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基于高等工程教育理念的應(yīng)用型工科人才課程建設(shè)探析
——以金陵科技學(xué)院傳感器課程建設(shè)為例

2016-03-15 16:56王文紅李廣水
關(guān)鍵詞:課程建設(shè)教學(xué)改革傳感器

王文紅, 劉 鈺, 李廣水

(金陵科技學(xué)院, 江蘇 南京 211169)

基于高等工程教育理念的應(yīng)用型工科人才課程建設(shè)探析

——以金陵科技學(xué)院傳感器課程建設(shè)為例

王文紅, 劉鈺, 李廣水

(金陵科技學(xué)院, 江蘇 南京211169)

摘要:針對目前國內(nèi)應(yīng)用型工程師人才匱乏問題,結(jié)合應(yīng)用型院校人才培養(yǎng)的實(shí)際情況,開展傳感器課程建設(shè)改革。以產(chǎn)業(yè)需求與發(fā)展為導(dǎo)向,確立課程教學(xué)目標(biāo)?;诟叩裙こ探逃砟睿母锝虒W(xué)內(nèi)容、方法和手段,生動(dòng)、有效地推進(jìn)課內(nèi)外教學(xué)活動(dòng)。產(chǎn)學(xué)研用合作培養(yǎng),構(gòu)建多模塊化實(shí)踐教學(xué)體系,不斷提升學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力。該課程改革方案強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:應(yīng)用型工程師;傳感器;課程建設(shè);教學(xué)改革

0 引言

快速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì),需要大量的工程師、技師等應(yīng)用型人才。發(fā)展應(yīng)用型本科教育是我國高等教育大眾化階段的必然選擇,應(yīng)用型本科教育所培養(yǎng)的應(yīng)用型人才正是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)所迫切需要的。在地方性、應(yīng)用型本科院校中培養(yǎng)一大批符合現(xiàn)代工程教育理念,有創(chuàng)新創(chuàng)造能力,在實(shí)際工作中可分析、解決問題,同時(shí)也善于發(fā)現(xiàn)、提出問題的“應(yīng)用型工程師”,是目前高等教育人才培養(yǎng)的當(dāng)務(wù)之急。從2005年起,金陵科技學(xué)院信息技術(shù)學(xué)院深入結(jié)合CDIO(Conceive Design Implement Operate)工程教育理念[1],開始研究并實(shí)踐基于“應(yīng)用型工程師”培養(yǎng)的課程改革方案。“傳感器原理與應(yīng)用”是一門重要的工科專業(yè)基礎(chǔ)課,理論性強(qiáng)。因此,我們以現(xiàn)代工程教育理念為指導(dǎo),自2006年起,學(xué)院成立了“傳感器原理與應(yīng)用”課程的精品課程建設(shè)小組。在建設(shè)過程中,通過教學(xué)內(nèi)容改革,現(xiàn)代教學(xué)方法實(shí)施,對學(xué)生開展全面、生動(dòng)、有效的現(xiàn)代工程教育。

1 以產(chǎn)業(yè)需求與發(fā)展為導(dǎo)向,結(jié)合課程特點(diǎn),確立培養(yǎng)“三重素質(zhì)”的教學(xué)目標(biāo)

參照國際通行標(biāo)準(zhǔn),我們對與應(yīng)用型工程教育四個(gè)密切相關(guān)的群體進(jìn)行了調(diào)查研究。調(diào)查對象包括學(xué)生、產(chǎn)業(yè)界、教師和社會(huì)相關(guān)全體。然后結(jié)合“傳感器原理與應(yīng)用”課程的多學(xué)科知識點(diǎn)交融、技術(shù)更新速度快、實(shí)踐性強(qiáng)、與產(chǎn)業(yè)結(jié)合緊密等特點(diǎn),進(jìn)行改革。具體內(nèi)容如下:

1) 具備完整傳感系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)和知識層次。讓學(xué)生掌握與傳感器技術(shù)相關(guān)的科學(xué)、技術(shù)專業(yè)和社會(huì)科學(xué)等知識。

2) 要讓學(xué)生具有對科學(xué)和技術(shù)的開發(fā)利用能力和創(chuàng)新能力,具備不斷自我學(xué)習(xí)的能力,掌握工程思維方法,能夠從社會(huì)需要中發(fā)現(xiàn)問題,從經(jīng)濟(jì)角度、社會(huì)角度和工程角度綜合解決問題。

3) 具備創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力。要培養(yǎng)學(xué)生的思辨與創(chuàng)造能力,快速適應(yīng)社會(huì)的能力,職業(yè)素養(yǎng)、富有責(zé)任感,與人溝通的能力,以及具有持續(xù)再學(xué)習(xí)的能力。

2 改革傳感器教學(xué)內(nèi)容和手段,生動(dòng)、有效地進(jìn)行“應(yīng)用型工程師”培養(yǎng)

