测试技术与传感器课程多元化教学改革探索研究

    摘 要：本文针对“测试技术与传感器”这门专业课存在的教师难教和学生难学的“两难”问题，探究学生难以真正掌握传感器与测试技术的根本原因;通过对课程的理论和实践教学方法进行深入探讨，形成新的教学与考核方式，从而调动学生学习的积极性和主动性，提高学生的课堂学习效率，让学生在理解中学习。

    关键词：传感器与测试技术;教学改革;多元化;教学方式

    0 引言

    当今信息技术的三大支柱分别为传感器技术、计算机技术和通信技术，它们作为信息技术的感官功用，集多学科知识的相互交叉，是高新技术的综合。其中，传感器技术通过与其他高新技术的融合，广泛用于各行各业，上到航空航天与资源勘测，下到工业生产与日常生活，传感器技术已经完全融入信息时代。随着科技的迅速发展，企业对机械制造过程中机电一体化综合应用型人才的需求也越来越高。“测试技术与传感器”作为机械电子工程专业的必修课，是一门综合性较强的课程，融合了数学、电学、磁学、光学、化学等多学科内容，涉及电工参量、机械参量、热工参量等检测原理与方法。其要求学生在数电、模电、信号处理、大学物理、高等数学、复变函数等基础学科方面有一定基础，所包含知识面广，内容庞杂。根据学生上课表现及往年对该课程的考核分析，发现存在多数学生没有真正掌握传感器与测试技术，他们对传感技术的工作原理理解不透彻，无法达到应用型人才的要求。因此，需要对“测试技术与传感器”课程的教学方法和手段进行改革，优化教学方式，提高学生的独立创新能力和实践能力，从而满足社会发展要求。

    1 存在问题

    目前，高校的授课方式大多以老师讲、学生听为主，以多媒体为介质，课件为引导方式，但多数课件内容来源于书本，存在诸多复杂的数学推导公式和定理，图片晦涩难懂，学习起来枯燥无味。许多高校教材仍停留在老式传感器及检测技术上，没有很好地融入新技术，跟不上科技脚步。一些学生觉得课程内容偏难，学习起来枯燥乏味，不认真听讲导致后续内容跟不上，便产生了逃课旷课现象，即使有些学生在教室，因为听不懂，便促使他们产生玩手机、讲话等行为。老师自身对其他学科知识了解不够，在授课过程中无法很好地将本课程与其他学科知识紧密联系起来，从而形成有效知识网。这将限制学生的发散性思维，导致学生思维固化，无法开拓创新。此外，授课老师多以课后作业的形式来巩固上课所学内容，学生遇到问题或不懂的题目不能及时反馈给授课老师，内容巩固形式过于单一，没有进一步的课外拓展，这将导致学生专业水平低下，学习能力无法提升。且期末考试多以笔试为主，实验与平时成绩占比例较小，会导致学生不重视实验课，考试前死记硬背书本公式与原理，对书中内容理解不透彻，无法真正掌握传感器与测试技术的内涵。

    2 课程改革

    针对以上问题，本文以测试技术与传感器为研究对象，从课堂教学改革、实践教学改革以及考试改革三方面改进当前的测试技术与传感器课程教学模式。因材施教，转变学生被动学习方式，培养学生自主学习、实践创新的能力，激发学生学习的热情，提高学生对测试技术与传感器这门课程的兴趣，从而提高学生对传感技术的应用能力和专业水平。

    2.1 课堂教学改革

    第一，分组讨论式教学方式。在课堂教学中，将传统的老师教、学生听，转变为分组讨论式。先由老师引入知识点，比如在讲述电阻应变片传感器时，可以用现实中电子天平、桥梁力学测试等例子作为引导，让学生对所学知识有直观感受。再将学生分成若干组进行讨论，每组派出代表提出问题，根据各组问题进行整理融合，总结出难点重点，有针对性地教学和指导。学生不再是独立的个体，而是一个学习小团体，通过讨论交流达到相互激励、互相交流和共同进步的目的。该教学方法能够有效地将学生的难点突出，激发学生的自主学习和独立思考的能力。

