任春華 顧晨煬 周大秋 劉嘉敏

摘 ?要：當(dāng)前，中國新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，而這勢必需要靠工程教育提供人才支撐。在這樣的大背景下，新工科建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。因此，加快推進(jìn)新工科建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的任務(wù)迫在眉睫，并且必須結(jié)合高校的實際教學(xué)情況開展新工科建設(shè)的探索，明確加什么新元素，怎么加新元素等一系列關(guān)鍵問題。文章主要以《檢測技術(shù)》課程為例，探索通過根據(jù)新工科內(nèi)涵重新定制教學(xué)目標(biāo)，更新教學(xué)內(nèi)容與成績評定等方式來對課程進(jìn)行改革，以期能為新工科課改的具體實施提供一些經(jīng)驗與思路。

關(guān)鍵詞：新工科建設(shè);檢測技術(shù);課程改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）20-0086-03

Abstract： At present， China's emerging industries are developing vigorously， which must rely on engineering education to provide talent support. Under such a background， the construction of new engineering emerges at the historic moment. Therefore， the task of accelerating the construction of new engineering and improving the quality of personnel training is imminent， and a series of key issues involving what new elements should be added and how to add new elements must be explored in the light of the actual teaching situation in universities. Taking the course of detection technology as an example， this paper explores how to reform the course by re-customizing the teaching objectives according to the connotation of the new engineering， updating the teaching content and performance evaluation so as to provide some experience and ideas for the specific implementation of the new engineering curriculum reform.

Keywords： new engineering construction; detection technology; the curriculum reform

引言

新工科專業(yè)根本上是由于社會不斷發(fā)展而催生了新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)，進(jìn)而形成新職業(yè)，而新職業(yè)對多元人才的需求十分巨大，同時科技不斷進(jìn)步引發(fā)產(chǎn)生新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)。新技術(shù)和新經(jīng)濟(jì)以學(xué)科交叉為特征，新產(chǎn)業(yè)和新業(yè)態(tài)以跨界融合為特征。

新工科人才培養(yǎng)要從國家社會人才需求的戰(zhàn)略高度出發(fā)，建設(shè)發(fā)展具有中國特色的工程教育培養(yǎng)模式，從微觀入手，系統(tǒng)深化，綜合分析統(tǒng)一，指導(dǎo)研究方向和研究內(nèi)容的開發(fā)設(shè)計，形成宏觀的發(fā)展體系[1]。專業(yè)是高等教育的基礎(chǔ)和載體，新工科該如何構(gòu)建專業(yè)結(jié)構(gòu)，如何實施專業(yè)建設(shè)，進(jìn)而重構(gòu)人才培養(yǎng)模式，是決定新工科改革成效的關(guān)鍵問題[2]。新工科建設(shè)實時的關(guān)鍵之一是在工科中加入哪些新的要素（元素），使其更加符合科學(xué)發(fā)展規(guī)律并適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，這是我們思維的出發(fā)點[3]。

因此必須清醒地意識到，新工科不能脫離工科的本性，必須結(jié)合高校的實際教學(xué)情況開展新工科建設(shè)的探索，明確加什么新元素，怎么加新元素等一系列關(guān)鍵問題。在清楚新工科的內(nèi)涵與要求前提下，從細(xì)節(jié)處進(jìn)行落實，逐步進(jìn)行推進(jìn)，進(jìn)行教學(xué)改革的開展，最后能夠形成宏觀的教學(xué)體系。

新工科建設(shè)的目的是為了培養(yǎng)學(xué)科交叉型創(chuàng)新人才，但在傳統(tǒng)教育中，教學(xué)模式往往以學(xué)生被動獲得知識為核心，并且以單一的知識為主，而忽略了對學(xué)生創(chuàng)新能力，創(chuàng)新思維與綜合運(yùn)用知識發(fā)現(xiàn)問題＼解決問題能力的培養(yǎng)。

《檢測技術(shù)》是在我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)大四第一學(xué)期設(shè)置的課程，它作為一門后期的綜合性課程，起到引導(dǎo)學(xué)生將前期所學(xué)的光機(jī)電算等理論知識運(yùn)用到實踐檢測當(dāng)中，讓學(xué)生能夠針對某特定待測量（幾何量＼物理量等），綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識、傳感技術(shù)、檢測理論等科學(xué)系統(tǒng)地分析被測參量，合理選擇檢測原理和方法， 并能夠就特定問題解釋檢測原理、設(shè)計檢測軟硬件裝置、實現(xiàn)智能檢測、遠(yuǎn)程傳輸?shù)?，進(jìn)一步理解理論的實際應(yīng)用價值，從而激發(fā)學(xué)生的探索興趣，也為后期開展的畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

