面向新工科建設(shè)的“測(cè)控電路”課程教學(xué)改革分析

金濤　鄭繼紅　王寧　韓夢(mèng)瑩

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式;測(cè)控電路;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)手段

中圖分類(lèi)號(hào)：H314.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009?895X（2022）01?0082?05

DOI：10.13256/j.cnki.jusst.sse.2022.01.014

2018年，習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)教育大會(huì)與新時(shí)代全國(guó)高校本科教育工作會(huì)議中提出新時(shí)代本科教育的要求，提出全面振興本科教育，堅(jiān)持中國(guó)特色社會(huì)主義教育發(fā)展道路，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。因而，本科教學(xué)改革成為高水平大學(xué)建設(shè)中的一項(xiàng)當(dāng)務(wù)之急。本科教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，包括人才培養(yǎng)定位、人才培養(yǎng)過(guò)程、學(xué)科專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)效果、教學(xué)資源和師資水平等，既要把握教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)，以重點(diǎn)領(lǐng)域的改革帶動(dòng)教學(xué)綜合改革，又需要系統(tǒng)性思維、多視角分析，綜合推進(jìn)教學(xué)改革[1?2]。

上海理工大學(xué)是一所有著百年歷史的上海市屬重點(diǎn)建設(shè)高校，其中的光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“光電學(xué)院”）更是為我國(guó)培養(yǎng)光電信息計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)ｉT(mén)人才的重要基地，每年為國(guó)家和社會(huì)輸送1000多名本科及碩士畢業(yè)生。近年來(lái)，光電學(xué)院結(jié)合人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀，在大力推進(jìn)國(guó)際合作辦學(xué)項(xiàng)目的同時(shí)，尤其注重本碩貫通的課程知識(shí)體系銜接和設(shè)計(jì)，目標(biāo)是為了加速實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)具有國(guó)際視野、家國(guó)情懷、科學(xué)思維、工程能力、健康身心的新時(shí)代卓越工程創(chuàng)新人才（以下簡(jiǎn)稱“卓越人才”）。卓越人才要求創(chuàng)造性強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，因而需要學(xué)生能熟知基礎(chǔ)知識(shí)，更能熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去解決問(wèn)題、創(chuàng)造新的屬性[3]。在以往的教學(xué)模式中，以理論知識(shí)課堂講解和少數(shù)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)為主，但是重點(diǎn)還是課堂講解，學(xué)生很難將所學(xué)知識(shí)加以運(yùn)用。為了使教學(xué)體系更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，強(qiáng)化學(xué)生步入社會(huì)后的應(yīng)用能力，塑造學(xué)生的科學(xué)精神與人文精神，使其學(xué)會(huì)分析問(wèn)題，解決問(wèn)題和探索未知事物的方法，深化教學(xué)改革并培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力具有極其重要的意義。筆者通過(guò)所授專(zhuān)業(yè)課程“測(cè)控電路”課程教學(xué)改革，由課堂教學(xué)基本理論知識(shí)向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)變，探索本科教學(xué)改革路徑。學(xué)生通過(guò)“測(cè)控電路”的學(xué)習(xí)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)典型電路的分析計(jì)算，同時(shí)還可運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)完成機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而具備解決工業(yè)檢測(cè)生產(chǎn)中的問(wèn)題的能力。

一、課程教學(xué)內(nèi)容

本科教學(xué)內(nèi)容大多為基礎(chǔ)課及本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的專(zhuān)業(yè)課。相關(guān)專(zhuān)業(yè)課一般都有很強(qiáng)的理論體系，是學(xué)生在未來(lái)進(jìn)行科研及技術(shù)行業(yè)必備的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生，不僅要教授他們基礎(chǔ)課程的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)也要指導(dǎo)他們掌握一些相關(guān)的實(shí)踐應(yīng)用能力。

