新工科背景下自动检测技术课程教学改革与教材建设

张青春 纪剑祥 陈云

[摘 要] 为顺应新工科建设的需要，根据多年来的教学实践和校级精品课程建设，对教学内容、教学方式进行了改革，并重新编写了教材。本文详细介绍了改革后自动检测技术课程的教学内容、教学方式和新编教材的特色。

[关键词] 新工科；自动检测技术；教学改革；教材建设

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2018） 08-0092-02

一 概述

新工科建设的核心内涵是“以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才”[1]。以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革创新[2]。

自动检测技术课程是我校电气工程及自动化、电子信息、机电工程、自动化、测控技术与仪器、物联网工程等专业重要的专业基础课，课程归口自动化学院测控系。自动检测技术课程教学要求系统性、实用性与先进性相结合，理论与实践相交融，既要注重传统知识的讲授，又要兼顾新技术、新成果的应用。为顺应新工科建设和工程教育认证的需要，我们广泛开展校企业合作，进行自动检测技术校级精品课程建设，新编《传感器与自动检测技术》教材获批“十三五”江苏省高等学校重点教材。

二 课程的教学改革

1 教学内容的整体优化

新工科建设需要将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入教学过程，更新教学内容和课程体系。教学内容的选择应该结合工科专业特色，突出基础和重点，强化应用案例。注重理论与实践、技术与应用的有机统一，案例选用应充分考虑实用性、先进性、系统性和扩展性，便于学生进行系统综合设计、课程设计、毕业设计和创新实践训练时参考，培养学生的创新创业能力。

优化后的自动检测技术课程体系分为检测技术基础、传感器技术和自动检测系统三大模块。检测技术基础模块主要介绍传感器与检测技术基础、误差理论和数据处理；传感器技术模块分别介绍温度、力学、声波、磁敏、光电、气敏和湿敏等各类传感器的原理、结构、性能及其测量电路；自动检测技术模块主要介绍虚拟仪器、无线传感器网络与物联网、自动检测系统。内容组织合理，内容安排符合学习规律，逻辑性强，有利于教学。

2 教学方式的多样化

将学生志趣变方法，创新工程教育方式与手段。摒弃传统的满堂灌教学方式，逐步过渡到案例分析式、探究式、翻转课堂等教学法，充分激发学生的学习兴趣和潜能，推动本科教学从“教的好”向“学的好”转变。

案例分析对于提高学生的学习兴趣和效率有着至关重要的作用，案例应选择学生熟悉的生活和专业问题。将“智能手机和全自动洗衣机所使用的传感器及其功能”、“为何使用听手机长时间通话会伤害大脑”等问题引人课堂教学中，在课程各章中强化应用实例的教学。

探究式教学法能讓学生通过应用传感器技术的基本原理，结合测量电路和微处理器，进行测量系统的设计，掌握系统设计的方法。如进行火灾报警、环境监测、桥梁安全监测等系统设计，不仅需要掌握自动检测技术课程相关知识，而且需要综合应用物联网、虚拟仪器、单片机等技术，培养学生创新创业技能。

翻转课堂法是一种混合学习形式，学生通过手机、PC平台课前观看教师预先做好的教学视频，并且在课堂上和教师面对面交流、讨论和完成作业，可以利用有限的课时增强师生之间的教学互动[3]。对于拓展的前沿知识，采用创作专题PPT、视频、微课等教学手段，在网络课堂上及时发布，最大限度发挥网络课堂的作用。

在教学的过程中，教师要改变教学观念，针对不同的教学内容采用不同的教学手段。以学生为主体，弱化教师的作用，教师参与学生学习过程并进行必要的指导，形成以学习者为中心的工程教育模式，从而提高学生的综合创新能力。

3 课程评价的过程化

课程评价是对学生学习的一种价值判断，也为教师持续改进教学工作提供参考，新教学形势下的评价应该是过程化、多方面的，才能真正反映出每个学生的实际学习情况。注重学生在每个学习阶段学习结果，因材施教才是课程评价的实际意义。

在课程评价的过程中，改变了平时成绩+期终考试成绩的常规做法，现采用多种形式相结合的课程评价方法。将课堂提问、网络课堂访问与讨论、作业、实验报告等教学过程环节纳入平时成绩考核范围，合理设置各项的权重，明确具体要求；在此基础上，增加1～2次阶段性考试，采用灵活的考核方式，可选择在网络课堂进行，不占用有限的课堂教学时间。课程结束后，按30%平时成绩+30%阶段性考试+40%期终考试，评定学生的实际成绩。通过课程评价的过程化改革，建立及时反馈和持续改进的有效机制，可以及时掌握学生的学习效果，充分调动学生学习的主动性，推动人才培养质量不断提升。