2.1 采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,結(jié)合典型案例分析,構(gòu)建完備理論知識架構(gòu)體系

以往的傳感器課堂,教學(xué)重點(diǎn)是原理的講解、公式的推導(dǎo)等內(nèi)容。學(xué)生學(xué)完之后的感覺是,雖然了解了傳感器原理,但是在面對實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)卻無從下手。因此,許多學(xué)生在學(xué)完傳感器課程后,覺得這門課程沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,對他們所從事的行業(yè)沒有任何幫助,從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。這不利于正常教學(xué)工作的開展,要想改變以往教學(xué)問題,首先要改變教學(xué)方法。

本課課程組采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法,采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式組織和實(shí)施教學(xué)。在每次教學(xué)中都設(shè)置一個(gè)任務(wù),然后圍繞該任務(wù)目標(biāo)展開各教學(xué)環(huán)節(jié)。具體操作時(shí),可進(jìn)行實(shí)例講解,從而引出理論性原理。針對任務(wù)中所用到的傳感器,可講解其功能、組成、構(gòu)造。學(xué)生通過學(xué)習(xí),不僅掌握了傳感器的外形結(jié)構(gòu),也能了解工作原理、電路連接等具體問題。采用該教學(xué)法,學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確,能夠圍繞項(xiàng)目利用已學(xué)知識和學(xué)習(xí)資源。學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性被調(diào)動(dòng)起來,學(xué)習(xí)效率高,知識掌握牢固,為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 引入ISAS教學(xué)環(huán)節(jié),拓寬學(xué)生知識面,提高學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力

“傳感器原理與應(yīng)用”是一門知識面很寬廣的課程。在以往有限的課時(shí)內(nèi),教師只能對幾種典型傳感器的原理和功能進(jìn)行講解,教學(xué)內(nèi)容不過是傳感器大家族中的很小的一部分。因此,把ISAS(Information Search and Analysis Skill信息搜索和分析技能)引入教學(xué)環(huán)節(jié)[2,3],指導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間,收集大量傳感器資料,從中篩選出具體研究討論的對象,以小組為單位,組織自己所需內(nèi)容,并進(jìn)行研討,最終在課堂上以演講的方式分享自己的學(xué)習(xí)收獲。一方面,這種方式可以拓寬學(xué)生的知識面,使他們與傳感技術(shù)行業(yè)的最新的技術(shù)發(fā)展接軌,以彌補(bǔ)課堂教學(xué)學(xué)時(shí)不足的矛盾;另一方面,這種方式可以鍛煉學(xué)生的信息檢索能力,培養(yǎng)他們獲取信息、分析信息、歸納總結(jié)信息等的綜合素質(zhì)。教師要切實(shí)做到以“學(xué)生為主,教師為輔”,真正實(shí)現(xiàn)“授人以漁”的教學(xué)目標(biāo)[4-6]。

2.3 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái),有效延伸課堂教學(xué)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識

利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù),建設(shè)開放式的精品課程網(wǎng)站,給學(xué)生提供豐富的網(wǎng)上教學(xué)資源。

1) 豐富的網(wǎng)上教學(xué)資源方便學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo),本課課程組將推導(dǎo)過程做成動(dòng)畫演示。教師可以邊推導(dǎo)邊提問,給學(xué)生留出思考時(shí)間,師生的互動(dòng)性得以大大提高。此外,本課程組通過制作Flash動(dòng)畫、視頻演示等將抽象的傳感器原理和難以理解的工作過程,直觀、生動(dòng)、形象地展示給學(xué)生。與此同時(shí),在網(wǎng)站中上傳展示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、過程、步驟、方法的文檔材料,讓學(xué)生隨時(shí)可以學(xué)習(xí)。

2) 構(gòu)建學(xué)習(xí)效果檢測平臺(tái)。讓課程組的教師設(shè)計(jì)試卷庫,建立在線測試系統(tǒng)。讓學(xué)生通過在線測試的方式檢查自己對相關(guān)知識的掌握情況。當(dāng)然,所有測試和習(xí)題均配有參考答案,這樣有助于學(xué)生理解和掌握知識。

3) 在網(wǎng)站上建立BBS討論版塊,進(jìn)行開放式教學(xué)。教師和學(xué)生共同在網(wǎng)絡(luò)上交流。教師可以隨時(shí)在線解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題,學(xué)生之間也可相互分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)心得。

4) 構(gòu)建視頻資源庫,其內(nèi)容包括:教師授課視頻,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容視頻講解,學(xué)生科技作品展示(含設(shè)計(jì)步驟)等。通過瀏覽視頻資源,學(xué)生可更直觀的學(xué)習(xí)課程內(nèi)容,同時(shí)自主完成簡單的科技作品實(shí)踐。

3 產(chǎn)學(xué)研用合作培養(yǎng),構(gòu)建多模塊化實(shí)踐教學(xué)體系,提升學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力

