王曉紅，韓曉敏，馬玉英

（泉城工學(xué)院，山東 濟(jì)南 250200）

以信息技術(shù)為引領(lǐng)的當(dāng)今世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革如日中天，對(duì)工程科技人才需求日趨增長(zhǎng)，對(duì)工科人才的素質(zhì)能力也提出了新的要求。而普通高等學(xué)校是培養(yǎng)工科人才重要的機(jī)構(gòu)，所以，對(duì)我國(guó)高等教育中工程教育提出了新要求，“新工科”的概念應(yīng)運(yùn)而生。“新工科”中的“新”包含5個(gè)方面，即人才培養(yǎng)新模式、工程教育新理念、學(xué)科專業(yè)新結(jié)構(gòu)、分類發(fā)展新體系、教育教學(xué)新質(zhì)量等。隨著教育部“教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知”的發(fā)布，各地高校開展了新工科的研究實(shí)踐活動(dòng)，推進(jìn)新工科的建設(shè)與發(fā)展，深化工程教育改革。繼“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”、“北京指南”之后，在全國(guó)各個(gè)高校開啟了“新工科”建設(shè)的篇章。

針對(duì)目前“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程在教學(xué)過程中往往存在工科教學(xué)理科化現(xiàn)象，與行業(yè)、企業(yè)的實(shí)際脫節(jié)嚴(yán)重等問題，作為電子信息工程專業(yè)的核心課程“傳感器應(yīng)用技術(shù)”[1]，探究該課程的教學(xué)模式，研究適合新工科建設(shè)需要的人才培養(yǎng)方式改革、在實(shí)踐中強(qiáng)調(diào)工程需要的理念，形成多個(gè)學(xué)科相互交叉教學(xué)，并借助現(xiàn)代化教學(xué)手段、重新明確課程定位、改變教學(xué)目標(biāo)、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、采用合理的教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)，構(gòu)建新工科背景下專業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)涵發(fā)展模式，以期為相關(guān)工程專業(yè)課程改革提供參考。

1 結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證明確課程定位

根據(jù)“新工科”和國(guó)際工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)概念，明確了“傳感器應(yīng)用技術(shù)”的課程定位。該課程應(yīng)該以工程實(shí)際應(yīng)用能力為根本，以幫助學(xué)生夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，提升學(xué)生的專業(yè)能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力為根本目標(biāo)。把教學(xué)目標(biāo)、主要授課內(nèi)容、教學(xué)方式作為本課程的基本描述如下所述。

1.1 教學(xué)目標(biāo)

通過課堂理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作訓(xùn)練，使學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際檢測(cè)需要選擇合適的傳感器，使用常用傳感器進(jìn)行各種物理量（溫度、濕度、速度、位移、液位、角度、力等）的檢測(cè)與信號(hào)處理；學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，在做項(xiàng)目的過程中提高項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行的能力，然后再運(yùn)用這種能力去解決新的工程實(shí)際問題[2]，從而提高適應(yīng)工作環(huán)境和技術(shù)的發(fā)展變化的能力。

1.2 主要授課內(nèi)容

各種常用被測(cè)量傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)及特點(diǎn)；不同應(yīng)用領(lǐng)域中傳感器的測(cè)量電路、選用要點(diǎn)以及使用方法；傳感器的微型化、集成化、新材料開發(fā)、無(wú)源化、智能化等概念；未來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域—物聯(lián)網(wǎng)中低功耗、高可靠性和高精度傳感器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

1.3 教學(xué)方式

“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程采用項(xiàng)目化教學(xué)方式，項(xiàng)目來(lái)源于常用傳感器的實(shí)際應(yīng)用?；贑（Conceive構(gòu)思），D（Design設(shè)計(jì)），I（Implement實(shí)現(xiàn)），O（Operate運(yùn)作）教學(xué)模式，讓學(xué)生掌握項(xiàng)目開發(fā)的整個(gè)實(shí)踐過程。

2 “新工科”背景下采用CDIO教學(xué)模式的電子信息工程專業(yè)課程理論教學(xué)

根據(jù)“華盛頓協(xié)議”國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在“新工科”建設(shè)背景下，按照工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)明確的課程目標(biāo)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)需要加強(qiáng)。我們采用項(xiàng)目化教學(xué)的CDIO工程教育理念，將基本理論知識(shí)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、個(gè)人能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力結(jié)合在一起，讓學(xué)生以主動(dòng)的實(shí)踐課程之間有機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)[3]。這樣，才能實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)，滿足行業(yè)企業(yè)的用人需求。

