面向創新人才培養的測控實習教學改革探索

黃寶娟 張育林 王娜 王明偉 李銘

摘?要：以現代工程教育理念為指導，以培養創新人才為目標，改革教學內容、教學方法、考核方式。設計了多層次的教學模塊，使學生得到了全面的訓練;采取問題驅動教學法，激發了學生的探究精神，同時使學生的創造性得到充分的發揮;采用以學生為主的啟發式教學、自主式學習過程，培養了學生的創新意識和團隊精神;綜合考核方式提高了學生訓練的積極性和參與度，鼓勵了他們的探索精神。

關鍵詞：現代工程教育?創新人才?測控實習?教學改革

創新型人才是國家發展、社會進步的重要資源，實踐教學是創新素質培養的重要組成部分， 是培養學生動手實踐能力和創新能力的重要環節。為使實踐教學在創新人才培養中發揮更好作用，以現代工程教育理念為指導，以培養創新人才為目標，積極進行實踐教學改革探索，繼續深化課程內容建設，引進更先進的創新人才教學理念，推進課程教學綜合改革，不斷增強創新人才的培養能力。

測量與控制基礎實習（簡稱測控實習）是西安交通大學實踐教學中心三大實習之一，其目的是在學校各工科專業中普及測量與控制的基本知識、基本技能，著重培養學生的自主學習能力、發現問題、分析問題和解決問題的能力以及創新能力。在測控實習教學改革中，以現代工程教育理念為指導，以提升學生動手能力、探索能力、創新能力為培養目標，注重解決工程問題和貼近實際應用，針對教學內容、教學方法、考核方式進行了探索與實踐，提高了學生的工程實踐能力和創新能力，取得了良好的教學效果。

一、構建多層次的教學模塊

結合學校各學院的專業設置、開設的課程及工程教育實際，以工程應用為導向，選取能反映測控技術又與社會生產生活密切相關的項目構建多個層次、多個教學模塊，既突出各工科專業的共性，又要考慮不同專業不同層次的需求，體現學科交叉與學生興趣。訓練內容設有不同層次，既有對基本操作、基本技能進行強化訓練的內容，又有對學生知識的綜合運用能力進行訓練的內容，還有為學有余力的學生設計的拓展訓練內容。基礎訓練是讓學生將所學知識再現性的重復運用，目的在于加深記憶，形成熟練技能和技巧;綜合訓練是要求學生將學到的知識融會貫通，綜合應用，解決實際問題;拓展訓練進一步訓練學生的探索能力和創新能力。

在測控實習課程中，涉及到機械結構、電路、傳感器、計算機與控制技術等多個學科，引導經過測控課程體系訓練的學生參加各類綜合性的比賽與項目，如全國大學生機械創新設計大賽、機器人大賽、挑戰杯等。在實踐中充分發揮測控實習所培養的各種能力，進一步培養學生的創新精神和實踐能力。

二、采用問題驅動教學法，開展啟發式教學

“問題驅動教學法”是一種建立在構建主義學習理論基礎上的教學法，學生的學習活動與問題相結合，以探索問題來引導和維持學生的學習興趣與動機。

啟發式教學是通過在教學中適當設置問題，引導學生積極主動思考，從而提高學生的學習興趣和主動性。教師在實施啟發式教學的過程中要充分尊重學生的主體地位，認真考慮學生的認知特性，密切注意學生的思維活動，做到實時啟發。由于新舊知識的不同特點，一般來說，學生對新知識感興趣，理解比較困難;但對舊知識比較熟悉。因此教師在引入新知識時，應在新舊知識的連接處設置問題情境，使學生對新知識產生學習興趣。這樣不僅復習鞏固舊知識，學生也更易理解與掌握新知識。

測控實習以學生熟悉的生活和常見的系統為例，根據教學要求和學生實際，有目的、有計劃地提出問題，引起學生的好奇，啟發學生思考，引導學生將已有的知識和經驗與新問題聯系起來，經過積極思考得出結論，從而獲得新知識。在教學過程中老師以問題引出新知識，且問題的設計由易到難、層層遞進;學生帶著問題學習，擁有學習的主動權。隨著一個個問題的解決，學生獲得了滿足感和成就感，從而激發了他們的求知欲望。

例如，在傳感器部分，給學生介紹了一種光電對管+碼盤構成的碼盤式轉速傳感器。在學生實際操作時，先引導學生搭建電路，觀察光電對管分別在遮光、通光時集電極輸出電平的情況。然后再讓學生將自己搭建的電路用轉動的碼盤來實現遮光和通光動作，用示波器再觀察輸出，這時，學生看到的是一個脈沖序列，然后，再提示學生結合三極管的特性來分析看到的現象，并請學生分析觀察到的脈沖的頻率與碼盤轉速的關系，這時，學生便悟出，可以通過測量脈沖序列的頻率進而測到轉速的大小。最后，再給學生留下問題，電腦便于采集的是電壓信號，那么，怎樣將與轉速有對應關系的頻率信號轉換成便于采集的電壓信號呢？這樣，留給學生思考，引起學生對下一次課程的期待。學生在掌握基本技能的基礎上，隨著實驗過程的推進，提高學習興趣、增強求知欲、強化好奇心，從而激發創新意識。

