檢測轉換技術課程教學改革探索

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［摘要］文章通過分析檢測轉換技術課程教學現狀及存在的問題，結合陜西理工大學自動化專業的培養目標，以及企業對工程應用型人才的需求，提出了課程改革的思路和具體措施。文章從改進教學觀念、優化教學內容、改善教學方法、側重工程應用、改變考核辦法等方面進行了探討。近幾年的教學實踐證明，課程教學改革有效調動了學生學習的積極性和主動性，對學生工程應用能力的培養效果顯著。

［關鍵詞］檢測轉換技術；課程教學改革；工程應用能力

一、課程教學現狀

檢測轉換技術是自動檢測技術和自動轉換技術的總稱，它是自動化、電氣工程及其自動化、測控技術等專業的專業基礎課程，涉及的知識非常廣泛，包括物理學、電工學、電子技術、自動控制原理、計算機技術等多個學科。作為信息技術的三大支柱之一，傳感器與檢測技術已滲透到人類的科學研究、工程實踐和日常生活的各個方面，在促進生產發展和科學技術進步的廣闊領域中發揮著重要的作用。在研究自然現象規律及生產活動時，必然要從外界獲取大量的信息，信息的獲取、處理、轉換已經成為信息領域的關鍵技術。通過本課程的學習，學生能合理地選擇及應用傳感器和檢測技術，搭建檢測系統，及時正確地獲取所需信息，并為后續課程的學習及工作實踐應用打下良好的基礎，這對培養學生的創新思維能力和實踐動手能力具有重要的作用。檢測轉換技術一直以來都是陜西理工大學（以下簡稱“我校”）自動化專業的一門重要專業基礎課，我校電氣工程學院自動化系培養計劃中于第5學期開設這門課程。該課程的主要內容為：了解檢測技術的基礎知識，結合系統闡述檢測技術的應用，掌握測量系統的組成、數據的檢測及處理的方法；了解傳感器的特性、組成部分和應用場合，結合系統設計明白傳感器選取的原則及所需各項指標的確定；掌握一些常用傳感器的工作原理、性能指標、基本應用方法，結合系統設計學會根據具體設計要求完成對傳感器的選型；掌握一些常用轉換電路的搭建，初步具備設計自動檢測系統，并能提取所需信息及減小或消除檢測誤差的能力。該課程在整個自動化課程體系中具有多門課程內容融合的非凡意義，其以物理學、電工原理、電子技術等為先修課程，同時又為后續的單片機與嵌入式系統、計算機控制系統、PLC等課程的課程設計及畢業設計打下基礎。該課程涉及的知識面廣，與工程實際結合緊密，現已成為我國高等工科院校自動化專業的主干課程，并且在課程體系中占有重要地位。近年來，課程組對該課程的教學改革與探索較為滯后，教學內容、教學大綱沒有及時調整，針對課程的實驗設備及內容也沒有及時更新。受到傳統教學模式的影響，該課程同其他一些課程一樣存在著教與學嚴重脫節的現象，雖然教師也認真備課，盡量改進教學方法，但仍然無法使學生足夠重視該門課程，以至學生學習興趣不濃、積極性不高，該門課程的教學效果不夠理想。另外，該門課程讓學生學習的內容、方式也存在問題，目前主要還是以課本及作業習題為主，不能有效與實際工程應用相結合；實驗課時少且均為驗證性實驗，幾乎沒有設計性實驗，基本屬于“紙上談兵”，結果是部分學生學完該門課程后不認識實驗室常用的一些傳感器，不會正確使用常用的儀器儀表，不會設計基本的測量電路。針對以上教學存在的問題，研究探討出一套科學、實用的教、學、做相結合的教學方案，提高該門課程的教學質量，促進學生創新能力和實際工作能力的培養，提高在新形勢下學生的競爭力已是刻不容緩。

