基于專業(yè)特色的“傳感與測試技術(shù)”教學(xué)改革初探

［摘 要］ 針對測控技術(shù)與儀器專業(yè)中的“傳感與測試技術(shù)”課程，提出一系列教學(xué)改革措施。通過在緒論和章節(jié)引言中講述“科學(xué)、人物、工程”故事滲透專業(yè)情懷，在測試信號分析教學(xué)中強(qiáng)調(diào)本質(zhì)理解與工程應(yīng)用、淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，將教師科研成果引入傳感器教學(xué)，構(gòu)建“認(rèn)知、進(jìn)階、研究”三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，以及提出基于科研成果的課程設(shè)計(jì)模式，提升教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性，突出專業(yè)特色，提高“傳感與測試技術(shù)”課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高素質(zhì)專業(yè)人才。

［關(guān)鍵詞］ 測控技術(shù)與儀器；專業(yè)特色；“傳感與測試技術(shù)”；教學(xué)改革

［基金項(xiàng)目］ 2022年度北京工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革專項(xiàng)研究項(xiàng)目“新工科視域下創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與思政教育融合育人研究”（ER2022GGZX008）

［作者簡介］ 王鈺玨（1990—），男，安徽靈璧人，博士，北京工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事電磁無損檢測技術(shù)研究；劉秀成（1984—），男，湖南攸縣人，博士，北京工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授，主要從事微磁無損檢測技術(shù)研究；高 翔（1991—），男，山西陽泉人，博士，北京工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事超聲無損檢測技術(shù)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）52-0055-05 ［收稿日期］ 2024-04-05

引言

隨著科技的飛速發(fā)展和工業(yè)自動化水平的不斷提高，測控技術(shù)與儀器專業(yè)在我國向信息化、自動化和智能化的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型中地位日益凸顯［1］。作為北京工業(yè)大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)必修的主干基礎(chǔ)課，“傳感與測試技術(shù)”課程旨在引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識傳感及測試技術(shù)在國家重大工程建設(shè)、復(fù)雜工程測控技術(shù)與儀器研發(fā)中的重要地位和作用。課程將先修課程的基礎(chǔ)知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，著重培養(yǎng)學(xué)生掌握和應(yīng)用傳感及測試技術(shù)，解決復(fù)雜工程測試問題的能力。“傳感與測試技術(shù)”教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐能力［2］。

有學(xué)者指出，傳統(tǒng)教學(xué)模式往往注重理論知識的傳授，而忽視了實(shí)踐能力的培養(yǎng)［3］，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中難以靈活運(yùn)用所學(xué)知識。還有研究認(rèn)為，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際工程需求脫節(jié)，無法滿足行業(yè)發(fā)展對創(chuàng)新型人才的要求［4］；傳統(tǒng)“傳感與測試技術(shù)”教材的信號分析方法與案例，與專業(yè)結(jié)合弱，造成學(xué)生重理論而缺乏解決實(shí)際工程問題的能力［5］。此外，一些文獻(xiàn)強(qiáng)調(diào)了教學(xué)方法的單一性限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性［6-7］。

為了應(yīng)對這些問題，不少研究者提出了一系列改革措施。例如，有學(xué)者提出結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況，集中使用有限設(shè)備經(jīng)費(fèi)，集中時間開設(shè)系列實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，強(qiáng)化訓(xùn)練的改革思路，且在“傳感與測試技術(shù)”的課程實(shí)踐中取得了較好結(jié)果［8］；有的學(xué)者主張加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目［9］；也有學(xué)者提倡將科研成果引入教學(xué)，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維［10］。然而，這些改革和測控技術(shù)與儀器專業(yè)的要求仍存在一定差異，需要進(jìn)一步完善和優(yōu)化。

在此背景下，筆者提出了一系列更具針對性和系統(tǒng)性的教學(xué)改革措施，旨在突出測控技術(shù)與儀器專業(yè)特色，提高“傳感與測試技術(shù)”課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高素質(zhì)專業(yè)人才。

一、當(dāng)前“傳感與測試技術(shù)”課程教學(xué)中存在的問題

（一）教學(xué)方法單一

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以教師講授為主，學(xué)生被動接受，缺乏互動和實(shí)踐環(huán)節(jié)，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。課程內(nèi)容側(cè)重于理論知識的講解，缺乏對實(shí)際工程應(yīng)用案例的分析和討論，導(dǎo)致學(xué)生對知識的理解不夠深入，難以將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際工作中。“傳感與測試技術(shù)”課程涉及大量理論計(jì)算和公式推導(dǎo)，講授難度大，學(xué)生也較難完全理解課程內(nèi)容。單一的“填鴨式”教學(xué)的專業(yè)培養(yǎng)方式難以滿足學(xué)生掌握和應(yīng)用傳感及測試技術(shù)解決復(fù)雜工程測試問題能力的要求。