“測(cè)控電路”是測(cè)控系統(tǒng)的重要組成部分，也叫測(cè)量控制電路。測(cè)控系統(tǒng)主要由傳感器、測(cè)控電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成[4?6]?！皽y(cè)控電路”是測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，它具有理論體系獨(dú)特性、靈活性和一體化兼?zhèn)洹⒖刹僮餍院蛯?shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。該課程作為電子技術(shù)與控制工程之間的銜接手段，可鍛煉學(xué)生靈活應(yīng)用機(jī)械電子學(xué)知識(shí)，掌握整體電路系統(tǒng)與局部傳感元件的設(shè)計(jì)思路與構(gòu)建能力[7?8]。根據(jù)人才培養(yǎng)的社會(huì)需求，上海理工大學(xué)將培養(yǎng)目標(biāo)確定為培養(yǎng)具有國(guó)際視野、家國(guó)情懷、科學(xué)思維、工程能力、健康身心的卓越工程創(chuàng)新人才。

在筆者過(guò)去幾年講授“測(cè)控電路”這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程時(shí)，通過(guò)追蹤調(diào)查往屆學(xué)生學(xué)習(xí)效果及畢業(yè)生的就業(yè)情況，大多數(shù)學(xué)生反映該課程對(duì)基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的要求較高，邏輯性與分析性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)難度較大。同時(shí)也反映了適應(yīng)難度大，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)新點(diǎn)少，知識(shí)體系貫通性差等問(wèn)題[9?10]。在教學(xué)過(guò)程中，教師如果照本宣科，沒(méi)有根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力情況有針對(duì)性地采取不同的教學(xué)方式，則很難取得較好的教學(xué)效果。所以，在培養(yǎng)卓越工程創(chuàng)新人才的過(guò)程中，必須對(duì)“測(cè)控電路”課程進(jìn)行全面的探究和深刻的教學(xué)改革，教授學(xué)生掌握相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生采用科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方法，提高學(xué)生活學(xué)活用、舉一反三、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的科學(xué)素養(yǎng)，為他們未來(lái)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀

（一）課程銜接存在漏洞

“測(cè)控電路”這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課是測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)的必修課與核心課程。同時(shí)，“測(cè)控電路”需要“電路原理”“模擬電路”“數(shù)字電路”“信號(hào)與系統(tǒng)”和“微機(jī)原理”等相關(guān)理論課程做學(xué)習(xí)鋪墊，若掌握不好，則學(xué)習(xí)“測(cè)控電路”有一定的難度。目前，很多學(xué)生反映存在課程銜接漏洞問(wèn)題。

（二）學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)較差

大學(xué)生需要學(xué)會(huì)合理地安排自己的課余時(shí)間。由于當(dāng)前大學(xué)生是伴隨網(wǎng)絡(luò)成長(zhǎng)起來(lái)的一代，是網(wǎng)絡(luò)的主力軍，一些學(xué)生沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲、淘寶購(gòu)物和影視追劇。學(xué)生應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)充分利用課余時(shí)間，以提高自身學(xué)習(xí)意識(shí)和工作效率。

（三）教師上課形式單一，對(duì)學(xué)生吸引力不足

學(xué)生上課睡覺(jué)、玩手機(jī)等，原因之一是授課教師上課形式過(guò)于單一，很難讓學(xué)生跟隨教師的思路進(jìn)入狀態(tài)。部分授課教師拘泥于課本及PPT課件的通讀式授課，對(duì)于現(xiàn)在的學(xué)生來(lái)說(shuō)，是不太具有吸引力的。

三、課程教學(xué)方法轉(zhuǎn)變

（一）認(rèn)真?zhèn)湔n，提高課程吸引力

如果授課教師對(duì)課程了如指掌，臺(tái)下的學(xué)生是可以感受得到臺(tái)上教師對(duì)課程的熟悉程度。因此需要教師在講課前認(rèn)真?zhèn)湔n，多收集一些與課程相關(guān)，與學(xué)生專(zhuān)業(yè)相關(guān)的資料、實(shí)例等。針對(duì)學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)情況，教師應(yīng)合理選擇并有效結(jié)合傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)、多媒體課件教學(xué)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教學(xué)和工程實(shí)踐教學(xué)，發(fā)揮好動(dòng)畫(huà)與視頻課件可視性強(qiáng)的特點(diǎn)，充分提高課程的生動(dòng)性和豐富性。教師帶領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生知行合一的能力，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中使學(xué)生熟悉測(cè)控電路的原理與特性，不墨守成規(guī)，不照本宣科，靈活轉(zhuǎn)變提高操作水平和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的教學(xué)思路，擺脫實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足的限制，開(kāi)拓出學(xué)生廣闊的發(fā)散思維與創(chuàng)新視野[11]。