二、目前存在的主要問題及分析

檢測轉換技術的教學內容主要包括自動檢測技術、自動轉換技術、傳感器選型應用等方面，不同于一些理論、原理性為主的課程，該課程是一門知識掌握、應用能力并重的課程，對培養學生的自動檢測、自動控制及生產過程自動化設計能力具有重要作用。現有的檢測轉換技術課程在教學中主要存在以下問題。（一）課程教學觀念偏離教學目標。課程教學觀念對教學起著指導和統帥的作用，我校的目標是培養高級應用型人才，注重知識和能力的并行培養，而該課程目前仍是“先知識，后能力”的傳統教學模式，即便如此，在課程教學灌輸式“先知識”后，還是缺乏對學生應用能力的培養。具體體現在課程教學目標還是停留于課堂講授、驗證性實驗、理論考核這樣的傳統模式，忽略了將所學理論知識與實踐動手能力的有效結合，導致多數學生的理論考試成績良好，但并不具備該學科應有的設計及應用能力。（二）課堂教學方法缺乏創新。在該課程中，很多基礎效應、傳感器工作原理都是在之前的物理、電路等課程中學習過的內容，而現行的教學計劃仍然在這些學生已基本掌握的理論知識上耗費了較多課時，這導致在課堂教學的過程中，學生對重復的教學內容感到無趣，求知欲也就被遏制了。教師對如何針對課程特點采取有效的教學方法和手段，從根本上解決學生學習興趣不濃、積極性不高的問題上缺乏深入思考和研究，教學方法仍以灌輸為主，雙主體意識中的學生主體地位不夠突出，教師對學生創新思維的培養滯后。（三）課程教學內容和工程實際相脫節。現行的教學內容主要以理論教學為主，強調各種傳感器的工作原理，對目前工程應用中所需熟悉的技能，尤其是一些新型傳感器的認知不夠。雖然原理的掌握是該課程教學中必不可少的重要環節，但光強調原理不利于學生更好地掌握典型工作任務所需的知識和技能，反而會忽視傳感器技術在具體工業現場的選型、安裝、調試等能力的培養，而這正是學生畢業后走上職業崗位所需要的技能。（四）課程作業形式單一課程作業形式單一，學生敷衍了事已成常態。傳統教學中的作業形式，通常以布置課后題為主，其目的是幫助學生在課后加深對基本概念的理解，鞏固理論知識認知，但這對該門課程的實際教學效果并不理想。主要原因是理論學習枯燥無味，即便學生認真完成作業后，仍然對傳感器的應用和檢測電路的設計知之甚少，這與應用型人才的培養目標有所偏離，導致學生無法真正地學以致用，學生學習興趣低下，應付過關了事。（五）課程考核評價體系單一。課程考核應能夠反映出學生對該課程各個知識點的掌握程度及工程應用的能力。目前，該課程的考核還是以筆試為主，學生復習、考試也仍以記、背為主要方式，這很大程度上忽視了學生對檢測轉換技術及傳感器在實際系統中的應用水平和能力，不能充分反映學生在學習過程中的實際體驗和感受，換言之，即該課程對學生的實際應用能力的考核不夠。

