基于產出導向教育理念的課堂教學改革研究
——以“傳感器與檢測技術”為例

(河北水利電力學院 電氣自動化系,河北 滄州 061001)

吉慶昌,王 璐,王建強

0 引言

高等工程教育專業認證是本科院校教學評估診斷的重要指標,是推動高等教育高質量發展的關鍵途徑。產出導向是工程教育專業認證的核心理念,其強調“學生學到什么”,要求高校要按照“反向設計、正向實施”的基本思路,以培養目標和畢業要求為出發點,設計科學的培養方案,采取匹配的教學內容與方法,對學生是否達到畢業要求進行合理考核,并且進行相應的持續改進。 “傳感器與檢測技術”是自動化類、電子信息類、電氣類等專業的基礎課程,是培養高素質實用型專業人才的關鍵學科知識。 基于該課程的重要性,構建基于產出導向的課程教學模式,突出學生實踐應用能力的培養,顯得非常重要。

1 基于產出導向教育理念的“傳感器與檢測技術”課程改革的必要性

1.1 構建基于產出導向教育理念的課程教學體系是推動高等教育高質量發展的內在途徑

工程教育專業認證是高校內涵式發展的必然舉措,也是提升高校教學質量、深入推進產教融合的重要手段。 產出導向是工程教育專業認證的核心理念,而“傳感器與檢測技術”課程長期以來存在脫離用人單位崗位要求的現象,導致所培養的人才難以滿足社會發展的要求。 因此,實施基于產出導向的課程教學模式可以構建服務區域產業發展的課程體系,形成具有創新性的精品課程,助力高校高質量發展。

1.2 構建基于產出導向教育理念的課程教學模式是提升學生就業能力的重要舉措

“傳感器與檢測技術”課程是一門實踐性較強的專業基礎課程,是以研究自動檢測系統中的信息提取、信息轉換以及信息處理理論與技術為主的學科。 培養高素質實用型專業人才是推動制造強國戰略、網絡強國戰略的重要舉措,是落實立德樹人根本任務的重要內容。 隨著社會對高等人才需求的轉變,傳統關注“教育投入”而忽視“教育產出”的模式難以滿足新時代企業的要求,因此高校必須構建基于產出導向的“傳感器與檢測技術”課程教學體系,結合企業崗位要求實施教學,提升學生的就業綜合能力。

1.3 構建基于產出導向的課程教學體系是豐富教學內容、調動學生參與課程積極性的重要手段

“傳感器與檢測技術”課程內容繁多、知識較為抽象,學生在學習的過程中缺乏主動性,降低了教學效率。 構建基于產出導向教育理念的課程教學模式立足就業崗位要求,對標行業新技術發展趨勢,及時將電子信息行業中的最新傳感器與檢測技術知識引入課堂教學,為學生提供更全面、更前沿的知識,充分調動學生的學習積極性,提高課堂教學效率。

2 影響“傳感器與檢測技術”教學產出的因素

隨著“以學生為中心”教學理念的不斷發展,提高“傳感器與檢測技術”課程教學產出成為培養高素質實用型專業人才的關鍵舉措。 但是通過調查和分析,有些高校“傳感器與檢測技術”課程教學的產出質量遠沒有達到新時代相關崗位標準的要求,教學產出整體質量不高。 剖析制約課程教學產出質量的因素主要表現為以下3 點。

2.1 教學內容枯燥,與產出導向理念相悖

“傳感器與檢測技術”課程的知識面較廣,側重理論與實踐的結合。 但是受傳統教學理念的影響,教師在教學內容的選擇上主要是結合教師的教學經驗安排。 然而很多任課教師是畢業后直接到高校參加工作的高端人才,他們缺乏實踐操作經驗,因此任課教師在授課內容上往往側重理論性的內容,強調學生是否能夠在期末考試中取得理想的成績,而很少考慮學生學到了什么、所學知識是否能夠靈活應用到實踐中,解決什么樣的實際工程問題。 受課時限制影響,很多高校教師在教學中側重于傳感器的定義、工作原理的講解[1],對于驗證性和探究性的實驗涉及比較少,導致學生對各類傳感器的應用缺乏深入的認知,無法滿足工程應用中工作崗位的要求。

2.2 課程實驗操作資源匱乏,制約學生實踐操作能力培養

“傳感器與檢測技術”是一門實踐性與理論性緊密結合的課程,具有較強的實踐操作性。 然而在課堂教學中由于受實驗條件及課時安排不足等因素制約,很多高校實驗課程教學主要是以驗證性實驗為主,缺乏探究性實驗項目,學生只需要按照教師安排的實驗步驟操作即可,學生在實驗操作中缺乏自主性。 雖然在多媒體教學環境下,高校實驗教學依托虛擬技術為學生構建了仿真操作的環境,但是學生實地開展探究性實驗操作的機會比較少,不利于學生實踐工程能力的培養,制約課程教學的效率產出。

2.3 教學目標設定不合理,脫離就業崗位要求

長期以來本科院校“傳感器與檢測技術”課程教學目標設定為培養學生的理論知識,尤其是在“考研熱”環境下,高校課程教學主要是圍繞研究生考試要求實施。 新時代發展賦予高校新的使命,內涵式發展成為高校教學改革的重要方向,而教學目標設定不合理成為制約課堂教學產出的重要因素。

3 基于產出導向教育理念的“傳感器與檢測技術”課程教學改革方案

“傳感器與檢測技術”課程是自動化類、電子信息類、電氣類等專業的基礎課程之一,傳統的教學模式不能激發學生的實踐欲望,課程教學產出實際偏低。 因此,構建基于產出導向教育理念的課程教學模式迫在眉睫。

