測試技術(shù)與傳感器課程多元化教學(xué)改革探索研究

摘 要：本文針對“測試技術(shù)與傳感器”這門專業(yè)課存在的教師難教和學(xué)生難學(xué)的“兩難”問題，探究學(xué)生難以真正掌握傳感器與測試技術(shù)的根本原因;通過對課程的理論和實踐教學(xué)方法進(jìn)行深入探討，形成新的教學(xué)與考核方式，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率，讓學(xué)生在理解中學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：傳感器與測試技術(shù);教學(xué)改革;多元化;教學(xué)方式

0 引言

當(dāng)今信息技術(shù)的三大支柱分別為傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)，它們作為信息技術(shù)的感官功用，集多學(xué)科知識的相互交叉，是高新技術(shù)的綜合。其中，傳感器技術(shù)通過與其他高新技術(shù)的融合，廣泛用于各行各業(yè)，上到航空航天與資源勘測，下到工業(yè)生產(chǎn)與日常生活，傳感器技術(shù)已經(jīng)完全融入信息時代。隨著科技的迅速發(fā)展，企業(yè)對機械制造過程中機電一體化綜合應(yīng)用型人才的需求也越來越高。“測試技術(shù)與傳感器”作為機械電子工程專業(yè)的必修課，是一門綜合性較強的課程，融合了數(shù)學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科內(nèi)容，涉及電工參量、機械參量、熱工參量等檢測原理與方法。其要求學(xué)生在數(shù)電、模電、信號處理、大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)等基礎(chǔ)學(xué)科方面有一定基礎(chǔ)，所包含知識面廣，內(nèi)容龐雜。根據(jù)學(xué)生上課表現(xiàn)及往年對該課程的考核分析，發(fā)現(xiàn)存在多數(shù)學(xué)生沒有真正掌握傳感器與測試技術(shù)，他們對傳感技術(shù)的工作原理理解不透徹，無法達(dá)到應(yīng)用型人才的要求。因此，需要對“測試技術(shù)與傳感器”課程的教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革，優(yōu)化教學(xué)方式，提高學(xué)生的獨立創(chuàng)新能力和實踐能力，從而滿足社會發(fā)展要求。

1 存在問題

目前，高校的授課方式大多以老師講、學(xué)生聽為主，以多媒體為介質(zhì)，課件為引導(dǎo)方式，但多數(shù)課件內(nèi)容來源于書本，存在諸多復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)公式和定理，圖片晦澀難懂，學(xué)習(xí)起來枯燥無味。許多高校教材仍停留在老式傳感器及檢測技術(shù)上，沒有很好地融入新技術(shù)，跟不上科技腳步。一些學(xué)生覺得課程內(nèi)容偏難，學(xué)習(xí)起來枯燥乏味，不認(rèn)真聽講導(dǎo)致后續(xù)內(nèi)容跟不上，便產(chǎn)生了逃課曠課現(xiàn)象，即使有些學(xué)生在教室，因為聽不懂，便促使他們產(chǎn)生玩手機、講話等行為。老師自身對其他學(xué)科知識了解不夠，在授課過程中無法很好地將本課程與其他學(xué)科知識緊密聯(lián)系起來，從而形成有效知識網(wǎng)。這將限制學(xué)生的發(fā)散性思維，導(dǎo)致學(xué)生思維固化，無法開拓創(chuàng)新。此外，授課老師多以課后作業(yè)的形式來鞏固上課所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生遇到問題或不懂的題目不能及時反饋給授課老師，內(nèi)容鞏固形式過于單一，沒有進(jìn)一步的課外拓展，這將導(dǎo)致學(xué)生專業(yè)水平低下，學(xué)習(xí)能力無法提升。且期末考試多以筆試為主，實驗與平時成績占比例較小，會導(dǎo)致學(xué)生不重視實驗課，考試前死記硬背書本公式與原理，對書中內(nèi)容理解不透徹，無法真正掌握傳感器與測試技術(shù)的內(nèi)涵。