三、建設目標及內容

針對檢測轉換技術課程性質以及傳統教學過程中存在的問題，以“強調實踐、注重應用”為教學指導思想，緊密圍繞學生專業核心能力的培養，擬從以下幾個方面進行改革。（一）優化教學內容優化教學內容，構建科學合理的課程教學體系。對教學內容不斷進行優化和調整，在所選教材的基礎上，精選教學內容，增加新知識、新技術的介紹。檢測轉換技術涉及知識面廣，應以相互具有有機聯系的方式講解，要求教學內容的理論淺顯易懂、簡潔明了，切實貫徹“必須、夠用”的原則，避免學生在學習中因需要掌握各種繁雜知識而失去學習興趣。例如，在講解應變式電阻傳感器時，其工作原理、轉換電路等知識必須詳細闡述，而因為學科差異，涉及材料力學方面的理論公式推導只需介紹了解即可，再以實際的傳感器應用案例，讓學生清楚該類傳感器的實際使用方法和應用領域，以激發學生的學習興趣及創新思維。（二）改進教學方法改進教學方法，教學形式多樣化，提高教學效果。多媒體是現代教學活動中必不可少的教學工具，應結合現有的多媒體課件，再借鑒其他與該課程相關的精品課件，制作出更為適合該課程課堂教學的多媒體課件。但課堂教學也不能完全依賴多媒體課件，應該采取課件、板書、實例教學相結合的方式。另外，還可將易于攜帶的各種常用傳感器或教具帶入課堂，采用教師邊講邊操作的方式，使學生對所學知識和傳感器的使用方法及步驟有一個直觀的了解和認識。這種模式適合講授各類傳感器的基本概念、工作原理，包括器件的選型、安裝、調試等教學內容。用“眼見為實”的方式加強學生對所學內容的認知，以提高學生學習的興趣。在教學過程中，除了采用上述以講授為主的注入式方法以外，還可結合以自學為主的啟發式教學模式，如適量增設課堂討論環節，讓每個學生都能自覺主動地參與到課堂教學中，從而更進一步激發學生的學習積極性。注入式和啟發式相結合的教學模式，完成了從單純的教師主導課堂教學到學生自學，師生共同討論相結合的轉變，達到了充分發揮學生主體作用的效果，增加了課堂教學的吸引力。同時，教師可以通過討論及時了解學生對知識點的掌握情況，進而采取相對應的教學改進，從而很好地處理教與學的關系。（三）注重實例教學注重實例教學，加強實驗教學，學以致用。在檢測轉換技術的教學中有很多原理性的知識，學生在學習這些知識的過程中會感到知識比較抽象、枯燥，對此教師可以實際例子作為導入，先讓學生有一個感性的認識，再講原理，使學生有針對性地去學習。教師可將實際工業現場的應用技術融入課堂教學，整合、提煉出一部分能配合知識點講授的實際案例，以典型工作任務的完成過程，使課堂教學生動、形象且切合實際，從而激發學生的學習興趣和對課程內容相關知識的求知欲。通過這種教學方式，可逐漸完成從“概念—原理—應用”的傳統教學模式，到“實例展示—核心設計—應用領域”教學模式的轉換，達到引導學生創新思維、激發學生學習興趣的目的，有利于知識點的融會貫通，讓學生更好地掌握檢測轉換技術和傳感器應用技術。檢測轉換技術是一門比較注重實踐的課程，而實驗教學是與理論教學相對應的一種教學形式，是對理論學習的深化和補充，強調過程操作和應用設計。適當增加實驗課時，以驗證性實驗為主、設計性實驗為輔的實驗教學模式非常適合該課程的學習，精選開發一些有針對性的驗證性實驗，可以幫助學生更好地理解課堂所學知識，這樣既可激發學生的學習興趣，深化理論教學的知識點，又可以提高學生的實際動手能力和工程應用能力，滿足應用型人才的培養需求。結合實際增設若干設計性實驗，重點培養學生的實際工程應用、設計能力。首先，設計性實驗的題目要選好，既要結合專業，又要針對工程實際，設計中更要真刀真槍地完成設計要求，實現設計功能。為此，可以教師的一些在研課題為依據，師生共同討論研究，這樣既可加快教師科研課題的進度，又可鍛煉和提高學生的實踐能力。在實驗報告的形式上可以多樣化，如報告式、論文式，這樣既可以讓學生完成實驗任務，又可以讓學生掌握科技論文的寫法，達到事半功倍的學習效果。（四）大作業為主大作業為主、課后題為輔，調動學生學習的積極性。在講解完同種原理或同類型的傳感器教學內容后，可根據實際的工程應用，留給學生一次大作業，由教師下達任務書，以學生自主設計為主、教師答疑輔導為輔，完成一些有針對性的應用及設計任務。例如，在講完電阻式傳感器后，可完成“電子秤的硬件電路設計”。在設計中，主要側重于傳感器的選型、檢測模塊的設計和測量電路的設計。再如，講完霍爾傳感器后，可完成“基于霍爾傳感器的轉速測量裝置設計”。在設計中，側重傳感器的選型、安裝、顯示電路的設計和誤差的分析。實物的制作可在該課程設計性實驗環節或后續課程設計的教學環節中完成。大作業可以安排4~5名學生一組共同探討，從查閱資料、器件選型、設計電路，到提交設計報告完成作業，最后由師生共同討論協商，給出作業成績。這種方式可以讓學生邊學邊練、分工合作，充分調動了學生學習的積極性，有效促進了學生將所學理論知識應用于實踐的能力，對學生工程應用能力的培養起到了激勵作用，并提高了學生的團隊協作意識。（五）改變課程考核辦法改變課程考核辦法，側重學生的工程應用能力。課程考核是檢驗學生所學知識和能力的手段，它具有導向、反饋、評價等多項功能。合適的考核方式，能引導學生注重形成性學習，改變以往“上課記，考試背，考完忘”的傳統做法，針對檢測轉換技術課程的特點及教學目標，并結合工程實際的要求，采用基于學習過程的多維度考核方式。鑒于此種設想，課程考核的總評成績可由平時考核、實驗考核、筆試考核三大模塊組成，具體的考核權重如表1所示。新的考核方式，除保留了傳統筆試考核以外，更加注重考核學生主動參與課程教學的積極性和基于該門課程的實際應用能力。實踐證明，在此機制的促進下，學生的到課率明顯提高，完成作業、實驗的態度和能力也有所改善。

四、結束語

近三年的課程教學改革實踐證明，學生在該門課程的學習中，主動參與意識明顯加強，積極性顯著提高。相較于以往的只重視理論學習，到現在更側重于實踐動手能力的培養，形成了理論聯系實踐的良性循環，并在新的考核機制的促進下，更加重視實驗及作業的完成，大大提高了學生實踐動手和工程應用能力，有效提升了學生學習的效果。這在后續的課程設計和畢業設計的教學環節中得到了充分的證明。另外，課程教學改革也提高了教師教學及科研的積極性，有效促進了教師隊伍的專業發展。當然，隨著用人單位對畢業生要求的不斷變化，教學理念也應不斷更新，這就需要課程教研組不斷研討課程的培養目標和教學方法，以達到適應工程應用能力培養的實效。筆者堅信，以先進的教學理念為引導，通過廣大師生堅持不懈的努力，定能培養出更多更好的、與時俱進的工程應用型人才，為經濟建設和社會發展貢獻力量。

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作者:胡波 單位:陜西理工大學電氣工程學院