該專業(yè)學生能在學習本課程后，適應(yīng)一般生產(chǎn)需要，在日常自動檢測技術(shù)的應(yīng)用及設(shè)計方面有突出的成績。

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