綜上所述，《檢測技術(shù)》本身具有多學(xué)科交叉、綜合性、實踐性強(qiáng)、經(jīng)典與創(chuàng)新性突出的特點，其特點十分符合新工科課改的要求。因此，本文主要以《檢測技術(shù)》課程為例，探索通過根據(jù)新工科內(nèi)涵重新定制教學(xué)目標(biāo)，更新教學(xué)內(nèi)容與成績評定等方式來對課程進(jìn)行改革，以期能為新工科課改的具體實施提供一些經(jīng)驗與思路。

一、課程改革的教學(xué)指標(biāo)點

根據(jù)新工科建設(shè)的內(nèi)涵與教育部下達(dá)的指導(dǎo)意見，課程改革需要體現(xiàn)學(xué)科的融合性和交叉型，因此重新制定了教學(xué)指標(biāo)點，教學(xué)內(nèi)容的安排則圍繞它們進(jìn)行。具體如下所示：

指標(biāo)點1. 分析判斷力：應(yīng)用數(shù)學(xué)、基礎(chǔ)自然科學(xué)、光學(xué)、機(jī)械、電子、計算機(jī)和信號處理等理論知識識別、表述、分析和評價典型測試和《檢測技術(shù)》應(yīng)用中的各種工程問題。

指標(biāo)點2. 儀器系統(tǒng)設(shè)計能力與創(chuàng)新能力：根據(jù)工程應(yīng)用的實際需求，并考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，遵照測控儀器設(shè)計的一般程序，完成典型測控儀器系統(tǒng)的總體設(shè)計;分析系統(tǒng)可靠性;在設(shè)計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。

指標(biāo)點3. 測控技術(shù)應(yīng)用能力：對測控應(yīng)用中的典型事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋。

指標(biāo)點4. 科學(xué)素養(yǎng)：基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對測控技術(shù)應(yīng)用問題進(jìn)行分析，善于發(fā)現(xiàn)并提出問題的本質(zhì)和難點。

指標(biāo)點5. 社會影響：基于工程相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，闡述典型測控技術(shù)應(yīng)用對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。

二、課程教學(xué)改革方式

傳統(tǒng)的教與學(xué)的課堂教學(xué)方式無法覆蓋并實現(xiàn)上述的教學(xué)指標(biāo)點，根據(jù)提出的新的教學(xué)指標(biāo)點，我們從下述幾個方面有針對性的對《檢測技術(shù)》進(jìn)行了改革與實踐探索：

（一）學(xué)科交叉與融合

交叉與融合是新工科建設(shè)的最重要特點之一，《檢測技術(shù)》課程需要將前置的傳感器技術(shù)，幾何光學(xué)，信號處理技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門先修課程知識結(jié)合在一起，才能夠?qū)ζ溆懈由羁痰牧私?，并能夠根?jù)不同的應(yīng)用背景和待檢測量，設(shè)計出切實可行的檢測方案。因此，在教學(xué)方式和課程內(nèi)容設(shè)置上，首先設(shè)置了對基礎(chǔ)知識鞏固環(huán)節(jié)，重點在1-2章內(nèi)容中對電學(xué)與磁學(xué)量測量，長度及線位移的測量，速度、及速度和振動測量和力、力矩和壓力的測量進(jìn)行了講解學(xué)習(xí)，同時設(shè)置了案例討論環(huán)節(jié)，而案例討論環(huán)節(jié)所需具備的一系列基礎(chǔ)知識，如傳感器技術(shù)＼電路原理＼數(shù)據(jù)采集與處理＼信息識別與解算＼網(wǎng)絡(luò)通信等，則布置給各討論組，分別就不同案例對上述知識進(jìn)行課外復(fù)習(xí)＼學(xué)習(xí)等。通過案例所涉及的多學(xué)科知識的學(xué)習(xí)和案例討論，使學(xué)科交叉與融合深入到每個學(xué)生的意識環(huán)節(jié)，成為每個學(xué)生必須理解并靈活運(yùn)用的能力。

（二）創(chuàng)新意識培養(yǎng)

