王宗明，王增麗，蔣文春

(中國石油大學(xué)(華東) 新能源學(xué)院，山東 青島 266580)

一、引言

適應(yīng)我國創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，專業(yè)學(xué)位研究生面向社會特定職業(yè)領(lǐng)域，以培養(yǎng)高層次應(yīng)用型專門人才為目標(biāo)，尤其重視培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[1]。實(shí)踐能力是研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是研究生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。

歐美發(fā)達(dá)國家在發(fā)展專業(yè)學(xué)位教育過程中，特別重視研究生實(shí)踐能力的提高[2-3]。美國許多大型企業(yè)設(shè)有獨(dú)立的學(xué)院開展研究生教育[4]；德國注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決實(shí)際問題的能力，既強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，又強(qiáng)調(diào)面向工程實(shí)際，以企業(yè)需求為主導(dǎo)[5-6]。法國工程師教育注重多層次的實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生通過多次實(shí)習(xí)實(shí)踐對解決生產(chǎn)實(shí)際問題獲得親身體驗(yàn)，工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新科研能力均得到提高[7]。

從1990年開始，我國專業(yè)學(xué)位研究生招生數(shù)量呈逐年遞增的趨勢[8]，專業(yè)學(xué)位和學(xué)術(shù)學(xué)位的區(qū)別也越清晰，除集中實(shí)踐外，對專業(yè)學(xué)位研究生課程的授課模式及教學(xué)方法也需要進(jìn)行深入的研究和變革[9]。大量的研究證明，研究生實(shí)驗(yàn)技能的高低，決定其科技創(chuàng)新水平的高低[10-13]，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力尤其創(chuàng)造思維能力的重要途徑[14-15]。劉國福、李萍、馬德貴等對測試技術(shù)類課程進(jìn)行了教學(xué)改革，通過加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高了教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力[16-18]。

《流動(dòng)參數(shù)測試技術(shù)》(Flow Parameters Measurement Technology)是動(dòng)力工程領(lǐng)域?qū)I(yè)學(xué)位研究生的一門必修課和專業(yè)基礎(chǔ)課，也可作為其他相關(guān)專業(yè)的選修課程，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，可為研究生從事科學(xué)研究及工程技術(shù)工作提供必備的檢測手段，是專業(yè)學(xué)位研究生實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要保證[19]。課程知識涉及多個(gè)學(xué)科，按照傳統(tǒng)授課模式，講授內(nèi)容偏于書本知識，考核形式單一，理論和實(shí)踐脫節(jié)，偏離了專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，整體教學(xué)效果不理想，迫切需要改革。

二、過去課程教學(xué)存在的問題

(一)過分強(qiáng)調(diào)理論體系，教學(xué)目標(biāo)不突出

《流動(dòng)參數(shù)測試技術(shù)》課程的教學(xué)目的是：通過教學(xué)及實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生熟悉現(xiàn)代流動(dòng)參數(shù)測試技術(shù)的基本理論、實(shí)施技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，掌握與流動(dòng)參數(shù)相關(guān)的傳統(tǒng)測量技術(shù)、激光測量技術(shù)及接觸式測量新技術(shù)，達(dá)到應(yīng)用現(xiàn)代流動(dòng)參數(shù)測量技術(shù)提高科研實(shí)驗(yàn)水平和解決工程實(shí)際問題的目的。

課程主要介紹流體流動(dòng)參數(shù)的測量技術(shù)以及測量儀器的功能、原理和使用方法，涉及知識面廣，特別是測量原理部分涵蓋傅立葉變換、自相關(guān)處理、互相關(guān)處理等數(shù)學(xué)知識以及圖像處理和參數(shù)識別的技術(shù)原理，理論深度大，對于工科學(xué)生來說較難掌握。過去在教學(xué)過程中按照大綱要求，過分注意理論體系的完整性，講授內(nèi)容偏于理論，偏離了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。面對復(fù)雜的理論體系，學(xué)生產(chǎn)生了畏難情緒，學(xué)習(xí)積極性不高，以聽課為主，缺乏主動(dòng)性，導(dǎo)致其對相應(yīng)儀器和測量技術(shù)理解不夠深刻。

(二)單一教師授課，感性認(rèn)識不足

以前該課程往往由一位教師承擔(dān)，需要講授的儀器和測量技術(shù)種類較多，由于教師自身科研方向的限制，某位教師可能只實(shí)際使用過一種或幾種流動(dòng)參數(shù)測量儀器，難以掌握各種儀器的原理和操作，實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足。

內(nèi)容授課時(shí)照本宣科、紙上談兵居多，難以給學(xué)生一個(gè)深刻、形象的感性認(rèn)識，更不能將儀器使用過程中注意的要點(diǎn)及技巧介紹給學(xué)生。學(xué)生的認(rèn)知也只是停留在書本知識上，難以很好地完成課程能力培養(yǎng)的目標(biāo)，影響了課程的教學(xué)效果。

