学生工程素质的培养在《传感器原理及应用》系列课程教改中的实践

张敏

摘 要：地方本科院校《传感器原理及应用》系列课程的教学团队，依据高等教育的教育目标，结合自身新版本科专业培养方案的制订，根据课程的教学要求和教学资源特点，从课堂理论教学的教学内容与组织形式，到实践教学的各个环节的设计与实施，都是以培养学生的工程素质为中心，积极探讨、广泛采用工程实训教学法，以达到锻炼、提高学生工程实践能力的教学改革目标。

关键词：传感器原理系列课程 工程素质培养 教学改革与实践 工程实训教学法

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）03（a）-0037-02

《传感器原理及应用》系列课程是测控、自动化、电子信息工程、计算机应用等专业的专业课或专业基础课，课程内容丰富，各章节内容独立性较强，应用、涉及的场合、领域十分广泛，理论性和实践性都很强。通过本课程的学习，应使学生对各类传感器的工作原理、功能特性和应用范围有一定的了解，能通过选择合适的传感、检测器件和检测方法，提出实际传感检测系统的较合理的设计方案。

1 现状分析

在湖南理工学院2010版本科专业培养方案新一轮的制订中，《传感器原理及检测技术》课程成为信息与通信工程学院自动化专业检测技术与仪表方向（新设置的专业方向）学生的一门重要的专业必修课，同时《传感器原理及应用》课程也成为学院信息工程、电子信息工程专业、电子信息类实验班学生的一门重要的专业方向限选课程，使得本系列课程成为学院教学涉及学生人数众多，对各专业方向支撑要求较高的课程。且开课时间均安排在大学三四年级，从培养学生专业素质过程来看，课程的授课对象正处于从学习基础理论知识阶段转向专业技能形成阶段，若能在本课程的教学过程中，以学生的工程素质培养为中心，进行合理的教学设计，将对学生工程实践能力的培养和逐步形成起到关键的促进作用。

在以往的教学模式中，传感器原理系列课程主要以课堂理论讲解为主，在传感器技术发展迅猛的现今，这对学生创新意识及创新能力的培养越来越突显局限性。目前由于学校部分院系合并、教学资源的整合建设，信息学院《传感器原理及应用》系列课程的实验在机械学院传感器技术实验分室开设，现有CSY型传感器实验仪二十台，实验设备台目数较少，以往开设的实验也多为验证性、小型综合性实验，难以满足现在课程建设对实践教学的要求。

2 教改内容和具体实施

2.1 教学理念更新

在高等教育大众化的背景之下，作为一所地方本科院校，教育目标也逐渐定位为培养“宽、厚、广”型的实践应用人才。为此，在课程教学中需及时调整教学理念，强化实践教学环节，让学生在实验、实训中，充分掌握课堂所学理论，逐步培养学生解决实际工程问题的思维能力和实践能力。

2.2 整合教学内容

在高校教育教学改革的大力推行和学校专业培养方案的最新调整下，传感器原理系列课程的总体教学学时压缩，但教学内容却需要不断更新、丰富以顺应新技术、新材料的出现。目前结合各专业具体需求和教学的具体实施，课程教学团队选择了以功能分类编写的、有较宽专业覆盖面和一定理论深度的“十一五”国家级规划教材《传感器原理及工程应用》，且在教学过程中，充分考虑各专业本课程的教学计划和要求，经过教学团队教师的认真研讨，对教学内容进行了适当整合、更新，力求在规定的教学学时内既完成课程计划要求的基本教学内容，又能将传感器技术的最新动向、成果反映在课堂教学中。

2.3 改革教学方法

课程教学质量的提高和“培养学生工程素质”教学效果的显现，关键在于教学过程的精心设计和教学方法的改进凝练。我们除继续采用多媒体课件结合传统板书的教学方式外，大力融合实物教学法，在课堂上给同学们展示一些传感器实物、历届学生在课程设计和毕业设计中制作完成的传感检测系统实物等，以加深学生对本课程到底学什么、做什么的认识，提高学习积极性。同时，在教学中充分利用仿真软件（如multisim、Labview等），变复杂抽象的问题为简单直观，易于学生理解、掌握。

如何在教学过程中有效地对学生进行工程素质的培养成为此次课程教改的重点，我们经过广泛探讨、认真研究和积极实践，将在工程实践过程中为实现工程目标而经常采用的任务驱动和合作探究方式应用到教学实践中来，凝练形成了在若干个由教学内容分解而成的工程任务的驱动下，学生自主分组合作，共同寻求实现方案，并于课堂上在老师的指导下集体对方案进行评估的工程实训教学法。以温度或湿度检测的教学为例，针对学生兴趣及结合实际应用价值，可给出题目为设计一个给定环境（如图书馆、蔬菜种植大棚等）的温度或湿度检测系统的工程任务，根据系统的应用范围和系统的技术参数指标等，要求学生从检测原理、检测方法、传感器选型、外围电路设计、性能指标、工程造价与安装维护等各设计分项进行设计和论证。学生在工程任务的驱动下，自行形成若干设计团队，各团队学生又可在总工程任务中，根据自身特长和兴趣，以个人或分小组的形式，选择完成一个或多个设计分项，也可以多小组选同一设计分项，但需分别形成设计方案。在教师必要的引导下，团队成员为实现工程任务进行的资料检索、提出和初步论证设计方案、撰写设计论文等均以团队成员分工合作、集体探究的方式在课外时间完成。最后在课堂上，每个团队就自己提出的系统设计方案进行答辩，教师与其他团队学生一起针对各方案进行讨论与评估，寻求系统的最佳设计方案。这种工程实训教学法始终基于教学内容，围绕工程任务最佳实现的主线进行，在教与学的过程中突出了以学生为主体、以工程为目标的教学思想，可调动学生学习本课程的主动性，学生的工程实践素质也在工程任务的驱动、实现过程中得到极大的锻炼和培养。