新工科的建設(shè)的目的之一就是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，當(dāng)今世界的發(fā)展極為迅猛，只有學(xué)生具有創(chuàng)新思維＼創(chuàng)新能力才能夠掌握科技的主動權(quán)，更好地提升國家創(chuàng)新能力。創(chuàng)新意識不是憑空出現(xiàn)的，它的培養(yǎng)需要教師與學(xué)生的共同努力。為此，制定了如下四種方式進(jìn)行創(chuàng)新意識的培養(yǎng)：

1. 經(jīng)典課題、熱點課題與前沿課題的結(jié)合

教師在課題設(shè)計環(huán)節(jié)對《檢測技術(shù)》課題選取進(jìn)行了嚴(yán)格把控，設(shè)法將經(jīng)典的，具有繼承意義的課題與當(dāng)下的前沿?zé)狳c進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而提煉出能夠吸引學(xué)生興趣的創(chuàng)新課題，具體課題如表1所示。

以車庫尋車裝置為例，當(dāng)前私家車數(shù)量巨大，在迷宮一樣的大型車庫里找車成為車主的煩惱。為此設(shè)計了車庫尋車裝置課題，要求能夠用于目前普遍的非智能化車庫或者停車場，需要一定距離內(nèi)能夠定位汽車并引導(dǎo)車主找到汽車，同時考慮便捷、經(jīng)濟(jì)等問題。通過對上述具有實際意義的熱點課題進(jìn)行設(shè)計，能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生自主地開展后續(xù)工作，以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2. 文獻(xiàn)查閱與關(guān)鍵問題的提出

針對教師設(shè)計的創(chuàng)新課題，要求學(xué)生進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)查閱。通過對大量文獻(xiàn)的閱讀，整理與歸納，學(xué)生才能夠基本認(rèn)清課題的背景，并指出完成課題設(shè)計所需要解決的關(guān)鍵問題。學(xué)生完成文獻(xiàn)調(diào)研后，提交了文獻(xiàn)綜述報告，要求參考文獻(xiàn)至少不少于15篇，其中，外文文獻(xiàn)不少于3篇。

3. 現(xiàn)有解決方案與自由解決方案突出創(chuàng)新

通過文獻(xiàn)的調(diào)研，學(xué)生提出了問題后需要找到解決方案，現(xiàn)有的解決方案依舊可以通過文獻(xiàn)調(diào)研查找到，但課題設(shè)計要求學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段解決方案中存在的不足，結(jié)合新技術(shù)探尋新的解決方案，以此來提高學(xué)生的自主思考與創(chuàng)新能力。學(xué)生需要進(jìn)行方案論證設(shè)計，并在課堂上完成幻燈片演說展示15～20分鐘，參與課堂討論10分鐘。最后提交總體方案設(shè)計報告。

4. 專家授課

在完成課題設(shè)計后，本課程邀請了某航天單位具有豐富理論與工程經(jīng)驗的專家進(jìn)行現(xiàn)場課堂教學(xué)授課，分享《檢測技術(shù)》在工程創(chuàng)新中的應(yīng)用實例，讓學(xué)生能夠加深對《檢測技術(shù)》課程在工程項目中的實際應(yīng)用的認(rèn)識，了解在工程項目中如何實現(xiàn)創(chuàng)新，為學(xué)生畢業(yè)后的創(chuàng)新能力打下堅實的基礎(chǔ)。在以后的課程當(dāng)中，會考慮安排各行各業(yè)的專家利用現(xiàn)代化工具進(jìn)行遠(yuǎn)程教育，讓學(xué)生了解《檢測技術(shù)》在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，起到更好的教學(xué)效果。

（三）系統(tǒng)設(shè)計能力培養(yǎng)

新工科意在培養(yǎng)多元化人才，而系統(tǒng)的設(shè)計本身就體現(xiàn)了多元化，它由多個元（模塊）所組成，它不僅需要考慮單個模塊工作的可靠性，還需要明確每個模塊之間是如何銜接的。系統(tǒng)設(shè)計能力通過課題設(shè)計，實驗以及后續(xù)畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合的方式來進(jìn)行培養(yǎng)。

課題設(shè)計讓學(xué)生從理論上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，以車庫尋車裝置為例，其包含zigbee，陀螺儀等多個不同子模塊，并且涉及到信號采集，數(shù)據(jù)處理等多方面的知識，學(xué)生需要了解每個模塊的工作原理以及它們之間的連接方式以完成理論系統(tǒng)設(shè)計。

