主頁 > 技術文章 > 試論校企（qǐ）合作的傳感器與檢測（cè）技術課程（chéng）實驗改革和開發（fā）2024-10-11

試論校企（qǐ）合作的傳感器與檢測技術課程實驗改革和開發

摘要：根據傳感器技術與應（yīng）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台，對（duì）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，製訂對（duì）學生實踐動手能力、綜合運用理論知識解決實（shí）際問題的能力和獨立設計能力進行評（píng）估的綜（zōng）合評估方案。
　　各類新型傳感器的不斷湧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（chǎn）實踐（jiàn）和工程實際應用脫節。以組（zǔ）合實驗箱為（wéi）主要對（duì）象的實驗項目對學生的開放程度比較（jiào）低，遠（yuǎn）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，結合工程學院校企合作實驗室現（xiàn）狀，開發設計新的傳感器實驗訓練課程，提高學生實驗的積（jī）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（shí）解決實際問題的能力和獨立設計能力，將（jiāng）對培養應（yīng）用型工程技術人才起著至關重要的作用。
一、當（dāng）前傳感器實驗教學中的（de）主要問題分（fèn）析：
　　隨著各類新型傳感器的不斷湧（yǒng）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（jì）術”課程而不認識實（shí）際使用的傳（chuán）感器，不（bú）會根（gēn）據具（jù）體的檢測任務選擇合適類型、精度的傳感器，麵對傳感器與控製器的接線無所適從等的教育問題。出現（xiàn）上述問題有以下四方麵原因。
　　1.過分強調教師的指導性，忽略了學生（shēng）的（de）能動性
　　表現為實驗教學（xué）中以教師為主，學（xué）生被動地按教師（shī）的演示方法或實驗教材（cái）規定的步驟進行實驗結（jié）果的驗（yàn）證，實（shí）驗教師教什（shí）麽和怎麽教，既不考慮（lǜ）專業培養的發展需要，也不考慮培養對象的個人興趣（qù），致使學生處於被動學習的狀況，教師僅僅講解而不進行教（jiāo）學信息的雙向交流，不利於提（tí）高（gāo）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（shì）組合實（shí）驗箱，這（zhè）種儀器是把多（duō）種傳感器、電源（yuán）、處理電路（lù）、顯示儀表集於一體，組成（chéng）了一個（gè）完整的測量係統。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（yàn）儀器，手動（dòng）記錄輸入（rù）和輸出值、計算實驗結果、畫出（chū）實驗曲線。這種實驗箱對學生的開放程度比（bǐ）較低，學生隻是操作、記錄實驗數據，對實驗的傳感器種類、實驗原理、測量電路和（hé）方法了解的少。這種通（tōng）過實驗箱完成的以驗證（zhèng）型實驗（yàn）為主的實驗方式不利於（yú）培養學生實驗的興趣（qù），更不利於培養學生的動手能力和創新能力。
　　3.傳感器課（kè）程的實驗內容設（shè）置不合理
　　傳統實驗教學按課堂教學的各個課程（chéng）階段進行，教學內容是以課（kè）堂教學中的理論或定律的驗證和求證為主（zhǔ），各類新型傳感器的不斷湧現和廣泛應用並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，這導致學生處於不（bú）假思（sī）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（chuàng）造思維的空間，嚴重影響了學生（shēng）的學習積極性和熱情，不利於學生的自主發展。