加強(qiáng)與國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)的密切合作,聘請政府相關(guān)部門工作人員、行業(yè)協(xié)會(huì)專家、企業(yè)高級主管和省內(nèi)高校知名專家作課程顧問,在他們的指導(dǎo)下,以江蘇省及南京市的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向,借鑒國內(nèi)外著名高校該課程取得的成功經(jīng)驗(yàn)與做法,調(diào)整和完善課程定位,設(shè)立符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的實(shí)踐教學(xué)體系。

3.1 基于校內(nèi)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,積極設(shè)立各類趣味實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

自2008年以來,金陵科技學(xué)院為了進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,提高實(shí)驗(yàn)室資源使用效益,設(shè)立了開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。為克服低年級同學(xué)專業(yè)入門難的問題和他們對專業(yè)課普遍存在的畏難情緒,本課課程組依托學(xué)校開放的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目平臺(tái),以日常生活中常見的被測量的傳感器為檢測對象,設(shè)計(jì)簡單的傳感器系統(tǒng)。教師選擇簡單易操作的檢測方法,充分發(fā)揮學(xué)生的想象力,切實(shí)讓學(xué)生“快樂學(xué)習(xí)”。此類實(shí)驗(yàn)貼近生活,易于實(shí)現(xiàn),旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,體驗(yàn)精彩有趣的傳感天地,為后續(xù)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

3.2 依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求,結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求,精心組織課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

人才培養(yǎng)方案要求學(xué)生學(xué)完本門課程后,要掌握常用傳感器的性能特點(diǎn)和應(yīng)用及選用傳感器的原則,能根據(jù)需要選用合適的傳感器,為應(yīng)用與研發(fā)技術(shù)的實(shí)際工作打下良好基礎(chǔ)。結(jié)合產(chǎn)業(yè)界對該課程知識點(diǎn)的具體需求,本課課程組積極修訂課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法研究各種傳感器原理及檢測系統(tǒng)的能力。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的具體情況確定,確保教學(xué)理論能指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。

3.3 依托產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目平臺(tái)、各類學(xué)科競賽,通過系列化的工程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn),提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)

課外科技實(shí)踐活動(dòng)是本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[7,8]。教師在課程教學(xué)過程中要注意引導(dǎo)學(xué)生開展課外科技活動(dòng),利用現(xiàn)有的與產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目合作平臺(tái),組織學(xué)生參與在校大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃和科技活動(dòng)競賽。建立機(jī)制,使學(xué)生可進(jìn)入教師科研團(tuán)隊(duì),有計(jì)劃、有目標(biāo)地接觸實(shí)際工程項(xiàng)目,培養(yǎng)他們科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度,學(xué)會(huì)常用的實(shí)驗(yàn)方法。通過系列的工程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn),具體包括:根據(jù)給定設(shè)計(jì)要求,確定檢測系統(tǒng)的初步方案、選擇傳感器、設(shè)計(jì)信號放大調(diào)理電路(要求繪制相關(guān)原理電路及PCB板電路)、設(shè)計(jì)與微機(jī)的接口電路(要求提供原理電路圖),引導(dǎo)學(xué)生逐步從對傳感器特性的研究上升到對系統(tǒng)的研究;使學(xué)生掌握傳感器的選用、安裝、連接等方面的知識,具備一定的設(shè)計(jì)、組織、調(diào)試系統(tǒng)的能力,加強(qiáng)學(xué)生工程應(yīng)用能力。

4 結(jié)語

基于高等工程教育理念的傳感器技術(shù)課程建設(shè)與改革,結(jié)合典型案例分析,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,構(gòu)建學(xué)生完備的理論知識架構(gòu)體系。在課堂中,引入ISAS教學(xué)環(huán)節(jié),拓寬學(xué)生知識面,提高的獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。打造網(wǎng)上精品課程,提供豐富的自主學(xué)習(xí)資源,有效延伸課堂教學(xué)內(nèi)容。與此同時(shí),結(jié)合校內(nèi)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,積極設(shè)立各類趣味實(shí)驗(yàn),提升學(xué)生實(shí)踐能力。依托學(xué)校已有的產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目平臺(tái)、各類學(xué)科競賽,通過系列化的工程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn),提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。通過以上課程建設(shè)內(nèi)容,可提高學(xué)生嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力、開發(fā)水平,同時(shí)還為培養(yǎng)高素質(zhì)的“應(yīng)用型工程師”奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[責(zé)任編輯:李強(qiáng)]

收稿日期:2016-02-23

基金項(xiàng)目:江蘇省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目(2013SJD880078); 教育部人文社會(huì)科學(xué)研究專項(xiàng)任務(wù)項(xiàng)目(工程科技人才培養(yǎng)研究)(13JDGC018)

通訊作者:王文紅(1969-),男,副教授,主要從事高等教育管理與研究。E-mail:wwh@jit.edu.cn

中圖分類號:G420

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1671-6876(2016)02-0173-03

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