“新工科”背景下的汽车传感器与测试技术课程优化

李丽 贝绍轶 倪彰

摘  要：“新经济”的发展要求工程技术人员必须具备更高的创新能力。加快“新工科”建设，培养大批工程技术创新人才因而成了当务之急。文章以汽车传感器与测试技术课程为例，以注重学生创新能力培养与创新思维训练为核心，探索通过实施研究型教学，更新教学内容、增加设计性训练、改进教学方法及完善考核方式，全面改造优化该课程，为培养学生的创新创业能力及跨界整合能力，建设一批体现产业和技术最新发展的核心课程提供一定的参考和依据。

关键词：新工科;汽车传感器与测试技术;研究型教学;课程优化

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）07-0073-03

Abstract： The development of "new economy" requires engineers and technicians to have higher innovation abilities. Consequently， training a large number of innovative engineering and technological talents has become a top priority to speed up the construction of "new engineering". Taking the automobile sensor and detecting technology course as an example， this paper focuses on the reform and optimization of this course by implementing the research-oriented teaching mode， which includes the ways of updating the teaching content， increasing the design training， improving the teaching methods and improving the assessment methods， in order to cultivate student's innovation and transboundary integration abilities. The results of this paper can provide useful guidance for building a number of core courses reflecting the latest industry and technology developments.

Keywords： new engineering; automobile sensor and detecting technology; research-oriented teaching mode; course optimization

引言

“新经济”与以传统工业为支柱产业、以自然资源为主要依托的传统经济不同，它以高新技术产业为支柱，以智力资源为主要依托。因此，“新经济”的快速发展需要大批能够适应、甚至引领未来工程需求的工程技术创新人才作支撑[1]。为了满足“新经济”的发展需求，教育部适时推出了“新工科”计划，其主要内容被归纳为“五个新”，即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系[2]。在积极推进“新工科”建设的过程中，地方高校需要结合学校转型发展目标任务，建设一批能够体现产业和技术最新发展的核心课程，進而培养具有创新能力与创新思维的工程技术人才[3]。但在传统教育中，教学模式往往以知识获取为核心，而忽略了对学生创新能力与创新思维的培养。研究型教学是一种新型教学模式。它有别于传统教学“以教师为中心”、“学生被动接受”的教学模式，强调以知识教育为依托，以能力培养为主要内容，将学习、研究、实践三者有机地结合，引导学生创造性地运用知识和能力，自主发现问题、研究问题和解决问题，在研讨中积累知识、培养能力和锻炼思维[4]。研究型教学模式与当前“新工科”建设对人才培养的要求相适宜，探索并实施研究型教学，进而更新教学内容，增加设计性训练，改进教学方法，完善考核方式，对专业课程进行改造优化已势在必行。

汽车传感器与测试技术是汽车类专业（车辆工程、汽车服务工程等）的核心基础课程，课程内容涉及信息技术、微电子、光学、声学、精密机械、材料科学等多方面专业基础知识，是一门典型的多学科交叉课程，技术性、实践性均较强。且随着汽车产业的飞速发展，汽车传感器与测试技术的新知识、新内容也在不断涌现。对该课程的改造优化，对于探索如何培养学生的创新创业能力及跨界整合能力，建设一批体现产业和技术最新发展的核心课程，具有重要的借鉴意义。

鉴于以上分析，本文以汽车传感器与测试技术课程为例，以注重学生创新能力培养与创新思维训练为核心，通过建立研究型教学模式，更新教学内容，增加设计性训练，改进教学方法，完善考核方式，对该课程进行改造优化，为满足“新工科”发展需求，建设一批体现产业和技术最新发展的核心课程提供一定的参考和依据。

一、课程特点及教学中存在的问题

汽车传感器与测试技术课程的主要内容包括测试系统和汽车传感器两部分，其中测试系统部分主要讲授的内容有：测试技术的内容与任务、一般测试系统的组成、信号的描述及分析、测试系统的动静态特性、典型测试系统的动态特性分析、信号失真及其实现不失真的条件、信号调理与记录。这部分内容涉及的理论知识及相关公式推导较多，由于理论知识不能得到直观的体现，学生学习较为吃力。而汽车传感器部分主要讲授的内容包括电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器等常用传感器的结构和工作原理及其在汽车中的应用，并简单介绍一些新型传感器。这部分内容知识点冗多繁杂，且更新较快，有限的教学时间中难以全部兼顾[5]。汽车传感器与测试技术典型的课程特点对教师教学提出了极高的要求。结合本人在授课过程中的体会，目前汽车传感器与测试技术课程教学主要存在以下几个方面的问题。