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（chéng）師，就已經和學校的教學領導一起討論如何改善工（gōng）程教育的狀況。其共識是對當前工程教育偏重於包括數學、科學和技術專業方麵的理論教學，而對強調技能如設計、團隊（duì）合作和溝通等方麵的實踐（jiàn）基礎沒有（yǒu）加以足夠的重視。[2]該共識提出學生的能力不僅包括（kuò）自學能力、應用能力和實際（jì）動手（shǒu）能力，還應包括創新能力和團隊合作和溝通能力。因此（cǐ），必須深化實驗教（jiāo）學內容、實驗手段及實驗方式的改革。
　　為了加（jiā）強工程教育的改革，我校先（xiān）後與國內外著名企業合作共建了一批具有較強工程實踐（jiàn）背景（jǐng）的，適應（yīng）現代（dài）工程技（jì）術，融（róng）基（jī）礎（chǔ）性（xìng）、綜合性、設計（jì）性和創新性特點為一體的一流實（shí）驗中心（室）。如三菱電機自動化實驗中心、GE自動化係統集（jí）成實驗室、西門子先進自動化聯合示範實驗中心、博世力士樂機電一體化實驗中心、台達自動化實驗中心、賽普拉斯聯合共建PSOC實驗室等。在此（cǐ）基礎上，進行了一係列課（kè）程（chéng）教學和實踐的改革。傳感（gǎn）器技術及應用課程（chéng）也進行了改（gǎi）革的探索和（hé）實施。
　　課程設置上提高了實驗學時的比例，並且把教室放（fàng）到了實驗室，教師一邊講解一邊操（cāo）作，增（zēng）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（dòng）化係統所涉及到的主要物理量及主流傳感器類（lèi）型為實（shí）驗對象（xiàng），分層（céng）次設置（zhì）基本技能型實驗、驗證型實驗、綜合型實驗、設計型實驗四（sì）級實驗課程模塊，嚐試采用（yòng）開放式實驗教學（xué），加強（qiáng）實驗與實踐環（huán）節，以提高（gāo）學生的綜合（hé）實踐能力和創新能力。製訂對學生實踐動手能力（lì）、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。
　 1.實（shí）驗課程設置
　　在實驗內容的安排上以校企（qǐ）共建實驗室為依托，以培養綜合實踐（jiàn）能力和以獨立思考能力為主線，從簡（jiǎn）到繁，循序（xù）漸進，進行實驗內容（róng）的整合，建立與傳感器理論課程（chéng）並（bìng）駕齊驅的實驗課程，在人才培養和目標定位上形成二者並（bìng）重的既緊密聯係又相對（duì）獨立的兩個支柱。同（tóng）時在實（shí）驗內容設置上將電子技術、單（dān）片機技術、PLC與電氣控製、檢測技術等課程內容有機地結合起來，形成以項目實現為目標的綜（zōng）合性實（shí）驗內容，克服傳統傳（chuán）感器及檢測技術實驗教學中驗證性、低層次重複性實驗過多的弊端，增加綜合性、設計（jì）性實驗教學內容，為培養學生（shēng）綜合能力、實踐能力和創新能力奠定（dìng）基礎，加強了（le）學生的團隊合作和（hé）溝通能力。
　　2.實驗內容建立多級分層的模塊結構
　　按照傳感器學科特點（diǎn）和職業技術的要求，分層次建立起基本技能（néng）型實驗、驗證型實驗、綜合型實驗、設計型實驗（yàn）四級實驗課程模塊。
　　基本技能型實驗包括儀器、儀表（biǎo）的（de）使用和基（jī）本的電子工藝，為後續實驗的操作（zuò）打下堅實的基礎。
　　驗證型實驗指通過實驗來驗證傳感（gǎn）器課程中的基本理論，加深對相關理論的理（lǐ）解和認識，這部分內容可通過教（jiāo）師在講授理論的課堂演示（shì）和學生課外自己操作。實驗內容如箔式應（yīng）變片性能，相敏（mǐn）檢波器原理及特性，電感（gǎn）、電容、磁（cí）感應式傳感器的特（tè）性，直接檢測式、對射式、反射式（shì）光電傳感器的性能（néng）等實驗內容。
　　綜合型實驗旨在培養學生綜合運用傳感器理論知識分析問題和解決問題的能力（lì）。綜合（hé）性實驗內容要體現係統性和實用性，實驗項（xiàng）目要包（bāo）括被（bèi）檢測信息的獲取、轉換、顯（xiǎn）示以及測（cè）量數據的處理等技術。實驗教師僅提出實驗項目要求和實驗條件，學生以小組為單位查閱相關資料，把學過（guò）的理論知識與（yǔ）實驗內容聯係起（qǐ）來，並結合實驗室現有設備和（hé）條件，提出項目方（fāng）案論證，由教師確認（rèn）可行之後動手完（wán）成實（shí）驗。這種實驗教學，極大地提高了學生學習的主動性，增強了動手能力，更有利於培養學生的綜合實踐能力與創造性思維能力。綜合型實驗將學生置於校企共（gòng）建實驗室環（huán）境中，可以將自動化專業多門課程綜合應用，如采用PLC技術和傳感器技術綜合設計並（bìng）製作一個恒壓供水係統，采用溫控儀或PLC和傳感器技術設計並（bìng）製作一個恒溫控製係統、采用MCS51係列單片機構建一個智能汽（qì）車超載報警器、采（cǎi）用（yòng）MCS51係（xì）列單片機完成（chéng）微（wēi）位移測量並顯示係統等。