另外，为进一步充实工程实训教学法，把团队教师参与的有关的科研项目引入到课程教学之中，在学院的学生创新基地和一些学科实验室中，积极创造条件让有能力有兴趣的同学在教师引导下直接参与工程项目研究，更加充分地锻炼、提高学生的工程实践能力。

2.4 强化实践训练

针对课程实践性很强的特点，进一步完善实验教学内容，提高实验课质量，合理设计、加强实践实训环节，既是保证、提高本课程教学质量的重要手段，也是培养学生工程实践素质的重要途径。由于实验室设备的限制，以前本课程开设的大部分都是验证性实验，同学们自主研究、设计的空间很小，实验效果不好。为此课程教学团队在尽量多争取学校建设经费投入的基础上，在深入研讨和与机械学院传感器技术实验室实验老师密切沟通后，拟在现有实验设备的基础上，通过自行设计、开发实验箱板，充分利用学院机房计算机资源的优势，结合虚拟系统的开发与应用，把实验项目、内容进行扩充，增加同学们自己设计、测试系统的内容，通过一些综合应用开发的实验，培养学生解决实际工程问题的思维能力和动手能力。另外，考虑到该课程与其他学科的关系，将其与单片机应用、EDA、虚拟仪器、测控系统、物联网技术等课程联合，还可设计一些选做的较大型的综合性实验。目前，教学团队已完成学院本系列课程的实验大纲和实验指导书的编写，针对不同专业的课程教学要求，设计了不同内容和要求的实验环节。实验的组织形式除了让学生按照实验计划中的课时完成实验大纲要求的实验外，针对设计开发、综合性实验，同样可采取结合工程任务驱动和合作探究方式的工程实训教学法，让学生在规定的、实验室开放的时间内完成。

“传感器原理及应用课程设计”是在进行完课堂理论、实验教学之后安排学生集中时间进行的较综合的实训环节，对进一步强化学生的工程意识，提高学生的工程实践能力起到十分重要的作用。目前，在我院自动化专业检测技术与仪表方向已经增设了这个综合实训环节，教学团队教师认真研讨、制定了课程设计大纲和实训安排，要求学生能根据既定的实际工程任务，进行实际系统的方案设计和实物搭建，这也是工程实训教学法在课程教改中的再一次有效实施。

2.5 改进课程成绩评价方式

在课程教改中，将以课程期末考试为主要评价的方式，改进为由期末考试成绩（占40%）、平时成绩（占20%）和实践成绩（占40%）三部分组成学生课程考核总成绩的评价方式，强调对学生在学习过程中的工程素质、工程能力的培养和提高进行充分的、综合的、有效的评价，这对促使学生积极参与到探索工程实践的过程中，主动进行自我工程素质的培养起到积极的促进作用，为学生毕业后顺利地从事工程实践活动奠定坚实的基础。

3 教学改革目标和现阶段实施成果

湖南理工学院信息与通信工程学院自2009年7月重新组建后，全面开展了硕士点建设工作，为取得课程建设和改革的更好成绩，对院属各课程进行了教研室归属划分，自动化教研室从各方面、各环节加大了对《传感器原理及应用》系列课程的建设，逐步建成了相对稳定、由高学历、教学和工程经验丰富的教师组成的教学团队，逐步完善了课程体系建设，明显改善了实践教学条件，保证了学校新版本科专业培养方案中本系列课程的正常开设，形成了课程建设和发展的良好态势。

在《传感器原理及应用》系列课程的教学改革过程中，教学团队将紧紧围绕培养学生工程素质的教学主线，积极探索、深入实践“工程实训教学法”，以提高地方本科院校毕业生适应工作和自我发展的能力为教学动力，以达到实践应用型人才的培养目标为最终教学目标，不断改革教学方法和教学手段，不断完善教学内容和教学环节，获得课程教改更大的成绩。现阶段课程教改实施以来，学生对于本课程的学习兴趣显著提高，学生的工程实践应用能力得到很大的锻炼和提高，主要表现在：学生在相关竞赛中，对于传感器的选用及相关测量、外围电路的设计明显比以前熟练，在传感检测系统的搭建和调试等方面也明显体现出较强的工程实践能力，团队分工合作意识显著增强等；学生更加自主地、积极地参与相关教师的科研项目，学生主持、参与各级“大学生研究性学习和创新性试验计划项目”的积极性和研究、实践能力大为提高；学生发明专利的申请和成功逐渐增多；学生在参加全国和湖南省的大学生电子设计竞赛中取得了明显进步和优异成绩（国家级一等奖一个，省级一等奖一个，国家级、省级其它奖项共计二十余项），在同层次本科院校中处于较明显的领先位置。

参考文献

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