基于卓越工程人才培養的“測試與傳感技術”課程教學體系探索與實踐

孫裕晶 王超飛 肖英奎 齊江濤 張強

摘要：本文針對傳統教學模式下學生學習興趣不高、自主學習空間不足、學生能力發展不均衡等問題，提出了“啟發學生興趣，強化實踐能力，培養創新意識”的教學理念。圍繞“興趣、體驗、技能和思維”四個基本點，進行“測試與傳感技術”課程教學模式改革。通過教學內容模塊化設計、教材建設、基于BPL的情境學習模式改革、課程網絡教學平臺建設和創新實踐訓練，構建了以“測試系統設計與應用實踐”為主線的模塊化多維教學體系。實踐表明，提出的教學模式對提高學生的工程實踐能力和創新意識具有重要作用。

關鍵詞：卓越工程師；教學模式改革；自主學習；測試技術

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）22-0150-03

2010年，我國首批卓越工程師培養試點專業計劃開始實施。卓越工程師教育計劃是以培養高級職業崗位為目標的教育模式，強調科學教育、人文教育和工程教育三方面的有機統一，追求工程師知識、能力和素質三種能力的均衡發展。如何貫徹“以結果為導向、以專業教育目標為導向”的教學理念，也為高等學校工程類專業教學改革和課程建設提出了新的挑戰。在這種背景下，作為機械工程類專業主干基礎課的“測試與傳感技術”課程教學必須引入現代教育理念，調整教學模式，才能滿足未來新工業革命的人才需要。為滿足新形勢下國際工程教育標準，迎接專業資格認證，落實農業機械化及其自動化本科專業卓越工程師培養目標，作者借鑒國外工程教育先進經驗和現代教育理論，圍繞“測試與傳感技術”課程知識結構模塊化設計、教材、課程網絡教學平臺和創新實踐條件建設進行教學改革，以測試系統工程實踐為主線構建有利于學生自主學習的模塊化體系，建立了課程網絡教學平臺和多維創新實踐途徑，編著出版了2部教材，形成了系統化的卓越工程人才培養“測試與傳感技術”多維課程教學體系。

一、新形勢下高等教育課程教學面臨的挑戰

信息時代，大學本科教育環境發生了巨大的轉變，在“測試與傳感技術”課程教學中面臨的挑戰主要體現在以下方面：

1.網絡化時代下，采用以老師講解為主的“以理論為主線”的教學模式，學生自主學習的時間和空間不足，無法調動學生的主動性和學習興趣。而零散性、非系統化的網絡信息繁雜紛呈、良莠不齊，制約學生對教學內容的深入理解和創新思想形成。因此，有必要從理論和實踐兩方面強化學生的參與度和交互性。

2.目前機械類專業測試技術課程教學偏重傳統信號分析理論和傳感器原理，現代信息技術和系統建模和應用分析內容較少，工程實踐性差，不能體現時代特色，無法滿足教學要求。

二、“以測試系統設計與應用實踐為主線”模塊化教學體系的探索

結合吉林大學農業機械化及其自動化本科專業卓越工程人才培養目標，針對傳統教學模式下學生能力發展不均衡和課題團隊工程能力薄弱等問題，按照“啟發學生興趣，強化實踐能力，培養創新意識”的教學理念，進行“測試與傳感技術”課程教學內容建設、教學模式改革和課程團隊建設，構建了以“測試系統設計與應用實踐”為主線的模塊化多維課程教學體系?！皽y試與傳感技術”課程教學體系如圖1，主要內容體現在三個方面。

1.建立基于農業工程測試案例的情境學習模式，提高學生學習興趣。采用BPL理念進行“測試與傳感技術”課程理論知識和實踐技能模塊化設計，建立以工程背景和測試技術應用為主線的情境化教學模式。采用“自主學習+合作學習”方法，通過設計貼近學生思維空間的主題，讓學生調查分析工程和研究案例，對實例中的技術原理、方法進行報告和討論。課堂討論中要求學生事先擬定討論提綱，根據討論情況進行總結。以“問題”為中心，引導學生探究工程問題，調動學習興趣和主動性。為了擴展學生自主學習空間，建立了課內課外相結合的“測試與傳感技術”課程多維自主學習教學平臺?！皽y試與傳感技術”課程混合式自主學習平臺主要內容：（1）“測試與傳感技術”課程網絡教學平臺；（2）與超星公司合作建立了“測試與傳感技術”課程學術視頻網絡資源；（3）按照新大綱標準建立了“測試與傳感技術”課程網絡考試題庫；（4）建立了“測試與傳感技術”課程MOOC平臺。開展基于農業工程測試案例的情境學習模式改革與實踐，通過工程案例研討和合作學習，使學生了解測試技術對生產、新產品開發所起的指導作用，培養學生自學能力、信息處理能力、解決問題和分析問題的思維能力，加強團隊協作能力和創新能力，提高學習效率。