（二）親和，有耐心，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)言

教師應(yīng)做到態(tài)度親和，有耐心，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)言，在課堂中盡量多給予學(xué)生支持，少否定和批評(píng)學(xué)生。在2018年12月“關(guān)于學(xué)生心目中的好老師”的調(diào)研中，本課程共發(fā)放243份問(wèn)卷，有效問(wèn)卷241份，有效回收率為99.17%。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有耐心，教學(xué)重點(diǎn)突出、邏輯清晰，責(zé)任心強(qiáng)，為學(xué)生最重視的三項(xiàng)品質(zhì)。其中，這三項(xiàng)選擇非常重要以及重要的占比分別為：98.0%，96.7%，96.6%，如圖1～3所示。

（三）加強(qiáng)課程邏輯性與連貫性

教師依照邏輯講課，課程之間有聯(lián)系，讓學(xué)生聽(tīng)得懂，記得住，是吸引學(xué)生聽(tīng)課的第一條件。如圖2所示，調(diào)研中認(rèn)為授課教師教學(xué)重點(diǎn)突出、邏輯清晰重要以及非常重要的學(xué)生高達(dá)96.7%。需要注意的是，女生更在意教師能否將課程知識(shí)前后聯(lián)系，在此選項(xiàng)中認(rèn)為非常重要的女生比男生高9.88%。因此在女生較多的課堂上，授課教師更應(yīng)注重課程的邏輯性與連貫性。

四、基于“測(cè)控電路”課程的具體實(shí)施方法

（一）基本理論知識(shí)向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)變

為了提高學(xué)生學(xué)以致用的能力，教學(xué)應(yīng)由基礎(chǔ)理論知識(shí)向應(yīng)用與實(shí)踐設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。借助開(kāi)發(fā)基于LabVIEW的機(jī)械電子系統(tǒng)，搭建虛擬控制儀器網(wǎng)絡(luò)課程體系，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣打下良好的基礎(chǔ)。教師為了讓學(xué)生信服自己，贏得學(xué)生的信任和尊重，從始至終都要著力于提升課程的內(nèi)在價(jià)值和吸引力，以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度對(duì)待教學(xué)。

（二）培養(yǎng)學(xué)生多種能力

新時(shí)代下，學(xué)生的學(xué)習(xí)不能只停留在課本知識(shí)上，學(xué)生也需要提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、應(yīng)用知識(shí)和融會(huì)貫通的能力。教師對(duì)待學(xué)生要善于溝通、勤于鼓勵(lì)，循循善誘，言傳身教，對(duì)學(xué)生的授業(yè)解惑要換位思考，始終抱有耐心與細(xì)心。同時(shí)，在授課過(guò)程中，教師可以適當(dāng)選擇機(jī)會(huì)，激勵(lì)學(xué)生帶著問(wèn)題去思考，還可以在每節(jié)課結(jié)束前提出若干思考問(wèn)題，讓學(xué)生帶著好奇心進(jìn)入下一堂課的學(xué)習(xí)。

（三）實(shí)時(shí)更新課程內(nèi)容

在教學(xué)中可以引入實(shí)際問(wèn)題作為案例，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用靈活地聯(lián)系，從而不斷更新教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)過(guò)程不應(yīng)是死板的理論分析，教師要有效地兼顧專(zhuān)業(yè)知識(shí)的教授與應(yīng)用能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘?qū)W習(xí)的樂(lè)趣，并經(jīng)由典型的實(shí)驗(yàn)案例分析，使學(xué)生掌握基本的分析方法和測(cè)控電路的應(yīng)用方式。為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力，教師教學(xué)不能只停留在課本知識(shí)上，可適當(dāng)插入一些最新期刊論文內(nèi)容，同時(shí)加入部分雙語(yǔ)教學(xué)內(nèi)容和一些復(fù)雜的測(cè)控電路知識(shí)，生動(dòng)形象地為學(xué)生講解最新科技產(chǎn)品與前沿動(dòng)態(tài)，讓學(xué)生在熟悉理論知識(shí)的同時(shí)了解電子技術(shù)快速發(fā)展的最新形勢(shì)，了解測(cè)控系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展的一手信息，并讓學(xué)生掌握利用圖書(shū)館、網(wǎng)絡(luò)等資源查找資料的能力。