（一）教材内容相对滞后

近年来，随着人们对汽车舒适化、智能化水平的要求不断提高，汽车传感器与测试技术也在高度发展。但由于教材的编写、出版均需要一定的时间，现有的教材内容不可避免的滞后于这些技术发展，影响了学生对最新技术进展的掌握，也为其日后的工作带来不便。如何立足于教材内容，在基础理论教学中融入学科前沿研究热点，从而实现对教学内容的实时更新，培养学生的科研兴趣与创新能力，提高教学质量，是汽车传感器与测试技术这门课程的教学过程中应当着重考虑的问题之一。

（二）设计性训练较为缺乏

目前的汽车传感器与测试技术的课程教学中，对学生进行设计性训练的内容较为缺乏。理论教学集中于对基础概念、理论及公式的讲解，过于强调知识传授而忽略了学生对其背后更深层次的物理涵义的理解，对理论起源、公式推导过程的掌握。学生被动接受“填鸭式”教学，死记硬背老师传授的现成结果，摈弃自主思考，往往知其然而不知其所以然，缺乏学习的兴趣和主动性。实践教学环节多为验证性实验，教学内容过于集中于对实验操作步骤的讲解，对实验内容及实验设计方案的讲解不够深入，学生机械式完成操作过程，难以有效训练学生的实践创新能力。

（三）教学方法过于单一

传统的汽车传感器与测试技术课程还主要采取以教师为中心，以板书加PPT的形式对教材进行讲解的教学方法，课堂完全由教师主宰。这种教学方法能帮助教师在面对大量学生的时候有效控制整个课堂，掌握教学进度，但学生参与度较小，极易形成注入式教学。虽然教学过程中学生也可以提问的方式与教师进行交流，但大部分学生还是缺乏提问的意识与勇气，整个教学过程中依然以单向交流为主，双向交流极少。学生缺乏学习的兴趣，上课过程中玩手机的现象较为普遍，且屡禁不止。

（四）考核方式未能体现学生的综合能力

作为一门典型的考试课，汽车传感器与测试技术课程的成绩评定把知识的接受多少及掌握程度作为衡量学生成绩的唯一标准。不管是期末考试还是平时测试，学生都只需重视对已有知识的机械掌握就可获取高分，无需考虑创造与创新，更谈不上学生创造与创新的意识的考核。且部分学生自认记忆力较好，平时不认真学习，考前集中突击，形成了为考试而学习的不良氛围。为了保证教学效果，提升教学质量，有必要建立多元化和全程化的考核方式。

二、课程的改进优化建议

针对汽车传感器与测试技术课程的典型特点及目前教学过程中所存在的问题，本文对该课程的改进优化提出了以下几点建议。

（一）更新教学内容

面对汽车传感器与测试技术发展较快，教材内容不可避免的滞后于该领域的技术发展现状，在教学过程中应当立足于教材内容，但不拘泥于教材内容，在基础理论教学中融入学科前沿研究热点，从而实现对教学内容的实时更新。如在讲解轮速传感器时，教材内容中只涉及到较为传统的几類，如电磁式、霍尔效应式和变磁阻式，教师可在讲解完这几类传统轮速传感器后引入介绍较为先进的轮速传感器如半导体磁性晶体管传感器，通过介绍其相对于传统传感器的优点，如半导体磁性晶体管传感器的灵敏度比霍尔效应式传感器高100倍，且成本较低，引发学生对其的学习兴趣。受教学时间的限制，教师可不必对其结构及工作原理进行全面细致的讲解，在引发学生对这类传感器的兴趣后，可以选择让学生自主学习其结构原理，通过对比传统类型的车速传感器，找出其性能优异的原因。自主学习既可以课后作业的形式让学生自主独立完成，也可以小组讨论的形式激发学生思维的互动。在这整个过程中，学生的科研兴趣和创新能力可得到有效培养。