（二）教學(xué)內(nèi)容脫離專業(yè)

“傳感與測試技術(shù)”是機(jī)械、信息和測控等專業(yè)的核心課程，通用教材難以突出專業(yè)特色。在傳感器方面，如今教學(xué)內(nèi)容著重講述的應(yīng)變式電阻傳感器、變極距電容傳感器等，已較少在測控儀器中應(yīng)用。而應(yīng)用較為廣泛的壓電超聲傳感器、巨磁阻傳感器等卻鮮有教授。脫離專業(yè)實(shí)際的教學(xué)也難以滿足測控技術(shù)與儀器專業(yè)的培養(yǎng)需要。

（三）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

實(shí)踐教學(xué)設(shè)備陳舊且數(shù)量不足，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，無法有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。“傳感與測試技術(shù)”課程涉及實(shí)驗(yàn)較多，由于設(shè)備有限，多數(shù)情況下實(shí)驗(yàn)以分組形式展開，每組中僅1～2名學(xué)生真正認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其他學(xué)生則圍觀居多，難以激發(fā)其科學(xué)探索的興趣，實(shí)踐教學(xué)的效果大打折扣。

二、教學(xué)改革措施

（一）緒論與章節(jié)引言中的專業(yè)情懷滲透

1.選擇具有代表性的案例。在緒論和各章節(jié)引言的教學(xué)中，精心挑選和“傳感與測試技術(shù)”相關(guān)的“科學(xué)、人物、工程”故事，故事應(yīng)具有代表性和吸引力，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對科學(xué)探索的敬仰之情。例如，可以選擇“中國天眼”“港珠澳大橋”等國家重大工程作為案例，講述此類工程中“傳感與測試技術(shù)”的應(yīng)用以及相關(guān)科學(xué)家的事跡，讓學(xué)生了解本專業(yè)在國家科技發(fā)展中的重要作用。

2.結(jié)合實(shí)際工程問題。在講述故事的過程中，緊密結(jié)合實(shí)際工程問題，引導(dǎo)學(xué)生思考“傳感與測試技術(shù)”在解決這些問題時所發(fā)揮的作用。例如，介紹“中國天眼”時，可以引出索網(wǎng)應(yīng)力測量的問題，讓學(xué)生思考如何通過傳感技術(shù)準(zhǔn)確測量索網(wǎng)的應(yīng)力，從而保證“中國天眼”的正常運(yùn)行。通過這種方式，讓學(xué)生認(rèn)識“傳感與測試技術(shù)”在實(shí)際工程中的重要性，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和責(zé)任感。

3.培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷。在教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，讓學(xué)生明白自己所學(xué)的專業(yè)知識能夠?yàn)閲业陌l(fā)展和建設(shè)做出貢獻(xiàn)。例如，通過講述“時代楷模”南仁東先生為了“中國天眼”默默奉獻(xiàn)的故事，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和使命感，鼓勵學(xué)生為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而努力學(xué)習(xí)。

（二）測試信號分析教學(xué)的優(yōu)化

1.簡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，注重本質(zhì)理解。測試信號分析部分涉及傅里葉級數(shù)展開、傅里葉變換性質(zhì)等復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和公式推導(dǎo)，學(xué)生理解起來難度較大。教學(xué)中，應(yīng)適當(dāng)簡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，注重對測試信號分析本質(zhì)的理解。通過實(shí)際案例和直觀演示，讓學(xué)生明白信號分析的目的是從復(fù)雜的信號中提取有用的信息，從而更好地理解和解決實(shí)際工程問題。

2.加強(qiáng)工程應(yīng)用案例分析。增加工程應(yīng)用案例分析的內(nèi)容，讓學(xué)生了解信號分析在實(shí)際工程中的具體應(yīng)用。例如，可以通過分析超聲導(dǎo)波缺陷檢測信號、電機(jī)振動信號等實(shí)際案例，讓學(xué)生掌握如何運(yùn)用信號分析方法來檢測材料缺陷、診斷設(shè)備故障等。同時，鼓勵學(xué)生結(jié)合測控技術(shù)與儀器專業(yè)方向，思考信號分析在專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用場景，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力。

3.利用仿真軟件進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。利用MATLAB、LabVIEW等仿真軟件，開發(fā)一系列教學(xué)仿真案例，讓學(xué)生通過實(shí)際操作加強(qiáng)對信號分析知識的理解和應(yīng)用能力。例如，讓學(xué)生利用仿真軟件進(jìn)行信號的采集、處理和分析，模擬實(shí)際工程中的信號處理過程，提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力和解決問題的能力。