實驗部分包含基礎(chǔ)驗證類實驗與創(chuàng)新設(shè)計類實驗?；A(chǔ)驗證類實驗是為了讓學(xué)生明確單個檢測模塊的原理與應(yīng)用方式，創(chuàng)新設(shè)計類實驗主要為了讓學(xué)生掌握系統(tǒng)設(shè)計的方法，明確如何使各個模塊之間具有有效的連接。前者是后者的基礎(chǔ)，通過上述實驗的訓(xùn)練，學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力會得到培養(yǎng)。此外，針對性地設(shè)計了與課題相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計，以便于愿意對相關(guān)問題進(jìn)行繼續(xù)深入的學(xué)生進(jìn)行后續(xù)系統(tǒng)的實物設(shè)計。上述培養(yǎng)方式構(gòu)成一套完整的系統(tǒng)，從課堂教學(xué)走到畢業(yè)設(shè)計，對學(xué)生能力進(jìn)行了全方位的培養(yǎng)。

（四）評價形式

在評價形式上，摒棄了傳統(tǒng)的平時成績+期末成績的方式，將課堂表現(xiàn)、分組課題設(shè)計、課后作業(yè)、實驗報告等教學(xué)過程按照一定的權(quán)重比例納入平時成績考核范圍，明確具體要求。課程結(jié)束后，按照實驗成績（滿分25）+分組課題設(shè)計（滿分25）-考勤扣分（每次3分）+0.5×期末考試（卷面滿分100分）這樣的方式計算學(xué)生成績。教學(xué)目標(biāo)也通過該種方式，按照一定的分?jǐn)?shù)比例體現(xiàn)出來，讓每一個指標(biāo)都做到有據(jù)可依，真正做到對課程教學(xué)的細(xì)化。教學(xué)目標(biāo)的具體體現(xiàn)如表2所示。

它準(zhǔn)確詳細(xì)地給出了打分的依據(jù)，而這些依據(jù)與學(xué)生最終的畢業(yè)要求指標(biāo)息息相關(guān)，通過課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自主地向畢業(yè)要求靠攏，讓學(xué)生能夠在知識的融合，團(tuán)隊協(xié)作，表達(dá)能力等各個方面均得到較好的提升，這也符合“新工科”的建設(shè)理念。而且打分采用的是小組之間互評的方式，這樣更能夠加深學(xué)生對其他小組想法的認(rèn)識，能夠從他人的思路中得到參考與借鑒，再綜合個人的想法，從而得到最優(yōu)的設(shè)計思路。

通過上述課程評定方式的改革，課程的教學(xué)被一一分解為多個指標(biāo)點，建立了及時反饋和持續(xù)改進(jìn)的有效機(jī)制，能幫助教師更好地了解學(xué)生所存在的問題，可以及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，推動人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提升。

三、課程改革效果及結(jié)論

上文提到的《檢測技術(shù)》教學(xué)改革方式已在2018年秋季學(xué)期在重慶大學(xué)光電工程學(xué)院的《檢測技術(shù)》課程中開展實施，在課程結(jié)束后，以調(diào)查問卷的形式讓學(xué)生進(jìn)行反饋。

如圖1、圖2所示，在2018《檢測技術(shù)》課程改革之后，學(xué)生對各項指標(biāo)的認(rèn)同程度同比2017年均有所提升，其中學(xué)生對指標(biāo)點一，指標(biāo)點二與指標(biāo)點三的認(rèn)同程度大幅度提升，表明學(xué)生認(rèn)為經(jīng)過課程改革他們的分析，應(yīng)用與創(chuàng)新能力均得到了較好的培養(yǎng)，且其余指標(biāo)點也有小幅度增長，說明大部分學(xué)生對課程改革的總體效果反饋良好，能夠從中獲益，也說明課程改革初現(xiàn)成效。

四、結(jié)束語

在新工科建設(shè)的大背景下，教師必須結(jié)合高校的實際教學(xué)情況開展新工科建設(shè)的探索，明確加什么新元素，怎么加新元素，通過教學(xué)改革加強(qiáng)對學(xué)生能力的培養(yǎng)，尤其對工科學(xué)生而言，增強(qiáng)其理論結(jié)合實踐的能力和創(chuàng)新能力十分重要，課堂上的案例分析與課下的實驗均為十分重要的學(xué)習(xí)方式，且其潛力巨大，有待進(jìn)一步開發(fā)。課程改革不是一件一蹴而就的事，要做好打長期戰(zhàn)斗的準(zhǔn)備，新時代對新工科人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，因此必須要持續(xù)推進(jìn)教學(xué)改革的實行，形成閉環(huán)反饋，做到對人才培養(yǎng)的進(jìn)一步優(yōu)化。

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