工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下“傳感與檢測技術(shù)”課程教學(xué)改革探討

謝莉+陶洪峰+楊慧中

摘要：工程教育專業(yè)認(rèn)證是促進(jìn)我國工程教育改革，提高工程教育質(zhì)量的重要舉措。在此背景下，本文對自動化專業(yè)“傳感與檢測技術(shù)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討，提出了理論教學(xué)、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、考核方式等方面持續(xù)改進(jìn)的一系列方案。

關(guān)鍵詞：工程教育；專業(yè)認(rèn)證；傳感與檢測技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）52-0094-02

為了深化工程教育改革，提高工程教育質(zhì)量，促進(jìn)工程教育的國際互認(rèn)，以及提升工程技術(shù)人才的國際競爭力，我國從2005年開始開展工程教育專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)。2016年6月，中國成為《華盛頓協(xié)議》的正式成員，標(biāo)志著我國的工程教育認(rèn)證體系得到國際認(rèn)可。同時，在教育部、財政部關(guān)于“十二五”期間實(shí)施“本科教學(xué)工程”的意見中，明確將建立與國際實(shí)質(zhì)等效的工程、醫(yī)學(xué)等專業(yè)認(rèn)證體系作為重要建設(shè)內(nèi)容之一。為此，全國各個高校都在積極推進(jìn)工程教育專業(yè)認(rèn)證工作。僅2016年度，中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會就受理了200個專業(yè)的工程教育專業(yè)認(rèn)證申請。江南大學(xué)的自動化專業(yè)是國家特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)、江蘇省重點(diǎn)專業(yè)和品牌專業(yè)，在實(shí)施江蘇省卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的基礎(chǔ)上，學(xué)院和學(xué)校層面高度重視，全系師生積極籌備申請2017年度工程教育專業(yè)認(rèn)證。

為了契合工程教育專業(yè)認(rèn)證這個大背景，自動化專業(yè)的課程體系和各個專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面都需要做出較大改革。本文以江南大學(xué)自動化專業(yè)為例，對工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下“傳感與檢測技術(shù)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討。

一、 課程特點(diǎn)及存在問題

“傳感與檢測技術(shù)”課程是自動化專業(yè)必修的一門專業(yè)核心課程，總課時48學(xué)時，其中包括8學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課時。本課程融合了物理學(xué)、電子技術(shù)、自動控制等多門學(xué)科的相關(guān)知識，是一門理論性、實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的理論教學(xué)通常以傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性、測量電路和應(yīng)用實(shí)例為主線，分門別類地對各種傳感器進(jìn)行介紹。對于缺乏實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的本科學(xué)生而言，這樣的教學(xué)方法顯然過于抽象和枯燥，難以讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)本門課程的重要性和實(shí)際意義，不利于激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性。另外，作業(yè)形式和考核方式過于單一，題目主要為名詞解釋和概念性的簡答。學(xué)生在考試前通過死記硬背，也能取得不錯的分?jǐn)?shù)，因此忽略了深層次的理解和綜合應(yīng)用，在實(shí)際工程問題面前束手無策。

二、 教學(xué)改革與創(chuàng)新

1.理論教學(xué)內(nèi)容的改革。理論教學(xué)在“傳感與檢測技術(shù)”課程的教學(xué)中占據(jù)了重要地位，是學(xué)生獲取基本知識和相關(guān)理論的必要環(huán)節(jié)。為了取得良好的教學(xué)效果，首先必須根據(jù)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和接受能力選擇一本合適的教材。本系選擇的是東南大學(xué)周杏鵬教授主編的《傳感器與檢測技術(shù)》。全書共分為3個部分，通過基礎(chǔ)知識篇的講授，讓學(xué)生了解傳感器與檢測技術(shù)的定義、分類、作用和發(fā)展趨勢，掌握誤差分析和處理的基本方法，理解傳感與檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性的主要參數(shù)；通過傳感器技術(shù)篇的講授，讓學(xué)生掌握常用的結(jié)構(gòu)型傳感器、物性型傳感器、固態(tài)傳感器的結(jié)構(gòu)與類型、工作原理和使用特點(diǎn)；通過檢測技術(shù)篇的講授，讓學(xué)生掌握溫度、壓力、流量和成分等重要過程參數(shù)的主要測量原理和方法，理解如何根據(jù)被測量的特點(diǎn)及測量要求，正確選擇測量儀表。本門課程的教學(xué)內(nèi)容較多，知識點(diǎn)零散，在章節(jié)講述中要注重詳略得當(dāng)，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容。例如，在第9章溫度檢測技術(shù)中，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于熱電阻溫度計和熱電偶溫度計的測溫原理，如何查詢熱電阻、熱電偶的分度表讀取溫度值；難點(diǎn)在于如何處理熱電阻溫度計使用中的引線電阻問題和熱電偶溫度測量中的冷端補(bǔ)償問題，以及如何根據(jù)具體的使用環(huán)境、測量條件、測量范圍、精度和靈敏度要求等選擇合適的溫度計。而對于光譜輻射測溫計、比色溫度計等輻射式溫度計，不應(yīng)拘泥于輻射測溫原理的復(fù)雜公式推導(dǎo)和講解，而應(yīng)更多地關(guān)注它們的主要優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際例子介紹其使用方法和注意事項。

