基于产出导向教育理念的课堂教学改革研究——以“传感器与检测技术”为例

(河北水利电力学院 电气自动化系,河北 沧州 061001)

吉庆昌,王 璐,王建强

0 引言

高等工程教育专业认证是本科院校教学评估诊断的重要指标,是推动高等教育高质量发展的关键途径。产出导向是工程教育专业认证的核心理念,其强调“学生学到什么”,要求高校要按照“反向设计、正向实施”的基本思路,以培养目标和毕业要求为出发点,设计科学的培养方案,采取匹配的教学内容与方法,对学生是否达到毕业要求进行合理考核,并且进行相应的持续改进。 “传感器与检测技术”是自动化类、电子信息类、电气类等专业的基础课程,是培养高素质实用型专业人才的关键学科知识。 基于该课程的重要性,构建基于产出导向的课程教学模式,突出学生实践应用能力的培养,显得非常重要。

1 基于产出导向教育理念的“传感器与检测技术”课程改革的必要性

1.1 构建基于产出导向教育理念的课程教学体系是推动高等教育高质量发展的内在途径

工程教育专业认证是高校内涵式发展的必然举措,也是提升高校教学质量、深入推进产教融合的重要手段。 产出导向是工程教育专业认证的核心理念,而“传感器与检测技术”课程长期以来存在脱离用人单位岗位要求的现象,导致所培养的人才难以满足社会发展的要求。 因此,实施基于产出导向的课程教学模式可以构建服务区域产业发展的课程体系,形成具有创新性的精品课程,助力高校高质量发展。

1.2 构建基于产出导向教育理念的课程教学模式是提升学生就业能力的重要举措

“传感器与检测技术”课程是一门实践性较强的专业基础课程,是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理理论与技术为主的学科。 培养高素质实用型专业人才是推动制造强国战略、网络强国战略的重要举措,是落实立德树人根本任务的重要内容。 随着社会对高等人才需求的转变,传统关注“教育投入”而忽视“教育产出”的模式难以满足新时代企业的要求,因此高校必须构建基于产出导向的“传感器与检测技术”课程教学体系,结合企业岗位要求实施教学,提升学生的就业综合能力。

1.3 构建基于产出导向的课程教学体系是丰富教学内容、调动学生参与课程积极性的重要手段

“传感器与检测技术”课程内容繁多、知识较为抽象,学生在学习的过程中缺乏主动性,降低了教学效率。 构建基于产出导向教育理念的课程教学模式立足就业岗位要求,对标行业新技术发展趋势,及时将电子信息行业中的最新传感器与检测技术知识引入课堂教学,为学生提供更全面、更前沿的知识,充分调动学生的学习积极性,提高课堂教学效率。

2 影响“传感器与检测技术”教学产出的因素

随着“以学生为中心”教学理念的不断发展,提高“传感器与检测技术”课程教学产出成为培养高素质实用型专业人才的关键举措。 但是通过调查和分析,有些高校“传感器与检测技术”课程教学的产出质量远没有达到新时代相关岗位标准的要求,教学产出整体质量不高。 剖析制约课程教学产出质量的因素主要表现为以下3 点。

2.1 教学内容枯燥,与产出导向理念相悖

“传感器与检测技术”课程的知识面较广,侧重理论与实践的结合。 但是受传统教学理念的影响,教师在教学内容的选择上主要是结合教师的教学经验安排。 然而很多任课教师是毕业后直接到高校参加工作的高端人才,他们缺乏实践操作经验,因此任课教师在授课内容上往往侧重理论性的内容,强调学生是否能够在期末考试中取得理想的成绩,而很少考虑学生学到了什么、所学知识是否能够灵活应用到实践中,解决什么样的实际工程问题。 受课时限制影响,很多高校教师在教学中侧重于传感器的定义、工作原理的讲解[1],对于验证性和探究性的实验涉及比较少,导致学生对各类传感器的应用缺乏深入的认知,无法满足工程应用中工作岗位的要求。

2.2 课程实验操作资源匮乏,制约学生实践操作能力培养

“传感器与检测技术”是一门实践性与理论性紧密结合的课程,具有较强的实践操作性。 然而在课堂教学中由于受实验条件及课时安排不足等因素制约,很多高校实验课程教学主要是以验证性实验为主,缺乏探究性实验项目,学生只需要按照教师安排的实验步骤操作即可,学生在实验操作中缺乏自主性。 虽然在多媒体教学环境下,高校实验教学依托虚拟技术为学生构建了仿真操作的环境,但是学生实地开展探究性实验操作的机会比较少,不利于学生实践工程能力的培养,制约课程教学的效率产出。

2.3 教学目标设定不合理,脱离就业岗位要求

长期以来本科院校“传感器与检测技术”课程教学目标设定为培养学生的理论知识,尤其是在“考研热”环境下,高校课程教学主要是围绕研究生考试要求实施。 新时代发展赋予高校新的使命,内涵式发展成为高校教学改革的重要方向,而教学目标设定不合理成为制约课堂教学产出的重要因素。

3 基于产出导向教育理念的“传感器与检测技术”课程教学改革方案

“传感器与检测技术”课程是自动化类、电子信息类、电气类等专业的基础课程之一,传统的教学模式不能激发学生的实践欲望,课程教学产出实际偏低。 因此,构建基于产出导向教育理念的课程教学模式迫在眉睫。