因此，“傳感器應(yīng)用技術(shù)”以“項(xiàng)目”為主線組織教學(xué)過程，把“學(xué)以致考”變?yōu)椤皩W(xué)以致用”，由“項(xiàng)目導(dǎo)向”取代“學(xué)科導(dǎo)向”，注重項(xiàng)目實(shí)踐訓(xùn)練的系統(tǒng)性和完整性代替了強(qiáng)調(diào)學(xué)科理論知識(shí)的完備性和系統(tǒng)性；基礎(chǔ)知識(shí)以“必須、夠用”為度；學(xué)生在做項(xiàng)目的過程中不僅學(xué)習(xí)必要的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，而且可以培養(yǎng)其學(xué)習(xí)能力，還能培養(yǎng)其在應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；學(xué)生在教師的指導(dǎo)下循序漸進(jìn)地完成好經(jīng)過精心挑選的、適合大多數(shù)學(xué)生的工程項(xiàng)目，學(xué)生在做項(xiàng)目的過程中提高項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行的能力，然后再運(yùn)用這種能力去解決實(shí)際的工程問題，以此來(lái)提高其適應(yīng)工作環(huán)境和技術(shù)發(fā)展變化的能力。

教學(xué)過程中打破基礎(chǔ)知識(shí)加驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)體系，采用基于工程教育理念的項(xiàng)目化教學(xué)模式，將課程的理論知識(shí)、核心內(nèi)容融入項(xiàng)目中，根據(jù)項(xiàng)目的需要，按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求、必備知識(shí)、項(xiàng)目實(shí)施和擴(kuò)充知識(shí)的架構(gòu)進(jìn)行重組進(jìn)行教學(xué)，所有項(xiàng)目均歸納為“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行”4個(gè)步驟[4]，以加強(qiáng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程項(xiàng)目實(shí)施能力的培養(yǎng)。所選項(xiàng)目的難度科學(xué)合理，一般難度、中等難度和較高難度的項(xiàng)目按一定比例組成。在教學(xué)過程中選擇適合難度的項(xiàng)目，對(duì)優(yōu)秀的學(xué)生可以進(jìn)行項(xiàng)目的擴(kuò)展，以提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力。

“傳感器應(yīng)用技術(shù)”項(xiàng)目設(shè)置根據(jù)傳感器的被測(cè)量不同分為10個(gè)項(xiàng)目：智能開關(guān)、智能溫度測(cè)量系統(tǒng)、角度測(cè)量器、煙霧報(bào)警器、數(shù)字測(cè)力計(jì)、液位檢測(cè)器、速度檢測(cè)器、位移檢測(cè)器和模擬路燈控制器等。每個(gè)項(xiàng)目均具有設(shè)計(jì)要求、必備知識(shí)、任務(wù)實(shí)施、擴(kuò)充知識(shí)4部分內(nèi)容[5]。

學(xué)生實(shí)施項(xiàng)目的過程中，根據(jù)學(xué)生的具體情況分組進(jìn)行，每個(gè)小組對(duì)成員要求如下：語(yǔ)言組織能力較強(qiáng)（需要填寫項(xiàng)目任務(wù)書）、硬件設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)（進(jìn)行每個(gè)項(xiàng)目的電路硬件設(shè)計(jì)及焊接）、傳感器的理論知識(shí)掌握扎實(shí)（對(duì)于每個(gè)項(xiàng)目需要對(duì)傳感器進(jìn)行選型）、單片機(jī)編程比較熟練（有寫項(xiàng)目需要結(jié)合單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)其功能）。通過完成每個(gè)項(xiàng)目，學(xué)生既可以掌握傳感器基礎(chǔ)理論知識(shí)，又提高了工程設(shè)計(jì)分析能力，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，還養(yǎng)成了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。對(duì)于有興趣深入研究的學(xué)生，可以通過擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的傳感器應(yīng)用系統(tǒng)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，還可以從中篩選出部分優(yōu)秀項(xiàng)目參加相關(guān)的大賽。

3 結(jié)語(yǔ)

依照工程教育認(rèn)證培養(yǎng)方案，以“新工科”的要求為背景，采用CDIO教學(xué)模式，探索了電子信息工程專業(yè)“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)模式的改革，不僅能有效讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)、學(xué)生的工程能力也得以提高、還能培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科的認(rèn)知能力與意識(shí)、使學(xué)生具有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新思維意識(shí)，對(duì)于“新工科”背景下的其他課程教學(xué)改革也具有借鑒意義。實(shí)踐證明，“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)中采用項(xiàng)目化教學(xué)方法，不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的學(xué)習(xí)興趣，還可以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新性和主觀能動(dòng)性，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。對(duì)本課程的教學(xué)探究適合新工科背景下創(chuàng)新工程教育，對(duì)培養(yǎng)優(yōu)秀的工程創(chuàng)新復(fù)合型人才具有重要意義。