(三)測量技術(shù)種類多，實(shí)驗(yàn)及教學(xué)學(xué)時(shí)不夠

流動(dòng)參數(shù)種類較多，涉及壓力、溫度、流速、流量以及粒度和濃度等，測量技術(shù)差異大。教學(xué)過程中受到實(shí)驗(yàn)條件和課時(shí)的影響，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)大都為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)短，且在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生大都忙于記錄數(shù)據(jù)，削弱了對儀器操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)置的理解。而且，學(xué)生往往難以實(shí)際操作多種測試儀器和裝置，影響了學(xué)生對測量技術(shù)的掌握，不利于學(xué)生工程意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而且由于涉及的知識面比較廣泛，缺少一本深度適中、涵蓋主要儀器操作、突出應(yīng)用能力培養(yǎng)的教材，課程學(xué)習(xí)效率不高，學(xué)生很難深入體會一種測量技術(shù)的特點(diǎn)和局限性，知識再應(yīng)用性差。

(四)考核形式單一

過去課程考核主要是期末考試，或者開卷，或者閉卷；考核內(nèi)容也主要是書本知識和講義內(nèi)容。學(xué)生筆試作答，儀器應(yīng)用能力考查不足。雖然總評成績計(jì)入了實(shí)驗(yàn)成績，但是占比較少，不能反映學(xué)生對流體流動(dòng)測量技術(shù)的掌握程度，背離了課程的初衷，對儀器實(shí)際應(yīng)用能力重視不足，也不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

三、教學(xué)改革措施

(一)確立以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為核心的教學(xué)理念

基于培養(yǎng)專業(yè)學(xué)位研究生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的主旨，《流動(dòng)參數(shù)測試技術(shù)》課程的核心教學(xué)目標(biāo)為測試技術(shù)的應(yīng)用。因此，學(xué)生不必對測試的原理學(xué)習(xí)太多，而是要掌握儀器的特點(diǎn)、測試注意事項(xiàng)，特別是儀器配置、測點(diǎn)分布以及測量誤差分析等。

介紹完某種測量技術(shù)的基本理論后，讓學(xué)生分組實(shí)踐，結(jié)合自己課題組的研究方向和儀器特點(diǎn)，進(jìn)行流動(dòng)測試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，完成裝置配置、儀器選擇、測試步驟、預(yù)期數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，然后進(jìn)行課堂討論，與同學(xué)們分享自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。教師針對每個(gè)小組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的測試目的、儀器選擇正確性、測量可行性進(jìn)行點(diǎn)評，與學(xué)生共同研討改進(jìn)措施。

中期匯報(bào)完成后，學(xué)生對自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，完善實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行實(shí)踐測量，最后分析測量數(shù)據(jù)形成結(jié)課論文。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、測量實(shí)踐和后續(xù)的研討環(huán)節(jié)，學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)，查閱更多的資料和測量實(shí)例，學(xué)習(xí)積極性大大提高。對于研究生來講，針對自己研究方向進(jìn)行流體測量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)其工程意識，拓寬其知識面，加深對所學(xué)知識的認(rèn)識，并可大幅度提高其科研創(chuàng)新能力，為畢業(yè)論文寫作打下基礎(chǔ)。每組學(xué)生可能只精心完成一種或兩種測量技術(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測量實(shí)踐，但是通過課堂討論，可使學(xué)生深刻掌握多種流體測量技術(shù)。

(二)建設(shè)專家型教學(xué)團(tuán)隊(duì)

《流動(dòng)參數(shù)測試技術(shù)》課程涉及多種測量技術(shù)，為了克服單一教師對儀器掌握的不足，真正讓學(xué)生體會到實(shí)際測量的感覺，達(dá)成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的，建立專家型任課教師團(tuán)隊(duì)，根據(jù)教師科研背景和儀器使用經(jīng)驗(yàn)，實(shí)行專家教師進(jìn)行階段授課的模式，教師專業(yè)特長與教學(xué)分工見表1。

表1 教師專業(yè)特長與教學(xué)分工

每位教師根據(jù)自己的科研經(jīng)歷，講授熟練掌握并且實(shí)際操作過的測量技術(shù)，堅(jiān)持精講多練和案例教學(xué)，拋棄照本宣科式講課形式，除講述測量的基本原理外，重點(diǎn)傳授自己的測量經(jīng)驗(yàn)和對儀器獨(dú)特的理解，包括實(shí)驗(yàn)裝置、測試儀器、測量步驟、測量注意事項(xiàng)、預(yù)期數(shù)據(jù)及結(jié)果處理等。

專家型教學(xué)團(tuán)隊(duì)授課，課程講解更加生動(dòng)、形象，能給學(xué)生以深刻的啟發(fā)，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到儀器使用的技巧，減少科研工作的彎路。

