基于OBE的傳感器與檢測技術教學改革

向誠

【摘 要】本文以傳感器與檢測技術在傳統教學中所存在的問題為出發點，引入OBE模式，并由此制訂了課程預期“學習產出”目標與標準、實現策略，重構了教學方法、實驗實踐教學及教學評價機制等。在該模式下，學生的“學習產出”實效明顯，其學習興趣與參與度、創新實踐能力、獨立思考和解決實際工程問題的能力都有了較大幅度的提升。

【關鍵詞】OBE;傳感器與檢測技術;教學改革

中圖分類號： G640 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）03-0041-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.014

0 前言

當前，創新創業教育已根植國民教育的各個層次，是推進高等教育改革的重要戰略。而作為一種關注學生能力提高的教育理念——OBE（Outcome Based Education，學習產出）理念[1]，與當前我國高等教育的人才培養目標一致。OBE聚焦和組織了教育中的每個環節，貫穿于人才培養目標、課程體系設計、課程教學內容與教學要求、教學評價等各環節[2]。

“傳感器與檢測技術”是一門集光、機、電于一體，學科間交叉突出，軟硬伯相結合的綜合性專業核心課程。該課程在教學上，各類傳感器內容相對獨立，內容繁雜，理論性和實踐性都非常強。要求學生在掌握各類典型傳感器的基本原理工基礎上，重點在于測量電路與傳感器原理的融合，達到理論與實踐的高度統一，突出應用能力的培養。

1 傳統教學實踐中所存在的問題

長期以來，傳感器與檢測技術在教學中主要存在以下幾個突出問題：一是受專業課程學時數的限制，理論教學內容只能側重于對傳感器定義、工作原理的講解。對測量電路、實際工程中傳感器的運用講解少。課程實驗中，驗證性的居多，未能很好地理解測量電路與傳感器原理的融合，導致學生對各類傳感器的應用缺少深入的認知，達不到課程的教學目標。二是受師資的限制，教學過程重理論、輕動手現象突出，學生的工程實踐能力不足;三是受實驗條件和經費的限制，許多實驗和工程訓練內容直接虛擬化或仿真化，真刀真槍的要拿出設計實物的題目較少，制約了學生的“學習產出”效果，不利于學生專業和職業技能及工程實踐能力的培養[3]。

2 基于OBE的教學改革

在“雙創”和“新工科”背景下，如何準確理解應用型教育的本質，更新教育教學方法和手段，將“教學內容為本”向“學生為本”轉變，實現OBE教育模式與專業教育間的融合，促進教學質量的提高，是廣大教育工作者都面臨的一個重要課題。

2.1 傳感器與檢測技術課程預期“學習產出”目標與標準的建立

建立由產業界、校友、用人單位等相關利益者、第三方權威代表參與的調研機制平臺，通過開展調查問卷、綜合各種資料、系統分析等多種手段和方法，探明用人單位、產業界對傳感器與檢測技術課程的預期“學習產出”目標以及實施這些目標所需要能力，包括：知識層面、技能層面、工程和人文素質層面等多種能力。凝練出課程教學實踐體系的構成要素[4]，確立課程教學的目標體系：要求學生了解新型傳感器的發展及在工業生產和科學技術方面的應用，在掌握傳感器的工作原理、基本結構和工作性能的基礎上，學會常用傳感器的典型測量電路及其應用，并能利用誤差理論分析傳感器與檢測系統中的測量誤差、信號處理等相關知識處理好傳感器采樣信息，實現傳感器應用能力的提升，為創新型實踐打下良好的基礎。

2.2 “學習產出”的實現策略

為提高“學習產出”實效，在課堂翻轉、MOOC、情景教學、案例驅動等多種教學模式下，探索和使用碎片化、交互式、工程拉動式等多樣化教學方法，增強課堂教學的趣味性、直觀性和實用性，吸引學生積極主動地參與到實踐教學過程中來。并采用隨堂小測、線上線下問卷、藍墨云項目探討與問辯、創新作業與報告、課堂上現場解答工程案例原理圖、同學間相互答疑等多樣化評價方法，實現教學程式由“教程”向“學程”轉化，提升教學質量。

2.3 教學方法的重構

傳統的課堂教學采用的是“先教后學”、“先理論后應用”，而OBE采用“先學后教”、“應用反驅理論”，讓學生帶著問題進課堂，提高第一課堂教學的質量與效率。比如“氣敏傳感器”這一節內容，其重點是“半導體氣敏傳感器”的工作原理，難點為“簡易袖珍式氣體檢漏儀”的原理圖及其應用。為此，課前通過藍墨云拋出“什么是化學吸附？”、“半導體氣敏傳感器阻值變化與化學吸附間的關系？”、“半導體氣敏傳感器工作前為何必須要預熱？”等系列問題，引導同學們去先學，并要求同學們在先學的基礎上再用自己的語言把“氣體檢漏儀”的原理圖（注：這種圖書上未給出詳細原理說明。）解釋出來并發給筆者，作為對先學成效的檢驗。上課時，從學生先學成效出發，結合筆者指導學生所申請下并正在研究的湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目“家庭煤氣安全控制系統的研究”，介紹化學吸附、阻值隨化學吸附的變化規律及器件工作加熱等問題。通過同學身邊看得見、摸得著的案例，幫助其來理解這些抽象的理論知識，提高學生對交叉、繁雜傳感器知識學習的興趣，加深對理論的理解。

2.4 實驗實踐教學改革

實驗實踐教學，堅持實現“教學內容為本”向“學生為本”、教育目標由知識傳授向能力培養這兩個轉變為出發點，大幅度提高實驗實踐課時在課程總學時及綜合設計型實驗在實驗實踐總課時中的比重。運用“一體化”原則來設置傳感器與檢測技術課程和其他關聯課程的模塊化實踐教學群，突破原有專業課程各自為陣的界限。重組或重構實踐教學內容，建立設計性項目庫及與之對應的實驗實訓教材，建設以學習產出為目標的課程學習環境，突出理論和實驗實踐間的融合，將產出指標與課程知識貫穿在各層次的實踐環節，增強學生的成功獲得感，通過不斷取得成就來認知自我、修正自我、激發自我，提升自信。