2.以工程實踐為主線組織課程體系，提高教學內容的系統性。在對比分析國外著名大學機械工程類專業“測試技術”課程和吉林大學農業機械化及其自動化專業卓越工程師實驗班“測試與傳感技術”課程在教學目標定位、內容設置、實踐組織模式和學習效果評價等方面特點的基礎上，總結國內外機械工程類專業測試技術課程教學的特色和經驗，學習和借鑒先進教育理念和課程教育體系，加強課程教學內容和教學組織的系統性和工程實踐性，提出了“以測試系統設計與應用實踐為主線”的模塊化教學體系。突破傳統“以測試理論講解為主”的教學模式，應用系統觀念進行“測試與傳感技術”課程教學內容模塊化組合，從測試概念理解、功能結構和應用體系組織教學內容。不僅要讓學生理解測試技術理論，還要掌握如何運用試驗設計、數據統計分析、誤差分析等技術解決工程問題。在教學中把測試理論和技術融入到農業工程實際問題中，引入測試系統信息流分析和數據處理技術，把農業機械化工程中應用測試技術取得的科研成果引入到測試與傳感技術教學中，課程教學內容更具時代感、趣味性和實用性，使學生在本科階段得到探索性學習訓練，培養學生的科學思維和分析問題能力。在此基礎上，根據專業培養方案和教學內容改革要求，補充和修訂課程大綱，組織編寫“測試與傳感技術”課程配套教材。

3.構建課內課外結合的多維創新實踐途徑，培養學生創新意識和創新能力。多維創新實踐方案主要實踐途徑包括：（1）課內實驗項目；（2）開放實驗項目；（3）大學生創新創業實驗項目；（4）大學生創新設計競賽；（5）參與科研項目。通過這些科研實踐，提高學生的創新意識和團隊協作能力。開放實驗項目中，以Labview軟件為基礎，建立模塊化數字測試系統設計平臺。通過傳感器模塊、數據采集模塊、數據采集與處理軟件模塊和震動測試模塊等實驗條件建設，引導學生根據實驗目標和技術要求，利用教材和網絡文獻檢索制定實驗計劃，構建測試系統，編寫測試軟件，進行系統調試和標定，采集和分析實驗數據，撰寫實驗報告。通過加強系統操作技能訓練內容的深度和廣度，提高學生的動手能力和創造性。

針對該課程應用性強的特點，引導學生在畢業設計、大學生創新項目中使用測試技術。鼓勵優秀學生參加高層次科研項目，依托項目進行測試系統應用研究。使學生在科研實踐中，運用“測試與傳感技術”知識，科學制定試驗方案，有效處理試驗數據，在實踐中鍛煉動手能力和解決實際工程問題的能力。同時，開闊科學視野，促進教學與科學研究的緊密結合。通過美國堪薩斯州立大學、新西蘭奧克蘭大學和坎特伯拉大學知名教授任我校唐敖慶講座教授，開展國際工程教育和新技術名家講座和技術交流，使學生了解國外大學研究前沿領域和工程師教育模式，拓展學術思維。

三、“測試與傳感技術”課程創新教學體系應用實踐

圍繞本課程教學體系建設和改革，建立了“測試與傳感技術”課程網絡教學平臺，建立了“測試與傳感技術”課程網絡考試題庫，與超星公司合作建立了“測試與傳感技術”課程超星學術視頻網絡資源，使課程的共享突破時空限制，充分發揮現代優質教學資源的最大傳播優勢。先后出版教材3部，發表教學研究論文5篇，建立開放性創新實驗項目4項。課程改革成果獲得省部級以上獎勵6項（國家級教學獎2項，省級教學獎勵4項）?！掇r業工程測試系統設計與技術》和《農業工程測試系統設計與應用》強調測試系統設計方法、系統分析和應用。教材用于吉林大學農業機械化及其自動化專業“測試與傳感技術”課程和農業機械化工程專業碩士、農業電氣化專業碩士“測試系統設計和應用”課程教學中，并推廣到佳木斯大學、吉林農業大學和中國一拖集團、黑龍江農業機械化科學研究院等單位本科生和研究生教學與科研中。2010年以來，指導本科生參與省部級以上科研項目5項，承擔大學生創新實驗項目15項（其中國家級項目3項），發表研究論文5篇，申請專利5項（均已授權）。獲吉林大學“互聯網+”大學生創新創業大賽銀獎1項，吉林省“互聯網+”大學生創新創業大賽銀獎1項；指導大學生參加全國大學生智能農業裝備創新大賽，獲得一等獎1項，二等獎2項，優秀獎1項。

四、結束語

吉林大學“測試與傳感技術”課程，采用基于案例的情境學習模式，課內實驗和課外實驗相結合的方式進行實驗教學，經過多年的教學改革實踐，提高了學生學習自主性和學習效果。堅持工程問題為導向的情境學習、科研項目實踐和現代教學手段相結合教學模式，可以促進學生的均衡發展。加強科學思維、實踐技能和創新意識，將素質教育融入課程教學，也是工程人才教育改革的方向。

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