（三）科研成果在傳感器教學(xué)中的融入

1.引入最新科研成果。在傳感器部分的教學(xué)中，遵循“工程需求為牽引，技術(shù)創(chuàng)新來推動”的思路。教師將自己最新的科研成果融入傳感器教學(xué)中，向?qū)W生展示科研如何解決實(shí)際工程問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和對科研的興趣。例如，在講解傳感器的原理和應(yīng)用時，可以結(jié)合教師在高精度漏磁檢測傳感器、磁致伸縮超聲導(dǎo)波傳感器等方面的科研成果，讓學(xué)生了解傳感器的發(fā)展動態(tài)和應(yīng)用前景。

2.開展科研項(xiàng)目式教學(xué)。讓學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，親身體驗(yàn)科研的過程。例如，教師可以將高精度漏磁檢測傳感器科研項(xiàng)目分解成若干個小課題，學(xué)生以小組為單位研究如何通過高靈敏度隧道磁阻元件、優(yōu)化傳感器結(jié)構(gòu)和信號處理算法提高測量精度，讓學(xué)生了解科研的思路和方法。過程中，學(xué)生需要查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

（四）實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“傳感與測試技術(shù)”課程不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力具有至關(guān)重要的作用。為了更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，我們構(gòu)建了“認(rèn)知、進(jìn)階、研究”三個層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，旨在逐步引導(dǎo)學(xué)生深入理解和掌握“傳感與測試技術(shù)”的知識和技能。

1.“認(rèn)知”層次。主要采用外購的傳統(tǒng)教學(xué)儀器，結(jié)合課程知識點(diǎn)開展基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本原理和操作，建立對“傳感與測試技術(shù)”的初步認(rèn)識。

認(rèn)知模塊開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富多樣，涵蓋了電路特性測試、傳感器靜動特性測試等。在電路特性測試中，學(xué)生將進(jìn)行正交解調(diào)電路、濾波器、放大電路等實(shí)驗(yàn)，了解電路的基本組成和工作原理，掌握電路參數(shù)的測量和調(diào)試方法。學(xué)生通過使用應(yīng)變式電阻稱重、光電測距、諧振頻率測試等實(shí)驗(yàn)手段，可深入了解傳感器的工作原理和性能特點(diǎn)，學(xué)會如何準(zhǔn)確地測量物理量并將其轉(zhuǎn)換為電信號。

為了讓學(xué)生更好地理解和掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教學(xué)中應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作和觀察。比如，在使用常見的應(yīng)變式電阻傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K時，學(xué)生通過親自搭建電橋測試電路，測量不同質(zhì)量砝碼下的電阻/電壓變化，采集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，深入理解應(yīng)變式電阻傳感器以及單臂、半橋和全橋電路的工作原理和特性。通過“認(rèn)知”層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能夠清晰地認(rèn)識“傳感與測試技術(shù)”的基本概念和原理，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.“進(jìn)階”層次。利用自行開發(fā)的教學(xué)儀器，圍繞課程知識點(diǎn)的工程應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。旨在讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握將理論知識應(yīng)用于實(shí)際工程的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

進(jìn)階模塊開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括渦流/漏磁傳感器設(shè)計(jì)制作與檢測電路開發(fā)、材料缺陷的漏磁/渦流檢測實(shí)驗(yàn)與信號分析等。在渦流/漏磁傳感器設(shè)計(jì)制作與檢測電路開發(fā)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生親自參與傳感器的設(shè)計(jì)和制作過程，了解傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握檢測電路的開發(fā)和調(diào)試方法。通過材料缺陷的漏磁/渦流檢測實(shí)驗(yàn)與信號分析，學(xué)生學(xué)會如何運(yùn)用渦流/漏磁檢測技術(shù)檢測材料中的缺陷，并對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，判斷缺陷的大小和位置。

在鼓勵學(xué)生設(shè)計(jì)制作傳感器的過程中，引導(dǎo)學(xué)生從傳感器的原理出發(fā)，選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)，進(jìn)行傳感器的設(shè)計(jì)和制作。例如，制作漏磁/渦流傳感器時，學(xué)生需要參與開發(fā)檢測電路，將傳感器與檢測電路連接起來，形成一套完整的漏磁/渦流缺陷檢測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生將對鋼板和鋁板上不同尺寸的缺陷進(jìn)行檢測，通過對檢測數(shù)據(jù)的分析和處理，學(xué)會判斷缺陷的大小和位置。這種實(shí)踐操作不僅能讓學(xué)生將理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，還可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力。