2.教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新。在“傳感與檢測技術(shù)”課程的教學(xué)過程中，宜采取多種教學(xué)方法相結(jié)合的方式，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決實(shí)際參數(shù)檢測問題的能力。以紅外傳感器為例，可首先從它們在紅外報警系統(tǒng)、紅外測溫儀、無損探傷儀、夜視儀等產(chǎn)品上的應(yīng)用為切入點(diǎn)，引出紅外傳感器的重要作用和地位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，再引申到紅外傳感器的結(jié)構(gòu)、分類和工作原理上。另外，紅外傳感器的發(fā)展日新月異，教材中的知識相對滯后。課堂上可以簡單介紹兩種主流的紅外傳感器模塊，起到拋磚引玉的作用，讓學(xué)生在課后搜集更多的相關(guān)資料，并隨機(jī)抽取一名學(xué)生以PPT的形式在下次課堂上做5分鐘的報告，介紹一種紅外傳感器模塊的功能、特性參數(shù)、接口電路和工程應(yīng)用案例等。一方面，可以充分調(diào)動學(xué)生的主觀積極性，活躍課堂氛圍；另一方面，能夠鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、文獻(xiàn)檢索能力、分析和總結(jié)能力，以及口頭表達(dá)能力。在章節(jié)內(nèi)容講解完畢后，還可進(jìn)一步通過紅外測距與超聲波測距的對比，引導(dǎo)學(xué)生對紅外傳感器和超聲波傳感器的利與弊進(jìn)行總結(jié)歸納，加深學(xué)生對這兩種類型傳感器的理解。最后，在課堂教學(xué)中要合理配置傳統(tǒng)板書和多媒體教學(xué)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。對于理論性較強(qiáng)的部分，采取板書的方式更容易吸引學(xué)生的注意力，逐步的推導(dǎo)過程也更容易消化吸收。而利用多媒體的圖片、動畫、視頻展現(xiàn)傳感器與檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特性和典型應(yīng)用案例，生動、形象的表述能夠讓學(xué)生印象深刻，更容易將理論知識與工程應(yīng)用緊密地聯(lián)系起來。

3.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革。受實(shí)驗(yàn)室條件限制，“傳感與檢測技術(shù)”課程目前只開設(shè)了電阻應(yīng)變片性能實(shí)驗(yàn)、差動變壓器的性能測定、電磁流量計的認(rèn)識和Pt100熱電阻測溫實(shí)驗(yàn)。利用上述驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生加深對基本理論知識的理解，掌握常用傳感器的實(shí)際操作能力。但是，學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的步驟，按部就班地接線、測試、記錄數(shù)據(jù)、完成性能分析和實(shí)驗(yàn)報告等，需要他們創(chuàng)造發(fā)揮的部分極其有限。工程教育專業(yè)認(rèn)證注重培養(yǎng)學(xué)生利用學(xué)科知識分析和解決實(shí)際工程問題的能力，這就要求我們在本課程中增加更多的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。為此，考慮增加8學(xué)時的設(shè)計性和綜合性實(shí)驗(yàn)。例如，給定測量要求和應(yīng)用場合，讓學(xué)生在指定類型的傳感器中選擇其中一種搭建檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)測量，并進(jìn)行誤差分析和不確定度評定。也可結(jié)合單片機(jī)課程，布置學(xué)生任選一種傳感器作為信息采集單元，設(shè)計制作一個電子作品，主要突出創(chuàng)新性的應(yīng)用，以增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，鍛煉學(xué)生承擔(dān)自動控制系統(tǒng)的研發(fā)和實(shí)施能力。

4.考核方式的改革與創(chuàng)新。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，“傳感與檢測技術(shù)”課程的考核重點(diǎn)應(yīng)為傳感器的綜合應(yīng)用，不應(yīng)以基本理論的識記為目的。因此，以期末考試為主的傳統(tǒng)考核方式必須進(jìn)行改革。首先，將期末考試的形式由閉卷改為開卷，以減輕學(xué)生的應(yīng)試壓力，從而把學(xué)習(xí)重點(diǎn)放在工程應(yīng)用能力的提升上?？荚囶}目則以綜合性的設(shè)計題為主，考核學(xué)生對理論知識的總結(jié)、歸納和綜合應(yīng)用能力。其次，在總評成績中將平時成績的所占比重提高至50%，以加強(qiáng)學(xué)生對平時學(xué)習(xí)的重視程度。平時成績由出勤率（10%）、課堂表現(xiàn)（20%）、課后作業(yè)（20%）和實(shí)驗(yàn)成績（50%）四個部分組成。此外，在實(shí)踐環(huán)節(jié)表現(xiàn)特別優(yōu)異的學(xué)生，最高可獲得10分的總評成績附加分，以此激勵學(xué)生主動參與實(shí)踐創(chuàng)新活動。

三、 結(jié)束語

“傳感與檢測技術(shù)”課程是一門理論性較強(qiáng)，且與工程實(shí)踐聯(lián)系緊密的課程。本文從理論教學(xué)、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、考核方式等多個方面對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了初步探討。在今后的教學(xué)工作中，我們將根據(jù)在校學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以及企事業(yè)單位和往屆畢業(yè)生提供的調(diào)查反饋，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證對自動化專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，對本門課程進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才。

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