工程教育理念的传感器课程教学改革

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了工程教育理念的传感器课程教学改革范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：本文基于工程教育理念对传感器课程的教学改革进行了研究，通过高等工程教育理念下传感器课程的定位对传感器课程进行了教学模式、教学内容和考核方式的改革。提出以项目式教学为核心，提高学生学习积极性。以解决项目问题为目标，培养学生的工程应用与解决问题的能力。最终通过项目式教学试点分析，总结了此次传感器课程教学改革，为工程人才的培养提供借鉴。

关键词：高等工程教育理念；传感器；教学改革；项目式教学

1工程教育理念下传感器课程定位

二十一世纪以来，随着信息技术的不断发展，引领了新一轮工业革命与社会变革，这使得现代社会对工程人才能力的要求日益提升，同时对工程人才的教育理念也发生了改变[1]。高等工程教育专业认证制度发源于美国，经过了90多年的发展历程，现在已经成为高等工程教育质量保障的重要机制[2]。近年来，高等工程教育理念在国内外教育界也不断被提起，高等工程教育专业认证作为一种高等教育中工程教育质量的保证机制也受到越来越多的关注[3]。2013年6月，我国加入了影响里最广的国际工程教育互认协议-《华盛顿协议》，成为预备会员国[4]。在此背景下，推进我国高等工程教育改革，构建与国际接轨、实质等效的高等工程教育新模式是必由之路。根据国际工程教育强调以学生为中心，突出强调学生学习成果的理念和专业认证标准，明确了传感器课程的定位：传感器课程是一门涉及多学科交叉，以工程应用能力培养为根本，以帮助学生打下扎实的专业基础，提升学生专业应用能力，培养学生科学思维为目标的一门的应用型课程[5]。

2传感器课程教学现状

目前，我校的传感器课程教学模式还是偏重传统的以理论为主的讲授式教学模式。一直以来在传感器的课堂中，教学的方式局限于教书，教书的框架局限于课程，课程的设计局限于课堂，课堂形式局限于讲授，讲授的内容局限于教材[6]。并且目前传感器课程无论是教学方法，还是考核方式都偏重理论，而在实践和应用方面的教育培养与考查相对欠缺，这与工程教育理念不相符合[7]。根据工程教育以学生为中心，以能力培养为结果导向的教育理念，有必要对传统传感器课程进行教学改革，以适应新时代的要求。

3传感器课程教学改革

为了解决目前传感器课程在教学方法和考核方式都偏重理论，在实践和应用上的培养与考查欠缺的“偏科”问题，提出了以项目式教学的方式，对传感器课程的教学模式、教学内容和考核方式进行全面改革，并将改革的内容应用至贵州大学电气工程学院测控技术与仪器专业的教学实践中。

3.1教学模式改革

传感器课程的教学模式改革以项目式教学为核心，从以下三方面满足工程教育理念：（1）首先，以项目式教学为引导，提高学生主动参与学习的积极性。建立以学生为学习主体的实现途径，改变以老师讲授为主的课堂教学模式，达到工程教育专业认证中以学生为中心的要求。（2）其次，以项目式教学为主体，提升学生应用所学知识解决实际问题的能力。通过引入实际项目与问题进行学习，使学生具备分析问题与解决问题的能力，以满足工程教育专业认证对结果导向能力培养的教学理念。（3）最后，以项目式教学为联结，形成实践教学与理论教学的互补共融机制。通过传感器课程的项目式实践教学，与检测技术课程形成互补教学机制，通过实践与理论交错递进学习，让学生在实践中找到问题，以问题为导向进行理论学习，最终以理论指导实践解决问题。