此外，随着世界环境污染和能源危机的不断加剧，新能源汽车得到了快速发展，我国目前正值新能源汽车的大力推广时期。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车[6]。目前所发展的新能源汽车主要包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。新能源汽车结构与传统汽车相比有较为明显的变化，内部所用传感器也有所不同。在教学中，在对传统燃油汽车用传感器进行介绍的基础上，应当补充对新能源汽车用传感器的介绍，如动力电池管理系统中用于采集各电芯工作情况的电压传感器、电流传感器等，帮助学生掌握最新技术进展，满足日后的工作需求。

（二）增加设计性训练

设计性训练是培养学生创新能力与创新思维最为有效的方式。在理论教学环节，教师可采用启发式教学的方式在教学过程中主动设问，启发学生思考，进而引导学生提出问题、研究问题和解决问题，带领学生亲历课题探究过程。如在讲解重要公式时，教师可先铺垫有趣的历史背景，展现相关工程实际问题，激发学生学习兴趣，引导学生积极思考问题解决方案;在重现公式提出者的解决思路中，帮助学生开拓思维，掌握解决工程实际问题的方法;在引导学生思考公式的物理意义及适用范围中，帮助学生深入理解该公式的内在涵义，让学生不仅仅是机械记取结果，而是知其然并知其所以然。在实践教学环节，可减少验证性实验，增加设计性实验。在设计性实验的安排中，首先应当注重选题得当，题目来源优选于工程实际或科研课题，且应具有针对性和典型性;其次应当设置适当条件，有目的地引导学生进行相关训练，否则只给出题目，全由学生随意发挥，虽一定程度上更加深入的解放了学生思维，但对学生实践能力的训练难以有效把控;最后在实验报告的撰写中，应当注重教授学生科学的数据处理方法，培养学生的数据分析能力及对实验中所遇到的问题和观察到的现象进行记录分析的能力。设计性训练的增加，对于培养学生的创新能力和创新思维，具有重要意义。

（三）改进教学方法

要激发学生的学习兴趣，突出学生在教学中的主体地位，引导学生自觉地参加到教学活动中去，培养学生的创新意识与创新能力，就要突破教师讲授为主的传统教学方法，积极采用启发式、对话式、探讨式等教学方法，建立研究型教学模式。但这并不意味着基础理论知识的讲授就不必要。应当明确，传授知识是实施研究型教学模式的前提和基础。只是在基础理论知识的讲授过程中，教师应当注重将基础理论知识与工程实践背景相结合，从某个具体的工程问题出发引出基础理论知识的应用价值，激发学生学习的兴趣;在基础理论知识的讲授中与学生进行良好的互动，鼓励学生对有疑问的地方积极提问;最后给出新的工程问题让学生尝试利用所学知识解决或让学生举一反三提出所学理论知识可以应用的领域。这样整个学习过程从工程实践中来，到工程实践中去，不仅提高了学生对基础理论知识的学习兴趣，而且可以有效训练学生的实践创新能力。

在研究型教学模式的实施中，自主式、对话式、讨论式等教学方法是主要的教学方法，这些教学方法都离不开学生的积极参与。因此，教师应当充分调动学生全身心的投入到知识获取与运用的参与性实践活动中，这就要求教师在教学过程中能够创造一个轻松愉快的学习氛围，积极鼓励学生发现世界探索世界，培养学生敢想敢问敢做的精神。此外，随着互联网+课堂教学模式概念的引入和各类信息化手段的广泛使用，在线下教育的基础上，教师还可借助以MOOC为代表的网络教学平台开展线上线下相结合的教学活动[8]。教师可以将教学视频和相关教学资源如教科书、辅助教学软件、课后辅导资料等放在互联网上，学生通过手机上网功能，可以充分利用课前时间随时随地自主进行在线课程学习，学习中所遇到的问题既可以在线上向老师提问，也可以在之后的线下教学活动中与老师进行面对面的讨论交流。教师可以通过移动终端对学生问题进行答疑，并进行作业推送、批改及实时评价反馈。发展线上线下相结合的教学方式，基于在线课程实现从“传授范式”到“学习范式”的转型，从而帮助学生通过线上教学资源实现自助式学习，可以充分体现学生学习的主体地位，有效提高教学质量[7]。