3.1 基于產出導向教育理念的“傳感器與檢測技術”課程教學設計的原則

構建基于產出導向教育理念的課程教學模式需要關注學生在該階段真正學到了什么,教師在教學中讓學生掌握了什么技能。 結合“傳感器與檢測技術”課程的特點,構建基于產出導向教育理念的課程教學模式必須遵循以下原則:一是聚焦學習成果;二是激發學生學習動力;三是高度期許;四是反向設計。

3.2 基于產出導向教育理念的“傳感器與檢測技術”課堂教學模式實施

無論實施哪種教學模式都需要考慮學習需求、學習者、教學目標、教學內容、教學活動以及教學評價六要素[2]。 針對“傳感器與檢測技術”課程的特點,構建產出導向教育理念的課堂教學模式需要從以下環節入手。

3.2.1 確定課程預期“學習產出”目標與標準

確定課程教學預期目標是產出導向實施的基礎與前提。 教師在實施“傳感器與檢測技術”課程教學前,要對課程教學進行需求分析,了解高校、學生以及企業對該課程的需求情況,要建立以用人單位、行業協會、高校等為主體的調研平臺,通過多種方式探析用人單位、行業產業對“傳感器與檢測技術”課程的預期教學目標以及學生應該具備的能力,根據調研結果凝練出課程教學產出的目標和標準。 筆者所在團隊經過對調研數據的綜合分析,確定課程的預期產出目標為:在知識領域,學生要理解“傳感器與檢測技術”的基本原理、實踐操作步驟;在技能領域,學生要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、利用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;在情感態度上,學生要領悟該課程的價值,形成濃厚的學習興趣、在自主學習中養成探索創新的精神、形成正確的價值觀與職業道德素養。

3.2.2 根據工作崗位標準,重構課程教學內容

教學內容是人才培養的要素,是課堂教學的重要載體。 基于產出導向的課程教學使學生通過一定階段的學習后,具備與工作崗位標準相適應的專業能力。結合“傳感器與檢測技術”課程特點,學習成果可以描述為學生通過本課程教學后掌握傳感器制作技術和檢測的基本理論與方法,并且能夠運用所學知識解決生活、生產中實際問題的能力。 按照反向設計的原則,重構“傳感器與檢測技術”教學,以就業工作崗位標準為導向,設計課程教學內容。 傳統的教材內容知識比較枯燥,學生不感興趣,基于產出導向教育理念的課程教學可以實踐項目為載體,每個學習任務包括理論知識、實驗測量、實訓操作等,通過項目教學的方式整合課程教學內容,實現模塊化教學,從而達到提高課堂教學效率的目的。 例如教師可以以“電子秤的制造”為一個實踐項目設計課本教學內容,將金屬應變片的選型、粘貼,電路的設計、繪制、焊接、標定和補償等知識融為一體,實現課程知識的連續性、系統性與整體性[3]。

3.2.3 優化教學方法,合理運用虛擬仿真技術

基于產出導向教育理念的課程教學模式著力解決傳統課堂教學所采取的“以老師教為主”“以理論教學為主”的教學方式,讓學生帶著問題走進課堂,帶著興趣參與課堂。 實踐證明傳統的教學模式難以吸引學生的注意力,因此在具體的課堂教學中需要優化教學方法,合理運用虛擬仿真技術。 例如在學習“氣敏傳感器”知識時,教學的重點就是讓學生明白與掌握簡易袖珍式氣體泄漏檢測儀的工作原理與應用技能。 為此教師要利用虛擬仿真技術,通過翻轉課堂的授課模式,在課前發送教學微視頻讓學生了解“化學吸附”“半導體氣敏傳感器阻值變化”等知識,然后教師通過微課布置相關的問題,讓學生在課前搜集相關的資料,引導學生自學。 然后教師根據學生的自學情況,在上課期間采取小組探討等方式,將課堂主動權歸還于學生,最后教師根據學生的討論情況,運用虛擬仿真平臺,以動畫視頻的方式展現氣敏傳感器的工作原理以及工作過程,讓學生對該知識形成立體視覺感,加深印象[4]。

3.2.4 以各類職業技能大賽為導向,強化實踐教學改革

提升學生的實踐操作能力是課程教學的重要任務,“傳感器與檢測技術”課程具有較強的實踐操作性。按照產出導向課堂教學模式的要求,應加強實踐教學改革的力度:一是要以各類職業技能大賽為導向,優化實踐實驗教學改革。 職業技能大賽是檢驗人才培養的重要方式,是提高學生專業興趣和操作能力的重要途徑。 在課堂教學中,教師可以圍繞各類職業技能大賽的要求進行教學。 例如以河北省電子設計大賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽為載體,將職業技能大賽的考核項目和優秀案例融入項目化教學,以此增強教學與就業之間的融合性,解決高校人才培養偏離就業崗位需求的尷尬現象。 二是結合學生學情設置探究性實驗項目,鼓勵學生創造性地完成實驗操作。長期以來在實驗操作上,教師過多干預學生,導致學生的實驗操作能力不強,因此基于產出導向教育理念的課程教學模式,要求教師在教學中鼓勵學生獨立思考。

筆者所在團隊基于產出導向教育理念,結合“傳感器與檢測技術”課程特點,在充分調研行業崗位標準的情況下,設計了以下項目式教學環節[5],如表1 所示。

表1 “傳感器與檢測技術”項目化教學案例

4 結語

總之,培養工匠型人才是高校內涵式發展的關鍵,增強學生在工程實踐中的學習能力、動手操作能力以及分析和解決復雜工程問題能力是“傳感器與檢測技術”教學的重要目標。 基于產出導向教育理念是工程教育專業發展的核心理念,因此高校應加快構建基于產出導向教育理念的課程教學體系,以此推進高校教育工程專業認證。