    第二，反转课堂教学方式。对于一些较为简单的章节内容，授课老师可以实行反转课堂教学，由学生作为主讲老师，授课老师根据学生所讲内容进行评论和总结，再通过问题引导学生思考。比如在介绍传感器应用时，可以让学生去找素材，理论联系实际，从生活中的例子讲解传感器的工作原理，激发学生求知欲。在整个教学过程中，学生是学习的主体，通过学生的主动参与和团队合作，提高学生分析问题和解决问题的能力。但该教学方式可能会导致部分学生对该章节内容掌握不深，忽略其重要性，只有在讲台上课的学生对该章节内容掌握最好。因此，教师需要对章节的重点内容以及难点内容进行归纳总结，將知识点在学生讲解完毕后进行必要的梳理。

    第三，“手机+互联网+多媒体”多元素教学方式。随着科技的发展，手机成为人们必不可少的工具。学生上课玩手机现象已经成为教学的一大难题。为了解决这一难题，授课老师可结合手机、互联网和多媒体等多元素，全面提升课堂教学体验，让师生互动更多，教学更为轻松便捷。比如使用“雨课堂”智慧教学工具，能够将复杂的信息技术手段融入PowerPoint和微信，连接师生的智能终端，方便上课点名、课外预习以及课堂教学。授课老师还可以将MOOC视频、习题、语音推送给学生，达到让学生课前预习、课后复习的效果。通过课堂随机实时答题、弹幕互动，师生沟通及时反馈。课后再通过软件报表及时知道学生的学习情况，再根据学生的学习情况进行有目的的教学复习，让学生真正掌握该门课程内容。该教学方式不仅有效地解决了学生上课玩手机的问题，也让学生对上课有了全新的体验，让教与学更清晰明了，比较符合当今的时代性。但该教学方式要求授课老师在前期需要做充分的准备工作，比如课件的导入、习题的整理、内容的归纳总结。

    2.2 实践教学改革

    传统的实践教学课大都是在规定的时间，老师带着学生完成实验，最后提交带有实验结果的实验报告。在整个实验过程中，学生机械地完成老师的任务，很少去思考。若将实验课时间由几个小时放宽至几天甚至几十天，增加综合设计内容，将多学科知识相互结合，可根据每个学生的兴趣、爱好，制订实验方案、传感器选型、测试系统结构设计、可行性分析、理论计算等，自主独立地完成某个实验研究，如智能小型机器人的行走测控实验。这将极大地提高学生对实验课的激情，增加实验动手的主动性，有利于培养学生的综合实践能力与创造性思维。另外，授课老师还可邀请相关领域专家为学生做报告，带学生去相关公司参观学习，介绍当前哪些行业应用传感器与测试技术，了解传感器与测试技术的发展趋势，扩大学生的研究。此外，还应鼓励学生多参加机械电子类竞赛，如机器人比赛，扩大学生的眼界，锻炼学生动手能力与团队协作能力，帮助学生提高自身的专业水平。

    2.3 考核方式改革

    目前，针对“测试技术与传感器”这门课的考核方式主要是笔试成绩占60%～70%，实验及平时成绩占30%～40%。笔试成绩普遍按照一张试卷定成败的方式进行，导致学生只会死记硬背书中知识点，考试前临时抱佛脚，对需要掌握的知识囫囵吞枣，缺少自主学习的能力。作为一门应用性很强的课程，“测试技术与传感器”的考核方式不应该只停留在理论阶段，应该侧重于考核学生对传感器与测试技术的综合掌握程度。比如，增加实践方面的考核比例，在学期末给学生安排一次课程设计，让学生独立自主提供设计方案并完成相应设计，能够让学生重视书本中知识点的理解与应用，培养他们的创造性思维，鼓励学生创新。此外，笔试考核题目的单一化虽有一定的公平性，但由于题量的限制，很难综合考核学生的掌握程度。而且，题目的单一化也很难杜绝考试作弊等现象的发生。针对这一难题，可通过建立测试技术与传感器的考试题库，随机抽取相应的题型，每一位学生的题目都不同，从而避免考试作弊的发生，而且该考核方式属于无纸化考试，节能环保。随机抽题式考试还可以促使学生对书中知识点进行全面完整的复习，从而形成整体知识框架，加深学生对该课程的理论理解。

    3 结语

    本文从课堂教学改革、实践教学改革和考核方式改革三方面提出了改革措施，三方面相辅相成，互相补充。理论与实践相结合，灵活运用教学方法和手段，采用合理的考核方式，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力，提高学生分析能力和解决问题的能力，从而让学生真正掌握传感器与测试技术，达到预期教学效果。

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    作者简介：黄玉萍（1988—），女，江苏南京人，博士，南京林业大学机械电子工程学院讲师。