在“進(jìn)階”層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生將以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要相互協(xié)作、相互交流，共同解決遇到的問題。同時，還需要自主學(xué)習(xí)相關(guān)的知識和技能，查閱文獻(xiàn)資料，不斷完善實(shí)驗(yàn)方案和方法。通過“進(jìn)階”層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能將所學(xué)的理論知識應(yīng)用于實(shí)際工程中，提高自己的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.“研究”層次。借助開放式的科研平臺，引導(dǎo)學(xué)生參與科研實(shí)驗(yàn)。科研實(shí)驗(yàn)通常具有較高的難度和挑戰(zhàn)性，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的獨(dú)立思考和解決問題的能力。

研究模塊開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)缺陷試塊的超聲無損檢測實(shí)驗(yàn)與信號分析、微磁檢測實(shí)驗(yàn)與信號分析等。在標(biāo)準(zhǔn)缺陷試塊的超聲無損檢測實(shí)驗(yàn)與信號分析中，學(xué)生將學(xué)習(xí)超聲無損檢測技術(shù)的原理和方法，掌握超聲檢測設(shè)備的操作和調(diào)試技能，對標(biāo)準(zhǔn)缺陷試塊進(jìn)行檢測和信號分析，評估試塊的質(zhì)量和性能。微磁檢測實(shí)驗(yàn)與信號分析可讓學(xué)生接觸到微磁檢測技術(shù)這一前沿領(lǐng)域，了解微磁檢測技術(shù)的原理和應(yīng)用，掌握微磁檢測設(shè)備的操作和數(shù)據(jù)分析方法。在“研究”過程中，學(xué)生需要獨(dú)立思考、不斷嘗試，解決遇到的各種問題。同時，還需要與教師以及其他學(xué)生進(jìn)行交流和討論，分享自己的經(jīng)驗(yàn)和見解，共同提高實(shí)驗(yàn)的效果和質(zhì)量。

通過“研究”層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能深度體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究的全過程，培養(yǎng)自己獨(dú)立思考和解決問題的能力，提高自己的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。同時，還可以接觸到學(xué)科前沿領(lǐng)域的知識和技術(shù)，拓寬自己的視野，為今后的科研和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（五）基于科研成果的課程設(shè)計(jì)

科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)在“傳感與測試技術(shù)”課程的教學(xué)中具有重要意義，它主要服務(wù)于“認(rèn)知、進(jìn)階、研究”三層次實(shí)驗(yàn)體系中的“研究”層次，旨在提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

在將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，主要引入國家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)項(xiàng)目、國家重大科研儀器項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中的儀器樣機(jī)研制成果。這些成果代表了當(dāng)前科研領(lǐng)域的前沿水平，將其引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠讓學(xué)生接觸到最新的科技成果，拓寬學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

為了更好地實(shí)現(xiàn)科研成果向教學(xué)成果的轉(zhuǎn)化，提出基于科研成果構(gòu)建面向工程的課程設(shè)計(jì)模式。該模式以典型非電物理量的測試及分析過程為主線，將漏磁檢測技術(shù)、超聲檢測技術(shù)、微磁檢測技術(shù)等基于不同傳感原理實(shí)現(xiàn)的檢測方法作為基本模塊，讓學(xué)生能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和掌握各種檢測技術(shù)的原理和應(yīng)用，提高他們解決實(shí)際工程問題的能力。

以漏磁檢測技術(shù)為例，該模塊中，以鋼索缺陷檢測為案例，讓學(xué)生設(shè)計(jì)檢測方案、搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、分析檢測結(jié)果。在設(shè)計(jì)檢測方案階段，學(xué)生需要考慮鋼索的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、缺陷類型以及漏磁檢測技術(shù)的原理，制定合理的檢測方案。學(xué)生需要確定傳感器的布置位置、信號處理和采集的參數(shù)等，以確保能有效檢測鋼索中的缺陷。在搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)階段，學(xué)生需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選擇合適的傳感器、信號處理電路、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，并以此連接成一個完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。過程中，學(xué)生需要掌握各種儀器設(shè)備的操作方法和參數(shù)設(shè)置，以確保實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。在分析檢測結(jié)果階段，學(xué)生需要對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，判斷鋼索中是否存在缺陷，并確定缺陷的位置和大小。學(xué)生需要運(yùn)用相關(guān)的信號處理和數(shù)據(jù)分析方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪、特征提取等處理，以提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。通過實(shí)驗(yàn)研究，學(xué)生能深入了解漏磁檢測技術(shù)的原理和應(yīng)用，提高思考和解決問題的能力，更好地應(yīng)對今后工作中遇到的各種挑戰(zhàn)。