三、突出學生的主體地位，培養學生探究精神

在學生進行操作訓練時，要求學生以小組為單位，分訓練項目進行組員任務分配，充分調動學生學習的主動性和積極性，在此過程中，老師積極引導學生，要求他們不僅知道“應該怎么做”，而且知道“為什么這么做”，并啟發他們思考“還能怎么做”。在訓練中，鼓勵學生在規范操作的條件下，去接觸、摸索、調試和使用儀器設備，不怕出問題、“捅婁子”。在測量系統綜合訓練中，鼓勵學生利用自己所學的知識設計電路，而不僅僅利用我們所講的電路;在調試系統時，如果學生遇到問題，老師根據故障現象給予適當提示，讓學生積極思考、分析確定故障可能發生的范圍，鼓勵學生自己查出故障所在，而不是代替學生查出故障。只有“逼”學生自己動手，學生才敢于動手、善于實踐，真正熟悉、掌握教學所要求的東西。這十分有利于學生獨立動手意識和能力的培養，激發他們的探究精神，同時使學生的創造自由度得到充分的發揮。

每個人的思路、想法不盡相同，老師引導他們進行討論和交流，并適當地給予點評和鼓勵，使他們相互取長補短，培養學生諸如溝通、交流、角色轉換、任務分工、團隊協作等人際交流技能。這種教學方法使小組每個成員不但期望自己的伙伴努力，而且自己也會加倍努力。它大大刺激了學生的學習積極性，同時培養了他們的創新精神和合作意識。

四、建立綜合考核方式，注重學習過程考查和學生能力評價

傳統考核方式重結果、輕過程，因此造成學生在實習訓練中急于得到結果，若中途遇到問題或故障，便顯得急躁，不利于學生分析問題、解決問題能力的培養。在測控實習教學改革中，考核導向以培養技能、知識和素養相結合為重，對學生進行考核時在重結果的同時更重過程。

考核評價指標主要包含工程能力考核和工程素養考核兩個維度，考核的內容包括項目完成度、問題發現與解決、完成質量、創新性、操作的規范性、參與度、出勤情況等。設置創新性考核指標是指對實踐項目有創新性的思考和功能補充，做出非常好的結果的學生有獎勵分值，以鼓勵學生在完成項目基本功能的基礎上，積極發散思維，激發學生的創新能力。

結語

基于現代工程教育理念，面向創新人才培養，對測控實習課程進行了改革和實踐。構建了多層次的訓練模塊，在教學中以問題引導學生積極思考，激發了學生學習興趣，提高了學生綜合運用所學知識的能力和動手實踐的能力;以學生為主的啟發式教學、自主式學習過程、小組成員合作完成訓練的方式，極大鍛煉了學生的溝通能力、任務分配與管理能力以及團隊協作意識，培養了學生的創新意識和團隊精神。綜合考核方式提高了學生訓練的積極性和參與度，鼓勵了他們的探索精神。學生的工程實踐能力和創新能力普遍得到了提高，學生在各種大賽中多次得獎，教學改革取得了良好的效果。

參考文獻

[1]杜坤.面向創新人才培養的“互聯網+”式實踐教學研究[J].軟件，2019，40（10）：209-213.

[2]傅水根.我國高等工程實踐教育的歷史回顧與展望[J].實驗技術與管理，2011，28（2）：1-4.

[3]方麗梅.實施研究型教學，推進創新人才培養[J].實驗技術與管理，2012，29（8）：140-141.

[4]肖建，張勝，郝學元.面向電子信息類學科競賽的綜合訓練平臺建設[J].實驗室研究與探索，2019，38（10）：242-245，249.

[5]魏瀅，沙鋒.物聯網導論教學思考與探討[J].中國現代教育裝備，2013（1）：55-56.

[6]尹進田，王曉芳，劉麗等.啟發式教學在高校實踐教學體系改革中的實踐與研究[J].中國電力教育，2014（17）：88-89.

[7]張鵬.上下求索創新路——訪東南大學教務處副處長熊宏齊教授[J].中國現代教育裝備，2009，（13）：5-7.

[8]李妍姝.機械專業實驗教學改革與創新人才培養的研究[J].教育現代化，2019（96）：17-18.

作者簡介

黃寶娟（1968—），女，漢族，陜西西安，博士，高級工程師，主要從事本科生實踐教學和學生科技活動指導工作。