（四）完善课程考核方式

在研究型教学模式中，知识的接受多少及掌握程度不应是衡量学生成绩的唯一标准，学生的创新能力与创新思维应当在成绩评定中得到合理体现。结合汽车传感器与测试技术这门课的课程特点，可采取“N+1”的考核模式，考核的总成绩分布如下：平时成绩占总成绩的10%;课后作业占总成绩的10%;实验成绩占总成绩的15%;小课题占总成绩的15%;过程性考核占总成绩的10%;期末考试成绩占总成绩的40%。其中平时成绩由学生的上课出勤率及课堂回答问题、小组互动的参与程度综合评定，借此可一定程度上达到鼓励学生积极参与到教学活动中的效果。课后作业包括对汽车传感器与测试技术领域最新技术进展的跟踪调研，从而弥补课堂教学时间的不足，教材内容滞后的缺点。实验成绩中综合体现实践操作能力、方案设计能力、数据分析能力及实验现象的观察分析能力，对于学生在其中体现的创造性思维应当予以适当分数奖励。小课题的命题来源于工程实际或科研项目，可给出5-10個题目，由学生自主选题，5人一组进行分工合作，提交的课题报告中应当注明五人的分工方式，通过小组合作培养学生的协作意识与沟通能力。过程性考核及期末考试均采用闭卷形式，题型应包括基础概念题、计算题及设计题，其中基础概念题包括选择题、简答题及论述题，题目中重点考察学生对这些基础概念的物理意义、应用范围等内在涵义的理解，比重占总成绩的百分之六十;计算题内容涵盖工程问题计算及理论公式推导两个方面，比重占总成绩的百分之二十;设计题可让学生针对具体的工程问题给出解决方案或针对现有的传感器存在的问题对其进行改进，比重占总成绩的百分之二十。采用“N+1”的多元考核模式，在对学生基础理论知识掌握程度进行考察的同时，考核结果也合理体现了学生的创新能力与创新思维，从而激发学生创新与创造的意识。

三、结束语

积极推进“新工科”建设，培养大批工程技术创新人才，是“新经济”发展的迫切要求。本文以汽车传感器与测试技术课程为例，对课程进行全面改造优化，通过在基础理论教学中融入学科前沿研究热点来实现教学内容的实时更新;通过在理论教学与实践教学环节中带领学生提出问题、分析问题和解决问题来增加设计性训练;通过突破传统的讲授式教学方式，积极引入自主式、对话式、探讨式等教学方式来建立研究型教学模式;通过多元考核模式全面考察学生对基础理论知识的掌握程度及创新能力与创新思维。对该课程的改造优化，可为培养学生的创新创业能力及跨界整合能力，建设一批体现产业和技术最新发展的核心课程，提供一定的参考和依据。

参考文献：

[1]李国杰，徐志伟.从信息技术的发展态势看新经济[J].中国科学院院刊，2017，32（3）：233-238.

[2]董玉冰，李明晶.新工科背景下混合式创新教学在数字电子课程中的应用探索[J].长春大学学报，2017，27（10）：117-120.

[3]于峰，史立秋，崔虹云.基于嵌入式课堂体系的地方高校新工科人才创新创业能力培养模式研究[J].经济师，2017（10）：233-233.

[4]吴锵.研究型教学的实质与探索[J].国内高等教育教学研究动态， 2017（4）：11-11.

[5]李丽，贝绍轶，倪彰.汽车传感器与测试技术课程教学方法探讨[J].2017（21）：82-84.

[6]胡宇星.新能源汽车优势探讨[J].工程技术：全文版，2017（1）：284-284.

[7]段珊珊.基于翻转课堂理念线上线下混合式教学实践探索[J].高教学刊，2017（9）：124-125.

[8]刘邦奇.在线教学4.0：线上线下的有机融合[J].中国教育网络， 2016（11）：67-69.