結(jié)語

筆者深入分析了測控技術(shù)與儀器專業(yè)的“傳感與測試技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前課程教學(xué)中存在一些亟待解決的問題。為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生掌握和應(yīng)用傳感及測試技術(shù)解決復(fù)雜工程測試問題的能力，提出五項(xiàng)改革措施，包括緒論與章節(jié)引言中的專業(yè)情懷滲透、測試信號分析教學(xué)的優(yōu)化、科研成果在傳感器教學(xué)中的融入、“認(rèn)知、進(jìn)階、研究”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建以及基于科研成果的課程設(shè)計(jì)。

在緒論與章節(jié)引言中滲透專業(yè)情懷，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探索的興趣和對專業(yè)的熱愛。通過講述“科學(xué)、人物、工程”的故事，讓學(xué)生了解傳感與測試技術(shù)在國家重大工程中的重要作用，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和責(zé)任感。

測試信號分析教學(xué)的優(yōu)化對學(xué)生理解和應(yīng)用測試信號分析知識至關(guān)重要。注重對測試信號分析本質(zhì)的講解，通過實(shí)際案例讓學(xué)生明白信號分析在工程中的具體應(yīng)用。同時，利用仿真軟件等工具進(jìn)行實(shí)際操作，加深學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用能力。

科研成果在傳感器教學(xué)中的融入使得教學(xué)內(nèi)容更加貼近實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教師通過將自己的科研成果引入課堂，展示科研如何解決實(shí)際工程問題，讓學(xué)生了解科研的思路和方法。講解傳感器的原理和應(yīng)用時，通過結(jié)合科研項(xiàng)目中的實(shí)際案例，讓學(xué)生更好地理解傳感器在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

“認(rèn)知、進(jìn)階、研究”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建有助于學(xué)生逐步提高實(shí)踐能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識。“認(rèn)知”階段，學(xué)生通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作和基本原理，建立對“傳感與測試技術(shù)”的初步認(rèn)識。“進(jìn)階”階段，學(xué)生參與更具綜合性和挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將理論知識應(yīng)用于實(shí)際工程中，提高工程實(shí)踐能力。“研究”階段，學(xué)生借助開放式的科研平臺參與科研實(shí)驗(yàn)，深度體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究的全過程，培養(yǎng)自己獨(dú)立思考和解決問題的能力。

基于科研成果的課程設(shè)計(jì)能夠促進(jìn)科研成果向教學(xué)成果的二次轉(zhuǎn)化，使學(xué)生更好地接觸到前沿的技術(shù)和方法。以典型非電物理量的測試及分析過程為主線，將漏磁檢測技術(shù)、超聲檢測技術(shù)、微磁檢測技術(shù)等基于不同傳感原理實(shí)現(xiàn)的檢測方法作為基本模塊，讓學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用所學(xué)知識，解決實(shí)際問題，提高創(chuàng)新能力。

通過上述方式，突出專業(yè)特色，強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。同時，“傳感與測試技術(shù)”課程的教學(xué)改革是一個不斷探索和完善的過程，需要根據(jù)學(xué)生的需求和社會的發(fā)展，不斷調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法，以培養(yǎng)更多適應(yīng)社會需求的高素質(zhì)專業(yè)人才。相信通過努力，能為學(xué)生的未來發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為國家的科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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An Initial Exploration of Teaching Reform of Sensing and Testing Technology Based on the Characteristics of Measurement and Control Technology and Instrumentation

WANG Yu-jue， LIU Xiu-cheng， GAO Xiang， LI Peng

（College of Information Science and Technology， Beijing University of Technology，

Beijing 100124， China）

Abstract： This paper presents a series of teaching reforms for the Sensor and Testing Technology course in the Measurement and Control Technology and Instrumentation major. By narrating anecdotes related to “science， characters， engineering” in the introduction and chapter introductions to instill a sense of belonging to the discipline， emphasizing fundamental comprehension and practical applications in test signal analysis instruction while reducing emphasis on mathematical derivations， integrating faculty research accomplishments into sensor education， establishing a three-tiered experimental teaching framework encompassing “cognition， progression， and research”， as well as proposing a curriculum design model based on scholarly achievements. This study effectively enhances instructional quality， fosters students’ innovative drive， and accentuates characteristics of the major， improves the teaching effect of Sensing and Testing Technology courses， and cultivates high-quality professionals to meet the needs of the society.

Key words： measurement and control technology and instruments; features of the major; Sensing and Testing Technology; teaching reform