三 立体化教学资源的应用

1 在线网络课堂

依托学校的泛亚网络课堂平台，建成了自动检测技术精品课程网络课堂。课程介绍详细、课程体系及学习要求明确；课程教学大纲、教学进度表、理论课程教案、课程设计任务书等课程公共资源资料齐全，已全部上网，供教学参考；按章节制作多媒体课件，根据教学大纲供教师和学生选用；按章节知识点制作MOOC视频，图文并茂，内容翔实，重点、难点突出，部分视频体现了产学合作协同育人的最新成果，作为课程教学的知识拓展和延伸。建成完整的习题库、作业库和试卷库，供学生复习时参考。

2 创新拓展教学资源

围绕无线传感网与物联网应用技术建立了多个专题创作，成果均来源于教学团队成员科研项目、本科生和研究生的创新项目；提供了参考教材、参考期刊和网站网址的链接，方便学生了解前沿技术和专业领域的发展动态；提供多个虚拟仿真实验项目，结合课堂理论教学，进行虚拟仿真演示，加深对课程章节传感器特性和工作原理的理解，强化传感器的实用性；提供了多个传感器应用案例和全国优秀毕业设计案例资料汇编，增强学生自主学习能力。

3 教学管理

应用网络课堂发布通知、发布作业、发布阶段性考试，网站内容及时更新；

学生在网上规定的时间段完成作业和阶段性考试并按时提交，教师网上评阅作业、试卷，成绩自动生成和保存；教学档案及过程材料自动保留，学生学习记录、作业、测试、访问情况自动保存和统计，为评价学习效果提供依据；利用网络课堂可实现在线讨论和答疑。

四 教材建设的特色与创新

教材在保证课程的基本理论、基本方法和基本技能训练的传统内容的基础上，在内容阐述上赋予新技术、新方法和新应用，注重最新科研成果在课程中的渗透，结合专业和学科特点，突出应用性，具有一定学术价值。主要特色与创新体现在如下几个方面。

1 精选教学内容，融入新技术

内容的选取根据我国当前工业生产及科研应用的实际出发，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本概念入手，分别介绍各类传感器的工作原理、结构组成、性能及其测量电路。既介绍传统的传感器，也介绍新型传感器、集成传感器，还介绍了虚拟仪器、无线传感网络与物联网等新技术。

2 采用模块化结构，符合学习规律

本教材共分为三大模块。第1-2章为检测技术基础模块，介绍传感器与检测技术基础、误差理论和数据处理；第3-8章为传感器技术模块，介绍各类传感器原理及应用；第9-11章为自动检测技术模块，介绍虚拟仪器、无线传感器网络与物联网、自动检测系统。教材编写体系创新，内容组织合理，内容安排符合学习规律，逻辑性强，有利于教学。教材中重点内容突出、难点得到分解，便于初学者理解和掌握，较好地处理了本课程内容多课时少的问题。

3 注重案例教学，强化成果应用

第3～8章介绍传感器原理及应用，各章均安排了典型应用部分，针对不同类型的传感器给出应用实例；第11章自动检测系统，给出了研究团队近年来在自动检测技术、虚拟仪器和物联网方面的多个研究成果案例，供读者在进行相关自动检测系统设计时参考。

4 创新课程体系，增强实用性

区别于传统教材按工作原理分章的方法，本教材传感器技术部分采用按被测量（输入量）分章，进行传感器原理及应用技术的讲解，有利于学生及使用者对传感器进行比较、选型，突出了教材的实用性，构建了全新的课程教材体系。

总之，根据新工科建设和工程教育认证的要求，结合自动检测技术课程教学实践，阐述了在课程教学内容、教学方式和课程评价等方面的改革；依托网络课堂的课程建设成果，阐述立体化教学资源的应用和成效；围绕新编的《传感器与自动检测技术》“十三五”江苏省重点教材建设，重点阐述了教材的特色和创新点。通过课程建设和改革，增强了学生学习興趣和自主性，提升了创新创业人才的培养质量，促进了专业建设和学科建设。

参考文献

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（03）.

[2]黄婷，黄原.“新工科”背景下通信原理的课程优化[J].价值工程，2018（01）.

[3]米雁.新工科背景下数据结构课程教学改革[J].学园，2017（22）.