　　設計型實驗以（yǐ）工程實際應（yīng）用為背景，以項目（mù）的方式完成實（shí）驗課程（chéng）的訓練。指導教師僅提出項目（mù）需求，由學生查（chá）閱資料、根據校企合作共建實驗室現有設（shè）備（bèi）自行設計項（xiàng）目實施方案，並（bìng）由指導教師（shī）確認並實施。校企合作實（shí）驗室均采用開放式管理，使得學生（shēng）完（wán）成實驗的方式和手（shǒu）段不（bú）拘泥於（yú）課堂上而完全轉變為課堂（táng）外，增加了實驗的靈（líng）活性和提高了學生的創新能力。設計性實驗如學完壓電式傳感器設計並製（zhì）作一個壓電（diàn）式玻璃破碎報警器（qì）、學（xué）完霍爾式傳感器設計（jì）並製作智能測速儀，學（xué）完光電式傳感器設計一個（gè）智能路燈（dēng）亮滅控製係統、對城市（shì）路（lù）燈（dēng）具有一定的節能管理功能以及酒後駕車智能酒精濃度報警（jǐng）器，智能障礙探測儀等（děng）具有實際應用意義的實驗項目，使得學生具有濃厚的興趣和項目（mù）完成的成就感（gǎn）。
　　3.實驗（yàn）實施方案
　　實驗課改變傳統的以課時為單（dān）位的教學（xué）方法為項目教學法。綜合性和設計性實驗以小組為單位，每小組3～4人（rén），信息（xī）的收集、方（fāng）案的設計以及項目（mù）實施都由學生自己負責，學生通過（guò）該項目的實施，解決（jué）並把握整（zhěng）個過程及每一個環節中的基本要求，教師僅提供（gòng）指導。改（gǎi）變教（jiāo）師的主導地位和單向的授課方式為相（xiàng）互的交流和討論，創設情境，啟迪思維，引導學生（shēng）積極主動地參與教學，激發學生的學習興趣，增加課堂信息量，營造積極活躍的學習氛圍，培養（yǎng）學生形象思維及創新思維能力。組織學生分組討論，然後派代表發言，使得學生由被動接受轉換為主動（dòng）思考，深化了學生對教學內容的理解。實驗室采用開放式管理，學生可以靈活的控製項目進（jìn）度。
　　4.製訂合理的實驗（yàn）成績考核方案
　　傳統的實驗考核方式是采用對實（shí）驗結果的驗收和（hé）實驗報告的（de）考核完成（chéng）的。在（zài）實（shí）施（shī）過程中就會出現不注重過程、實驗報告（gào）抄襲等問題。新的實驗成績考核方案應該是對學生實踐動手能力、綜合運用理論知識（shí）解決（jué）實際問題的能力和獨立設計能力的綜合（hé）評估。考核（hé）可以（yǐ）采用現場答辯的方式，考核的依據要使學生重視實驗過程，可通過對綜合型和設計型實驗的方案論證（zhèng）和最（zuì）終（zhōng）的軟硬件調試結果（guǒ）是否滿足預期目標（biāo）來達到這一目的。
在研（yán）究對比目前（qián）國內高（gāo）校傳感器（qì）及檢測技術課程實驗設置（zhì）和對企業用（yòng）人單位需求（qiú）分析的基礎上（shàng），結合專業特色，按照傳感器學科（kē）特點和職業技術的（de）要求，從培養應用型、技術型人才的目標出發，以校企合（hé）作共建實驗室為平台，分層次建立（lì）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（shí）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（àn）例為媒介，使（shǐ）實（shí）驗教學步入（rù）多元化、科學化（huà）的軌道。教學改革工作取得了一定的成績，但（dàn）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。

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