根據傳感器技術與應用課程特點,針對傳感器實驗教學中存在的問題,以校企合作共建實驗室為平臺,對傳感器實驗教學模式進行了探討。提出了分層次設置實驗課程模塊,采用開放式實驗教學,加強實驗與實踐環節,以掌握解決問題的方法為主線,制訂對學生實踐動手能力、綜合運用理論知識解決實際問題的能力和獨立設計能力進行評估的綜合評估方案。
各類新型傳感器的不斷涌現和廣泛應用使得傳統的傳感器及檢測技術實驗教學內容與企業生產實踐和工程實際應用脫節。以組合實驗箱為主要對象的實驗項目對學生的開放程度比較低,遠不能滿足企業對人才培養的需求。所以,吸取國外先進的經驗,結合南京工程學院(以下簡稱“我?!保┬F蠛献鲗嶒炇椰F狀,開發設計新的傳感器實驗訓練課程,提高學生實驗的積極性和主動性,提高學生的實踐動手能力、綜合運用理論知識解決實際問題的能力和獨立設計能力,將對培養應用型工程技術人才起著至關重要的作用。
一、當前傳感器實驗教學中的主要問題分析
隨著各類新型傳感器的不斷涌現,教材內容和實驗手段卻沒有及時更新,導致學生學習了“傳感器及檢測技術”課程而不認識實際使用的傳感器,不會根據具體的檢測任務選擇合適類型、精度的傳感器,面對傳感器與控制器的接線無所適從等的教育問題。出現上述問題有以下四方面原因。
1.過分強調教師的指導性,忽略了學生的能動性
表現為實驗教學中以教師為主,學生被動地按教師的演示方法或實驗教材規定的步驟進行實驗結果的驗證,實驗教師教什么和怎么教,既不考慮專業培養的發展需要,也不考慮培養對象的個人興趣,致使學生處于被動學習的狀況,教師僅僅講解而不進行教學信息的雙向交流,不利于提高學生學習的積極性和主動性。
2.實驗內容陳舊,實驗手段單一
目前傳感器課程的實驗設備的主流產品是組合實驗箱,這種儀器是把多種傳感器、電源、處理電路、顯示儀表集于一體,組成了一個完整的測量系統。實驗時學生主要根據實驗指導書給出的步驟接幾根線,手動調節實驗儀器,手動記錄輸入和輸出值、計算實驗結果、畫出實驗曲線。這種實驗箱對學生的開放程度比較低,學生只是操作、記錄實驗數據,對實驗的傳感器種類、實驗原理、測量電路和方法了解的少。這種通過實驗箱完成的以驗證型實驗為主的實驗方式不利于培養學生實驗的興趣,更不利于培養學生的動手能力和創新能力。
我司為了增加教師的教學效率,研發了傳感器實訓設備,是目前市場上就教學型傳感器實驗臺類型而言最先進的一款高新技術型教學設備。通過自主設計的真實的模型配合工業傳感器來進行工業傳感器的教學。通過模型我們可以看到工業傳感器在實際工業中的作用以及用法。并且可以進行分析檢測。是創新型的教學設備。
3.傳感器課程的實驗內容設置不合理
傳統實驗教學按課堂教學的各個課程階段進行,教學內容是以課堂教學中的理論或定律的驗證和求證為主,各類新型傳感器的不斷涌現和廣泛應用并沒有設置在當前實驗內容中,與企業生產實踐和工程實際應用嚴重脫節。
4.實驗考核手段呆板
在傳統的實驗教學中,學生實驗成績的評價是按實驗預習、實驗操作步驟的完成情況、實驗結果、實驗報告完成情況等來考核,這導致學生處于不假思索的被動實驗狀態,甚至同學之間相互抄襲,沒有留給學生發揮創造思維的空間,嚴重影響了學生的學習積極性和熱情,不利于學生的自主發展。
二、改革具體實施方案
在20世紀80年代和90年代,在工業界和政府部門工作的工程師,就已經和學校的教學領導一起討論如何改善工程教育的狀況。其共識是對當前工程教育偏重于包括數學、科學和技術專業方面的理論教學,而對強調技能如設計、團隊合作和溝通等方面的實踐基礎沒有加以足夠的重視。該共識提出學生的能力不僅包括自學能力、應用能力和實際動手能力,還應包括創新能力和團隊合作和溝通能力。因此,必須深化實驗教學內容、實驗手段及實驗方式的改革。
為了加強工程教育的改革,我校先后與國內外著名企業合作共建了一批具有較強工程實踐背景的,適應現代工程技術,融基礎性、綜合性、設計性和創新性特點為一體的一流實驗中心(室)。在此基礎上,進行了一系列課程教學和實踐的改革。傳感器技術及應用課程也進行了改革的探索和實施。
課程設置上提高了實驗學時的比例,并且把教室放到了實驗室,教師一邊講解一邊操作,增加了學生對傳感器的直觀認識和學習興趣,真正做到“做中學”。實驗課程以當前自動化系統所涉及到的主要物理量及主流傳感器類型為實驗對象,分層次設置基本技能型實驗、驗證型實驗、綜合型實驗、設計型實驗四級實驗課程模塊,嘗試采用開放式實驗教學,加強實驗與實踐環節,以提高學生的綜合實踐能力和創新能力。制訂對學生實踐動手能力、綜合運用理論知識解決實際問題的能力和獨立設計能力進行評估的綜合評估方案。
三、結論
本文在研究對比目前國內高校傳感器及檢測技術課程實驗設置和對企業用人單位需求分析的基礎上,結合專業特色,按照傳感器學科特點和職業技術的要求,從培養應用型、技術型人才的目標出發,以校企合作共建實驗室為平臺,分層次建立起基本技能型實驗、驗證型實驗、綜合型實驗、設計型實驗四級實驗課程模塊,既尊重課程的內在規律,又能以工業自動化中應用最廣泛的典型案例為媒介,使實驗教學步入多元化、科學化的軌道。教學改革工作取得了一定的成績,但傳感器技術與應用是一門發展中的學科,需要與時俱進,爭取做到教與學、學與用的最佳統一。