(三)課程內(nèi)容的模塊化整合

根據(jù)大綱要求，細(xì)化教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程知識點(diǎn)，針對任課教師的專業(yè)背景及研究方向，將課程內(nèi)容整合為幾個(gè)相對獨(dú)立的模塊，分別為流動(dòng)參數(shù)測試?yán)碚摶A(chǔ)、傳統(tǒng)測量技術(shù)、熱線測速技術(shù)以及激光測量技術(shù)，模塊的具體內(nèi)容見表2。經(jīng)過模塊化整合，便于不同任課教師分階段進(jìn)行授課；課程模塊自成體系，內(nèi)容完備，更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)以及后續(xù)的課程考核。

表2 課程教學(xué)模塊劃分

(四)完善課程資源庫

為了便于學(xué)生學(xué)習(xí)，優(yōu)化了教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃，編制了課程講義，并針對主要知識點(diǎn)建立“測量視頻+理論課件”的教學(xué)案例庫，完善了教學(xué)資源。教師結(jié)合測量實(shí)踐視頻進(jìn)行授課，可將測量技術(shù)闡述得更清楚，也可以節(jié)省授課時(shí)間，便于學(xué)生認(rèn)識更多的測量技術(shù)?；凇皽y量視頻+理論課件”的教學(xué)案例，更便于學(xué)生自學(xué)和實(shí)際應(yīng)用測量技術(shù)。將教學(xué)資源上傳網(wǎng)絡(luò)平臺，可供非全日制工程碩士在線學(xué)習(xí)，線上學(xué)習(xí)與線下授課方式相結(jié)合，能提高教學(xué)質(zhì)量，緩解工學(xué)矛盾。

(五)多樣化考核模式

通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)，促使學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)和查閱資料，并通過測量實(shí)踐來檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性，鍛煉其實(shí)踐能力和科研工作能力，考核也相應(yīng)采用多元化考核模式，課程綜合成績評定過程見下圖。

針對課程的特點(diǎn)，課程考核分項(xiàng)進(jìn)行，流動(dòng)測量理論基礎(chǔ)通過試卷完成考核，占比30%；測量技術(shù)部分評分，依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與討論(30%)及測試分析與總計(jì)報(bào)告兩部分(40%)，多項(xiàng)綜合得到最后課程的總評成績，克服了過去單一卷面考核方式的不足。

圖 課程考核模式

四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示例

(一)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大作業(yè)的要求為：(1)以某種流動(dòng)參數(shù)測試技術(shù)為依托，結(jié)合課題組研究方向和實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，完成裝置調(diào)試和實(shí)驗(yàn)測量并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。(2)形成WORD版實(shí)驗(yàn)報(bào)告及PPT匯報(bào)材料，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟、測量數(shù)據(jù)、結(jié)果處理等。(3)查閱相關(guān)文獻(xiàn)不少于10篇，在報(bào)告中注明引用參考。(4)3人一組，分工明確，團(tuán)隊(duì)合作完成大作業(yè)任務(wù)。(5)報(bào)告完成后，匯報(bào)討論，分享實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及測量經(jīng)驗(yàn)。

測量技術(shù)部分評分依據(jù)參照度、相關(guān)度、新穎性、寫作規(guī)范性及排版等項(xiàng)，參照度高，得分低；其他各項(xiàng)高，得分高。

(二)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)舉例

近年來學(xué)生典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例見表3。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心教學(xué)理念指導(dǎo)下，學(xué)生結(jié)合自己課題組的儀器特點(diǎn)進(jìn)行流動(dòng)測試的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性顯著提高。

表3 典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例

通過課堂討論，學(xué)生們介紹自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測試過程，學(xué)生之間相互評價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)與不足，教師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行點(diǎn)評，以點(diǎn)帶面，有助于學(xué)生掌握更多實(shí)踐測量技術(shù)，提高其實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力，教學(xué)效果很好。近年來，多個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測量案例在中國大學(xué)過程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽以及“挑戰(zhàn)杯”山東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等科技競賽中獲獎(jiǎng)。

五、結(jié)語

通過幾年的教學(xué)改革與實(shí)踐，學(xué)?！读鲃?dòng)參數(shù)測試技術(shù)》課程的教學(xué)質(zhì)量明顯提高。應(yīng)用新的教學(xué)模式，學(xué)生結(jié)合自己課題方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測量實(shí)踐，鍛煉了研究生的實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力，并使其樹立了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)。近幾年，以研究生為骨干的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)參加多種學(xué)科競賽，累計(jì)獲得國家級獎(jiǎng)勵(lì)超過70項(xiàng)。學(xué)校專業(yè)學(xué)位論文質(zhì)量大幅度提高，在近幾年的全省論文抽檢中，全部優(yōu)良以上。該課程的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)也可以推廣到其他類似課程中，具有良好的借鑒和參考價(jià)值。