3.1 基于产出导向教育理念的“传感器与检测技术”课程教学设计的原则

构建基于产出导向教育理念的课程教学模式需要关注学生在该阶段真正学到了什么,教师在教学中让学生掌握了什么技能。 结合“传感器与检测技术”课程的特点,构建基于产出导向教育理念的课程教学模式必须遵循以下原则:一是聚焦学习成果;二是激发学生学习动力;三是高度期许;四是反向设计。

3.2 基于产出导向教育理念的“传感器与检测技术”课堂教学模式实施

无论实施哪种教学模式都需要考虑学习需求、学习者、教学目标、教学内容、教学活动以及教学评价六要素[2]。 针对“传感器与检测技术”课程的特点,构建产出导向教育理念的课堂教学模式需要从以下环节入手。

3.2.1 确定课程预期“学习产出”目标与标准

确定课程教学预期目标是产出导向实施的基础与前提。 教师在实施“传感器与检测技术”课程教学前,要对课程教学进行需求分析,了解高校、学生以及企业对该课程的需求情况,要建立以用人单位、行业协会、高校等为主体的调研平台,通过多种方式探析用人单位、行业产业对“传感器与检测技术”课程的预期教学目标以及学生应该具备的能力,根据调研结果凝练出课程教学产出的目标和标准。 笔者所在团队经过对调研数据的综合分析,确定课程的预期产出目标为:在知识领域,学生要理解“传感器与检测技术”的基本原理、实践操作步骤;在技能领域,学生要学会常用传感器的典型测量电路及其应用,并能利用误差理论分析传感器与检测系统中的测量误差、利用信号处理等相关知识处理好传感器采样信息,实现传感器应用能力的提升;在情感态度上,学生要领悟该课程的价值,形成浓厚的学习兴趣、在自主学习中养成探索创新的精神、形成正确的价值观与职业道德素养。

3.2.2 根据工作岗位标准,重构课程教学内容

教学内容是人才培养的要素,是课堂教学的重要载体。 基于产出导向的课程教学使学生通过一定阶段的学习后,具备与工作岗位标准相适应的专业能力。结合“传感器与检测技术”课程特点,学习成果可以描述为学生通过本课程教学后掌握传感器制作技术和检测的基本理论与方法,并且能够运用所学知识解决生活、生产中实际问题的能力。 按照反向设计的原则,重构“传感器与检测技术”教学,以就业工作岗位标准为导向,设计课程教学内容。 传统的教材内容知识比较枯燥,学生不感兴趣,基于产出导向教育理念的课程教学可以实践项目为载体,每个学习任务包括理论知识、实验测量、实训操作等,通过项目教学的方式整合课程教学内容,实现模块化教学,从而达到提高课堂教学效率的目的。 例如教师可以以“电子秤的制造”为一个实践项目设计课本教学内容,将金属应变片的选型、粘贴,电路的设计、绘制、焊接、标定和补偿等知识融为一体,实现课程知识的连续性、系统性与整体性[3]。

3.2.3 优化教学方法,合理运用虚拟仿真技术

基于产出导向教育理念的课程教学模式着力解决传统课堂教学所采取的“以老师教为主”“以理论教学为主”的教学方式,让学生带着问题走进课堂,带着兴趣参与课堂。 实践证明传统的教学模式难以吸引学生的注意力,因此在具体的课堂教学中需要优化教学方法,合理运用虚拟仿真技术。 例如在学习“气敏传感器”知识时,教学的重点就是让学生明白与掌握简易袖珍式气体泄漏检测仪的工作原理与应用技能。 为此教师要利用虚拟仿真技术,通过翻转课堂的授课模式,在课前发送教学微视频让学生了解“化学吸附”“半导体气敏传感器阻值变化”等知识,然后教师通过微课布置相关的问题,让学生在课前搜集相关的资料,引导学生自学。 然后教师根据学生的自学情况,在上课期间采取小组探讨等方式,将课堂主动权归还于学生,最后教师根据学生的讨论情况,运用虚拟仿真平台,以动画视频的方式展现气敏传感器的工作原理以及工作过程,让学生对该知识形成立体视觉感,加深印象[4]。

3.2.4 以各类职业技能大赛为导向,强化实践教学改革

提升学生的实践操作能力是课程教学的重要任务,“传感器与检测技术”课程具有较强的实践操作性。按照产出导向课堂教学模式的要求,应加强实践教学改革的力度:一是要以各类职业技能大赛为导向,优化实践实验教学改革。 职业技能大赛是检验人才培养的重要方式,是提高学生专业兴趣和操作能力的重要途径。 在课堂教学中,教师可以围绕各类职业技能大赛的要求进行教学。 例如以河北省电子设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛为载体,将职业技能大赛的考核项目和优秀案例融入项目化教学,以此增强教学与就业之间的融合性,解决高校人才培养偏离就业岗位需求的尴尬现象。 二是结合学生学情设置探究性实验项目,鼓励学生创造性地完成实验操作。长期以来在实验操作上,教师过多干预学生,导致学生的实验操作能力不强,因此基于产出导向教育理念的课程教学模式,要求教师在教学中鼓励学生独立思考。

笔者所在团队基于产出导向教育理念,结合“传感器与检测技术”课程特点,在充分调研行业岗位标准的情况下,设计了以下项目式教学环节[5],如表1 所示。

表1 “传感器与检测技术”项目化教学案例

4 结语

总之,培养工匠型人才是高校内涵式发展的关键,增强学生在工程实践中的学习能力、动手操作能力以及分析和解决复杂工程问题能力是“传感器与检测技术”教学的重要目标。 基于产出导向教育理念是工程教育专业发展的核心理念,因此高校应加快构建基于产出导向教育理念的课程教学体系,以此推进高校教育工程专业认证。