2 課程改革

針對以上問題，本文以測試技術(shù)與傳感器為研究對象，從課堂教學(xué)改革、實踐教學(xué)改革以及考試改革三方面改進(jìn)當(dāng)前的測試技術(shù)與傳感器課程教學(xué)模式。因材施教，轉(zhuǎn)變學(xué)生被動學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實踐創(chuàng)新的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生對測試技術(shù)與傳感器這門課程的興趣，從而提高學(xué)生對傳感技術(shù)的應(yīng)用能力和專業(yè)水平。

2.1 課堂教學(xué)改革

第一，分組討論式教學(xué)方式。在課堂教學(xué)中，將傳統(tǒng)的老師教、學(xué)生聽，轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸M討論式。先由老師引入知識點，比如在講述電阻應(yīng)變片傳感器時，可以用現(xiàn)實中電子天平、橋梁力學(xué)測試等例子作為引導(dǎo)，讓學(xué)生對所學(xué)知識有直觀感受。再將學(xué)生分成若干組進(jìn)行討論，每組派出代表提出問題，根據(jù)各組問題進(jìn)行整理融合，總結(jié)出難點重點，有針對性地教學(xué)和指導(dǎo)。學(xué)生不再是獨立的個體，而是一個學(xué)習(xí)小團(tuán)體，通過討論交流達(dá)到相互激勵、互相交流和共同進(jìn)步的目的。該教學(xué)方法能夠有效地將學(xué)生的難點突出，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和獨立思考的能力。

第二，反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式。對于一些較為簡單的章節(jié)內(nèi)容，授課老師可以實行反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，由學(xué)生作為主講老師，授課老師根據(jù)學(xué)生所講內(nèi)容進(jìn)行評論和總結(jié)，再通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考。比如在介紹傳感器應(yīng)用時，可以讓學(xué)生去找素材，理論聯(lián)系實際，從生活中的例子講解傳感器的工作原理，激發(fā)學(xué)生求知欲。在整個教學(xué)過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，通過學(xué)生的主動參與和團(tuán)隊合作，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。但該教學(xué)方式可能會導(dǎo)致部分學(xué)生對該章節(jié)內(nèi)容掌握不深，忽略其重要性，只有在講臺上課的學(xué)生對該章節(jié)內(nèi)容掌握最好。因此，教師需要對章節(jié)的重點內(nèi)容以及難點內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，將知識點在學(xué)生講解完畢后進(jìn)行必要的梳理。

第三，“手機+互聯(lián)網(wǎng)+多媒體”多元素教學(xué)方式。隨著科技的發(fā)展，手機成為人們必不可少的工具。學(xué)生上課玩手機現(xiàn)象已經(jīng)成為教學(xué)的一大難題。為了解決這一難題，授課老師可結(jié)合手機、互聯(lián)網(wǎng)和多媒體等多元素，全面提升課堂教學(xué)體驗，讓師生互動更多，教學(xué)更為輕松便捷。比如使用“雨課堂”智慧教學(xué)工具，能夠?qū)?fù)雜的信息技術(shù)手段融入PowerPoint和微信，連接師生的智能終端，方便上課點名、課外預(yù)習(xí)以及課堂教學(xué)。授課老師還可以將MOOC視頻、習(xí)題、語音推送給學(xué)生，達(dá)到讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的效果。通過課堂隨機實時答題、彈幕互動，師生溝通及時反饋。課后再通過軟件報表及時知道學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，再根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行有目的的教學(xué)復(fù)習(xí)，讓學(xué)生真正掌握該門課程內(nèi)容。該教學(xué)方式不僅有效地解決了學(xué)生上課玩手機的問題，也讓學(xué)生對上課有了全新的體驗，讓教與學(xué)更清晰明了，比較符合當(dāng)今的時代性。但該教學(xué)方式要求授課老師在前期需要做充分的準(zhǔn)備工作，比如課件的導(dǎo)入、習(xí)題的整理、內(nèi)容的歸納總結(jié)。