3.2教学内容改革

为了满足传感器课程教学模式的改革的要求，首先需要对现有的教学内容进行改变。目前我校传感器课程安排的教学内容根据传感器的原理行进章节划分，即第1、2章内容概述传感器及其基本特性；第3章至第13章按传感器原理分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、压电传感器、光电传感器、光敏传感器、半导体传感器、射线式传感器、热电式传感器和生物传感器。按照原理分类的好处是对同类传感器转换元件的测量原理可以进行系统性讲述，和其特性和补偿方式等也容易系统地学习。但是往往同种转换元件可以测量多种参数，导致学生不易记住传感器的测量对象，因此在实际应用中选择适合的传感器比较困难。所以为了突出强调学生学习成果的理念，即让学生最终掌握如何选用传感器，也为了配合项目式教学的模式，结合项目应用场景和实际问题导向，把教学内容按照传感器感知的对象进行重新划分。其中第1、2章内容以信息的感知、转换、处理为核心的传感器基本构成及其特性的概述部分保持不变；后续内容根据传感器感知对象具体分为温度传感器、力学传感器、光敏传感器、声波传感器、磁敏传感器、气敏传感器和湿敏传感器等内容进行教学。使得学生可以在项目中，针对所需要测量的对象，快速选择可以用的传感器类型。为了打破传统的理论与实践分离的教学方式，以工程应用的项目为牵引，进行理论实践的互补学习。在本次改革中，以温度传感器、光电传感器和磁敏传感器为项目试点，进行项目式教学：其中应用温度传感器的项目为“基于温度传感器的室内温度检测”；应用光电传感器的项目为“基于光电传感器的室内火灾检测”；应用霍尔传感器的项目为“霍尔传感器在汽车ABS中的应用”。各项目教学具体分为7个阶段：由老师项目任务，简单介绍项目背景与需求，并对学生进行分组；学生以小组为单位，分析问题、任务分工并通过查询资料提出解决问题的初步思路；各小组讨论设计方案，确定选用传感器类型和参数等；把传感器实物引入实验课堂，让学生在拆分与分析中了解传感器工作原理，然后通过绘制内部电路与搭建外部输出电路进行实验；各小组轮流演讲汇报，老师和剩余学生提问并指出问题；学生优化设计方案，画图并整理成论文；老师根据实验环节、报告环节和最终论文进行评价与打分。通过3个试点项目实践环节加入的教学内容改革，激发学生兴趣，锻炼学生思维能力，提高学生实际动手能力和设计能力，为学生创新和工程能力的培养打下基础。

3.3考核方式改革

传感器课程传统的最终考核成绩由平时成绩和考试成绩两部分组成，其中考试成绩根据期末试卷成绩决定，占总成绩的70%；平时成绩根据课堂成绩、作业成绩和实验成绩决定，占总成绩的30%。这种主要依据期末成绩的考核方式，往往会导致学生平时不积极，临考前突击学习，并且对学生实际应用能力也很难考查和评估。因此，本次教改通过结合教学改革措施，在传统考核方式的基础上引入新的考核机制，实现多元化、全方位地对学生进行考核方式，综合考查学生的学习能力和工程实践能力，并避免对学生的片面评价，以此激发学生在学习过程中的积极性，提高学生的综合应用能力。改革前后平时成绩占比不变，依据出勤、作业和课题讨论等情况给出。考核改革降低了期末卷面成绩在总考核成绩中的比重，由原来期末试卷成绩占比70%缩减为30%，并且期末试卷中淡化了原有传感器应用方面的考核内容，把重点放在传感器相关原理和基础知识点的考核上，着重考查学生的理论掌握情况。而对传感器应用能力进行单独考核，并占到最终考核成绩的60%，由3.2教学内容改革中的3个试点项目成绩组成，每个项目占最终成绩的20%。单个项目考核又分为实验环节（30%）、报告环节（30%）和最终论文（40%）。在项目式教学中，授课老师监督学生完成工程试点项目的每一个步骤，依据项目的完成情况给出学生的项目完成成绩。通过考核方式的改革，进而督促学生提高实际动手和应用设计能力。

4结语

本文基于工程教育理念对传统的传感器课程进行了以项目式教学为核心的教学内容和考核方式改革，通过一个学期的改革实践，项目式的教学方式的确可以提高学生的学习参与积极性，并且在传感器应用和动手能力的培养上具有明显的优势。但是由于3个试点教学内容在实践环节和讨论环节的增加，导致教学时间成本大大提高，压缩了其他教学内容的时间。传感器课程涉及多学科交叉，内容繁多，因此项目式教学并不适用于短学时教学。但对于长学时，或是传感器课程和检测技术课程分开教学的形式，项目式教学是很好的可以满足工程教育理念的教学方式。在考核改革方面，项目考核的增加提高考核方式的多元化，也促使学生对自己应用能力和动手能力的重视。但是期末试卷占比过小，使得部分学分在获得较高的项目考核成绩后过于放松，因此建议期末试卷的占比不应小于50%。

参考文献

[1]孔凡新，查光成，吴梦陵，以工程认证和审核评估为契机，全面深化专业综合改革[J]，高教学刊，2015，18：65-66

[2]李志义，对国工程教育专业认证十年的回顾与反思之一：我们应该坚持和强化什么[J]，中国大学教学，2016，11：10-16

[3]张平川，白巧灵，高国红等，“新工科”背景下物联网工程专业课程教学改革探究-以传感器原理与检测技术课程为例[J],高等教育，2018，1：147-149

[4]李明,闪茜,关于高校工程教育质量保障问题的反思及建议[J].北京教育：高教版,2015,1:25-27.

[5]黄璞，黎会鹏，工程教育理念在“传感器与检测技术”实践教学中的探索与研究[J]，无线互联科技（数字教育），2018，3：86-88

[6]周竹，曾松伟，方益明等，农林院校“传感器原理及应用”课程教学改革研究[J]，河北农业大学学报（农林教育版），2014，16（3）：85-87+96

作者：杨健晟 王民慧 张梅 党长青 单位：贵州大学电气工程学院