（四）開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)

為拓寬學(xué)生的國(guó)際視野，鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言能力，筆者利用自身多年的海外學(xué)習(xí)經(jīng)歷開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)。2019年5月開(kāi)展了“關(guān)于上海理工大學(xué)學(xué)生國(guó)際視野”的調(diào)研，共訪談28位學(xué)生，收集調(diào)查問(wèn)卷299份，其中有效問(wèn)卷260份，有效率為87.0%。結(jié)果顯示，在260份有效問(wèn)卷中，88.5%的學(xué)生希望能夠拓展國(guó)際視野，其中有強(qiáng)烈意愿的占26.9%。因此，雙語(yǔ)教學(xué)的全面開(kāi)展是提升學(xué)生語(yǔ)言溝通能力、增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)的一個(gè)有效途徑。

（五）多種考核同時(shí)進(jìn)行

考核評(píng)價(jià)應(yīng)注重過(guò)程考核，加強(qiáng)日常上課考勤、作業(yè)布置及每月測(cè)試，同時(shí)加強(qiáng)理論考核、創(chuàng)新水平與操作能力考核、課外實(shí)踐考核和分組合作考核等綜合考核。學(xué)生的成績(jī)不能停留在最終由期末考試成績(jī)決定，而應(yīng)加強(qiáng)平時(shí)的管理與學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)的過(guò)程貫穿課程的始終。教師應(yīng)從課程管理上使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)不是只靠期末沖刺就可以完成，而是使其從意識(shí)上認(rèn)識(shí)到專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)一種全方面、多角度的評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課程、實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)情況以及職業(yè)素養(yǎng)能力。該課程以培育卓越工程創(chuàng)新人才為核心導(dǎo)向，制定學(xué)生實(shí)踐能力的考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，豐富專(zhuān)業(yè)理論考查考核方式，從而使考核效果更為合理、全面、公正;以這樣一個(gè)全方位、全過(guò)程的考核體系為支撐，最大程度地挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，鍛煉實(shí)際應(yīng)用能力，優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（六）提高學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力

為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)造性思維，該課程設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程、課外實(shí)踐、工程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)四個(gè)部分，以實(shí)現(xiàn)多層次、遞進(jìn)式的反復(fù)培訓(xùn)。除完成基礎(chǔ)驗(yàn)證性試驗(yàn)外，可根據(jù)學(xué)生的不同興趣和能力因材施教，指導(dǎo)完成不同實(shí)踐意義的綜合型探究類(lèi)試驗(yàn)設(shè)計(jì)課題。學(xué)生可通過(guò)提出疑問(wèn)、分析難點(diǎn)和解決問(wèn)題，親身體會(huì)實(shí)踐過(guò)程，收獲更多經(jīng)驗(yàn)，從而完成簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，以此提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

五、結(jié)論

本文通過(guò)新工科教學(xué)方法上針對(duì)性的研究與摸索，同時(shí)完成教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整、教學(xué)方式的改善與革新等方面的詳細(xì)探究與分析，對(duì)“測(cè)控電路”課程教學(xué)方法進(jìn)行了改進(jìn)，獲得了顯著的功效。由于教必須為學(xué)服務(wù)，教師要引導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生自覺(jué)的自我管控能力，以此有效地解決現(xiàn)在很多學(xué)生存在的努力程度不夠、自控能力差等問(wèn)題。教師在教授專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)他們意識(shí)到努力奮斗的重要性，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性，從而使他們的學(xué)習(xí)能力得到進(jìn)步。教師還要在不斷的教學(xué)實(shí)踐中繼續(xù)探索和分析，深化課程的理論教學(xué)與實(shí)踐研究，從而培養(yǎng)更優(yōu)秀的學(xué)生。