2.2 實踐教學(xué)改革

傳統(tǒng)的實踐教學(xué)課大都是在規(guī)定的時間，老師帶著學(xué)生完成實驗，最后提交帶有實驗結(jié)果的實驗報告。在整個實驗過程中，學(xué)生機械地完成老師的任務(wù)，很少去思考。若將實驗課時間由幾個小時放寬至幾天甚至幾十天，增加綜合設(shè)計內(nèi)容，將多學(xué)科知識相互結(jié)合，可根據(jù)每個學(xué)生的興趣、愛好，制訂實驗方案、傳感器選型、測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、可行性分析、理論計算等，自主獨立地完成某個實驗研究，如智能小型機器人的行走測控實驗。這將極大地提高學(xué)生對實驗課的激情，增加實驗動手的主動性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力與創(chuàng)造性思維。另外，授課老師還可邀請相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覟閷W(xué)生做報告，帶學(xué)生去相關(guān)公司參觀學(xué)習(xí)，介紹當(dāng)前哪些行業(yè)應(yīng)用傳感器與測試技術(shù)，了解傳感器與測試技術(shù)的發(fā)展趨勢，擴大學(xué)生的研究。此外，還應(yīng)鼓勵學(xué)生多參加機械電子類競賽，如機器人比賽，擴大學(xué)生的眼界，鍛煉學(xué)生動手能力與團(tuán)隊協(xié)作能力，幫助學(xué)生提高自身的專業(yè)水平。

2.3 考核方式改革

目前，針對“測試技術(shù)與傳感器”這門課的考核方式主要是筆試成績占60%～70%，實驗及平時成績占30%～40%。筆試成績普遍按照一張試卷定成敗的方式進(jìn)行，導(dǎo)致學(xué)生只會死記硬背書中知識點，考試前臨時抱佛腳，對需要掌握的知識囫圇吞棗，缺少自主學(xué)習(xí)的能力。作為一門應(yīng)用性很強的課程，“測試技術(shù)與傳感器”的考核方式不應(yīng)該只停留在理論階段，應(yīng)該側(cè)重于考核學(xué)生對傳感器與測試技術(shù)的綜合掌握程度。比如，增加實踐方面的考核比例，在學(xué)期末給學(xué)生安排一次課程設(shè)計，讓學(xué)生獨立自主提供設(shè)計方案并完成相應(yīng)設(shè)計，能夠讓學(xué)生重視書本中知識點的理解與應(yīng)用，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新。此外，筆試考核題目的單一化雖有一定的公平性，但由于題量的限制，很難綜合考核學(xué)生的掌握程度。而且，題目的單一化也很難杜絕考試作弊等現(xiàn)象的發(fā)生。針對這一難題，可通過建立測試技術(shù)與傳感器的考試題庫，隨機抽取相應(yīng)的題型，每一位學(xué)生的題目都不同，從而避免考試作弊的發(fā)生，而且該考核方式屬于無紙化考試，節(jié)能環(huán)保。隨機抽題式考試還可以促使學(xué)生對書中知識點進(jìn)行全面完整的復(fù)習(xí)，從而形成整體知識框架，加深學(xué)生對該課程的理論理解。

3 結(jié)語

本文從課堂教學(xué)改革、實踐教學(xué)改革和考核方式改革三方面提出了改革措施，三方面相輔相成，互相補充。理論與實踐相結(jié)合，靈活運用教學(xué)方法和手段，采用合理的考核方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生分析能力和解決問題的能力，從而讓學(xué)生真正掌握傳感器與測試技術(shù)，達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。

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作者簡介：黃玉萍（1988—），女，江蘇南京人，博士，南京林業(yè)大學(xué)機械電子工程學(xué)院講師。