測試與傳感技術課程教學中存在的問題及改革措施
機械類專業(yè)開設的測試與傳感技術課程,有的學校也叫機械工程測試技術或者機械工程測試技術基礎,在東北電力大學由于歷史原因,本門課之前一直叫作測試與傳感技術,從下一年度開始改名為機械工程測試技術。該課程以信號為主線索,可以認為是信號理論在機械工程中的應用。隨著科學技術的發(fā)展,各類產品向著小型、輕便、智能的方向發(fā)展,它們能夠自己感知工作狀態(tài),并且選擇合適的工作參數,時刻保持最優(yōu)狀態(tài),在這些產品中傳感器及信號處理起到重要作用。因此作為機械專業(yè),尤其是機械電子工程方向的主干課,學好該門課程是非常重要的。
1、存在的問題
(1)測試與傳感技術是一門綜合性課程,該課程涉及的前導課程有高等數學、大學物理、化學、電子技術、工程力學、材料科學、精密機械結構設計、微機原理等課程。測試與傳感技術開設學期為大四上學期,專業(yè)基礎知識學習時間過于久遠,很多同學已逐漸淡忘,課程有許多理論公式推導內容,需要用到這些先導知識,比如信號復指數展開式、傅立葉變換、時移頻移卷積性質、相關性分析、應變效應的推導,同學們在學習這部分內容時,普遍感到比較吃力。
(2)隨著科學技術的發(fā)展,新型敏感材料,新型傳感器不斷涌現,同時陳舊過時的傳感器不斷被市場淘汰,而大多數教材追求的是理論上的全面,內容上的穩(wěn)定,介紹的傳感器大多是常規(guī)傳統(tǒng)的,內容更新慢,與傳感器技術的發(fā)展現狀相比存在一定滯后。
(3)目前許多高校的工科專業(yè)都在積極地開展國際工程認證,工程認證以能力培養(yǎng)為主線,以學生為主,以產出(即學生畢業(yè)時具有的知識、能力、素養(yǎng))為導向的認證理念逐漸被大家接受,已成為工科專業(yè)教學改革的重要方向。而傳統(tǒng)的授課方式、考核評價方式并沒有很好的按照這種理念進行,需要從認證的角度出發(fā),對原有的授課考核評價方式進行改革。
2、改革措施
針對測試與傳感技術課程面臨的問題及任務,本人在授課過程中不斷思考,積極探索解決問題,以下是本人對本門課程的改革創(chuàng)新之處,與大家探討交流。
(1)首先,認真思考測試與傳感技術這門課程在機械工程專業(yè)中的角色和定位。機械工程專業(yè)是動手實踐性很強的專業(yè),尤其我校的機械專業(yè)本科同學,畢業(yè)后多數去了電廠、機械廠(公司),主要從事機械設備的設計、制造及維護等工作,動手實踐是他們主要的工作內容,而理論內容應用不多,因此針對機械工程專業(yè)的特點,在講授測試與傳感技術課程時,不在抽象晦澀的理論推導上占用過多的時間,只講最重要的理論,對于公式及理論會用即可。這樣的處理方法,它的好處是突出重點,講求實效,不會使紛繁復雜的公式掩蓋、干擾了課程的重點,角色和定位清晰直接。
(2)有些先導課程的知識點(以數學公式居多),如歐拉公式、復指數積分、拉普拉斯變換、彈性模量定義等,這些知識時不時出現在課程中,由于學習時間較久遠,加之知識點本身難度較大,很容易成為新知識學習的攔路虎,影響學生學習的積極性。編者的方法是:每講新的一章時,如果用到這些先導知識,會提前總結提煉,用極簡的方式交代這些知識點,讓同學們記錄到教材中本章的第一頁,作為本章的預備知識。學習中用到時,直接像查表一樣應用就可以,使用起來簡單快捷,這樣同學們在聽課、做習題時就不會受這些知識點的影響了。每章這種總結精煉后的公式數量并不多,有的章節(jié)只有一兩條,最多的章節(jié)也僅有五條,同學們可以花費很少的精力重新掌握這些知識點。
(3)傳感器原理及應用是測試與傳感技術的重要章節(jié),目前傳感器種類繁多,發(fā)展較快,但測試與傳感技術教材內容體系中規(guī)中矩,更新速度慢,不能很好地跟隨技術的發(fā)展。為了彌補這些不足,在備課時可從網絡、期刊、書籍中尋找相關的最新資訊,以圖片或者視頻的形式插入授課內容當中,授課內容緊隨時代技術的發(fā)展,這樣同學們能夠了解到更多的專業(yè)知識,開闊視野,聽課時會更有興趣,課程的講授也變得更有價值和意義。
(4)將本門課程與機械專業(yè)其他課程相結合,逐步導入。在本門課程的講授過程中,將本門課程知識點與機械專業(yè)其他課程結合來講,拉近相互之間的距離。機械專業(yè)的現狀是,隨著科學技術的發(fā)展,純機械產品的比重越來越低,大多數的產品都是機電相結合的,機械專業(yè)的學生除了學習機械基礎知識外,還學習電工學、電子技術、微機原理等課程,以具有較為寬廣的知識視野,成為有用的復合型人才。在電子技術課程中,學生們接觸到了正弦波、三角波、方波、鋸齒波等波形,又在微機原理課程中學習到了數字信號,其實信號學生們早早就開始接觸了,只不過之前沒有特意強調它,信號在機電產品中是無處不在的,測試與傳感技術這門課程是在原來的基礎上,對原有知識進行擴展、深入,開始系統(tǒng)地來認識信號。在上課時,教師們時不時把電工學、電子技術、微機原理中相關知識拿出來,引出測試與傳感技術的知識,使學生對所學的知識不再感到陌生,并逐步認識到學習本門課程的必要性和價值。
(5)適應工程認證需要方面的嘗試探索。首先,在未實施工程認證以前,授課教師專注于本門課程的內容,自成一個封閉、完整的知識體系即可,實施專業(yè)認證后,為了使畢業(yè)生達到期望的培養(yǎng)目標,需要綜合考慮每門課對專業(yè)的畢業(yè)要求指標點的貢獻,因此學院及課程組根據專業(yè)培養(yǎng)目標通盤考慮,對每門課程應實現的達成度目標進行了分配,這樣測試與傳感技術不再是以往孤立、封閉的一門課程,而是需要按照分配的畢業(yè)指標點要求,確定授課內容、考核方式。其次,在認證之前,試卷出題按章分配分值的比重,認證實施后,本課程從培養(yǎng)目標出發(fā),試卷出題改為按照課程目標分配分值比重,這樣能夠在期末考試后,可以清晰地統(tǒng)計、盤點本學期的授課,是否滿足了畢業(yè)培養(yǎng)的指標點要求,哪些方面有待調整,實現了以結果為導向,優(yōu)化今后的教學活動。最后,認證前,課程成績的統(tǒng)計分析比較簡單,主要是“試卷難度如何,考試成績分布怎么樣,平均成績是多少,以及考試情況分析”。開展認證工作后,測試與傳感技術的成績統(tǒng)計分析內容變得豐富且有針對性,評價分析的內容還包括“課程目標與畢業(yè)要求支撐關系矩陣、對本專業(yè)畢業(yè)要求的貢獻、課程評價依據合理性審查表”等內容,整體內容細致嚴謹。各種統(tǒng)計參數客觀的描述了本輪授課效果、目標完成情況,以及學生今后努力方向,因此可操作性更好,為學生知識、能力、素質的培養(yǎng)提供了科學保證。
3、結語