新工科理念下测试技术与传感器课程教学改革探

郭云飞，薛梦凡，申屠晗；杭州电子科技大学

2017年2月，教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，“新工科研究与实践”项目正式启动，“新工科”概念由此而生。新工科产生的背景主要来源于新经济的发展对传统工程专业人才培养提出的严峻挑战。相对于传统的工科人才，新兴产业和新经济对未来工科人才有了新的定义，即工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才[1]。高等院校是培养工科人才的主要阵地，在新工科背景下，一方面需要主动布局新兴工科专业建设，另一方面，更需要对现有大量的工科专业进行改造升级，对其培养方案、培养模式进行与时俱进式的改革与创新[2]。文献[3]探讨了新工科理念下的机械设计制造及其自动化专业人才培养面临的新挑战，以社会需求为导向，对人才培养模式提出了新要求。文献[4]在新工科建设背景下，以东莞理工学院获批的新兴工科专业“物联网工程”为例，从培养目标、核心能力、课程结构与学分要求方面深入分析了该专业的人才培养方案的实践内容。本文将以测试技术与传感器这门课为研究对象，深入分析该课程的教学现状，针对目前存在的问题，探索顺应新工科建设需求的课程教学新内涵、新模式，以期获得更好的教学效果与产出。借助现代化教学手段，采用个性化教学方法，提升课堂教学效果与学生的知识获得感；更新教学内容，引入国内、国际上最新型传感器类型及其应用实例，在教学内容上保持与时俱进；优化现有实验课教学模式，增设项目实践环节，提升学生的工程应用与创新能力；建立多样化的教学考核与评价机制，充分、全面、客观地评价学生的学习产出。

一、测试技术与传感器课程简介及现状

测试技术与传感器这门课课程内容主要包括基础理论知识与实验实践两部分。通过学习传感测量和数据处理的方法，掌握分析各种形式传感器的静特性、动特性，对电阻式、电感式、电容式、磁电式、热电式等传感器的工作原理进行深入了解，掌握其相应的转换电路、误差及非线性补偿方法。能根据不同的物理检测需求，学会传感器的选型与使用，运用实验设备仿真模拟检测与控制领域涉及的复杂工程问题，并针对其进行实验方案制定、实验实施并对实验结果进行分析。

通过对该课程的教学实践及多方调研反馈，发现测试技术与传感器课程教学中目前存在的主要问题有：一是授课方式单一，主要以教师课堂讲授为主，学生参与度低，展示自我的机会较少，无法保证高质量的教学效果；二是教学内容无法与时俱进，受教材与人才培养大纲的限制，课程教授内容与现实应用技术需求差距逐渐拉大；三是学生的工程实践与创新能力不足，受实验场地、设备、时间等条件限制，目前的课程实验主要是在实验室集中进行，无法满足学生充分地动手设计、操作实验的需求。

二、基于新工科理念的教学改革及探究

(一)设计丰富多样的教学方法。

1.微课教学法。在课前给学生设计自学十五分钟的微课，微课内容主要包括每堂课的重要知识点，涵盖传感器基本原理、相应的测试电路、应用实例等；课堂上对学生直接进行提问，教师根据学生的回答情况，对学生尚未理解和掌握的知识点进行详细讲解，同时，针对微课中未涉及的知识点，设计相应的讨论环节，充分发挥学生的学习自主性。引入微课这一教学方法不仅可以减少课堂教学时间，还有助与提升教学质量。

2.翻转课堂教学法。在这种教学方法中，教师和学生在课堂上的角色发生了反转，形成了以学生展示为主，教师点评补充为辅的教学新模式。课前，学生先对某一主题的学习资料进行学习，资料的形式不仅包括课本、PPT，还包括视频、音频、实物、网站网址等。学生再根据学习所得制作PPT，课堂中上讲台主讲并回答教师和其他同学提出的问题。最后，教师再对相应的知识难点进行补充、梳理和总结。翻转课堂教学法可以极大地调动学生的学习积极性和自主性，增强学生对知识的理解程度。

(二)更新教学内容。对现有的教学内容进行更新。除了各种经典传感器的工作原理、基本结构、相应的测量及检测电路，增加目前主流的新型传感器的集成化、微型化、智能化、网络化的概念，及相应的实现方法与技术，同时引入新型传感器在物联网、工业4.0方面的应用实例。同时，为了增强学生的国际化复合能力，在教学内容上，应适当加入与本课程相关的国外先进知识与理念，提升学生的国际化视野。

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