面向校企合作的传感器与测试技术课程实验教学改革

摘 要 针对传感器课程实验教学中存在的问题，阐述该课程实验教学内容、教学方法以及考核方式等方面的改革措施。教学实践表明，通过课内实验与课外实验相结合、“项目引领、任务驱动”的实验教学方法以及多元化综合实验考核方式，提高学生的主观能动性、培养工程意识、加强综合应用能力，为实现学校与企业的无缝对接打下扎实基础。

关键词 校企合作；传感器与测试技术；实验教学

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）20-0130-03

现代高等工程教育注重学生工程实践能力和创新能力的培养，根据社会需求，南阳理工学院将培养目标确定为：培养具有创新意识、创新能力和实践能力的高素质应用型人才。在该目标的指导下，南阳理工学院积极探索应用型人才的培养模式，与企业开展深度交流合作，先后开办“三荣班”“恒发班”“汇森班”以及现在的“宇通班”等。

通过几年的校企合作实践以及追踪毕业生就业质量，发现存在一些问题，诸如毕业生岗位适应慢、工程实践能力较弱、缺乏创新精神及团队合作能力等。如何将现代高等工程教育的实践性、技术性及应用性在课程教学中体现出来？工科大学生的工程素质如何培养？大学毕业生如何尽快适应企业岗位？这是课程教改所面临的课题[1-2]。

1 传感器课程实验教学现状

传感器与测试技术作为南阳理工学院测控技术与仪器专业的主干核心课程，主要介绍常用传感器如电阻式、电容式、电感式、光电式、电磁式等典型传感器的测量原理、基本结构、使用特点及在工业生产中的应用。课程内容涉及机械学、物理学、力学、电子学、化学等多学科知识，理论性较强；同时要求学生具有综合利用本课程基本知识和技能分析、解决工程实际问题的能力，实践性也较强。

为了获得较好的教学效果，实现校企合作人才培养的教学目标，必须进行实验教学，使学生不仅对所学传感器的理论知识加以巩固，更应通过实验教学掌握生产过程中各种典型机械量的测量方法，并能最终将理论应用于工程实践中，以实现学校与企业的“无缝对接”。

该课程原来的教学大纲中，实验教学有8个学时，主要是关于电阻式、电感式、光电式以及热电偶等传感器的特性试验，均为验证性的。学生每次到实验室仅是根据实验指导书连接导线、操作开关、记录数据，而多数学生则担当的是“记录员”或“观察员”的角色[2]。他们只是为了做实验而“做实验”，积极性和主动性难以得到发挥，更别提实践能力和创新精神的培养，这和应用型人才培养目标是相矛盾的。并且由于学时限制，没有安排设计性、综合性实验，这样就难以将知识体系工程化，难以培养学生的工程意识，使得教学与工程中的实际应用严重脱节。在第四年的企业实践以及真题真做的毕业设计中，经常出现学生面对具体的检测任务，仍是不知如何选择合适类型、精度的传感器，对传感器与测控系统的线路连接无从下手等问题。

据了解，在美国等发达国家高校中，测试技术也是他们工科专业学生的一门必修课，但它被直接定位为实验课程。他们普遍采用的是学生为主体、教师为辅助的教学模式，利用综合型、研究型实验，让学生独立进行实验构思、设计，并进一步操作和实施。通过这些实验环节，使学生掌握课程知识，培养独立思考和实践动手能力[3]。以此为借鉴，紧抓培养应用型人才这个终极目标，对传感器与测试技术课程的实验环节进行教学改革。经过两年的教学实践，收到很好的效果，极大地提高了教学质量。

2 传感器课程实验教学改革与实践

教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》（教高〔2001〕4号）曾指出：实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用，因此，实验教学也是传感器课程的一个重要组成部分。针对南阳理工学院传感器课程实验教学中存在的问题，从以下几方面对实验教学进行改革与实践。

实验教学内容 与传感器课程配套的实验，不仅要与理论教学之间协调配合，还要注重培养学生的创造性思维和解决实际问题的能力。将实验教学分为课内实验教学和课外实验教学两个环节。

在课内实验教学环节，紧扣教学大纲，将实验分为两大类：一类是验证基础理论等内容的基础型实验，一类是对实际测试技术训练的综合型实验。基础型实验主要为验证性的，结合课堂理论教学，开设4个基础性实验，主要涉及金属应变式传感器、差动变压器、光电式传感器以及热电偶。这些实验在学校传感器实验台上均可完成，目的是使学生掌握这些基本传感器的工作原理和转换电路，在实验过程中了解各种仪器、仪表以及电路模块的使用方法，具备基本的实验技能以及学习实验数据处理的常用方法。

综合性实验主要以课程设计的形式进行，以传感器技术为主，同时需要结合单片机、电子技术、PLC等相关课程，着重培养学生对知识的综合应用以及分析、处理实际问题的能力和创新意识。为了使这项教改顺利实施，购置INV1612多功能柔性转子实验台、INV1601振动与控制教学实验台以及INV306智能信号采集处理分析系统，一些典型的传感器（如压电式加速度传感器、电阻应变片、压电式力传感器、磁电式速度传感器、热电偶、铂电阻、电涡流传感器、声发射传感器、光栅尺等）以及一些通用仪器（如信号发生器、双踪示波器、电荷放大器、悬臂梁、动态电阻应变仪、振动台、激振器、功率放大器、测控电路模块等），这些设备结合原有的单片机、PLC、组态软件等，都为综合实验项目的顺利进行提供了保证。

在理论课结束后，教师可给出若干个具有实际工程背景相对完整的测试题目，如电子称的设计及制作、车床切削力的动态测试、车床振动噪声测试、切削温度的监测、汽车行车速度的测量、汽车轮胎压力监测等，同时提出相应的测试任务要求，学生自主选题，组队完成。根据各题目特点，学生既可利用相关软件进行虚拟仿真，也可利用实验室资源做出实际的电子硬件成品。在这个综合实验过程中，从测试方案的总体制订到元器件的选取，从测量电路的设计、制作、调试到实验数据的分析处理，均由学生自己动手完成。既发挥了学生的主观能动性，又培养了学生的综合能力及实践、创新能力，同时加强了学生的团队合作和相互之间的沟通。

课外实验教学环节则是利用网上的虚拟实验室来完成，利用购买的教学实验虚拟仪器软件平台，充分利用计算机进行仿真测试训练，扩大实验范围。除课内实验教学外，借助于虚拟仪器网络平台，学生还可在课下完成诸如电阻应变片测量桥梁固有频率、差动变压器测量钢板厚度、实验涡流传感器产品记数实验、输送线实验台综合应用实验、钢管缺陷无损检测综合应用实验、多功能转子实验台综合应用实验等多项教学仿真实验。虚拟实验室不仅节约了教学资源，还使深奥的理论变得生动、易懂，丰富了课程内容及表现形式；同时也大大提高了学生的学习兴趣，使得学生在“玩”中学到了知识，培养了实验技能和自主学习能力。

实验教学方式 校企合作班是面向生产一线，培养出兼具理论知识及较强专业实践技能的应用型人才。以此为指导方针，传感器实验教学中不管是基础实验还是综合实验，不管是课内实验还是课外实验，都以学生为主体，教师则起着主导作用，充分发挥出学生的主观能动性。在基础实验环节，采用“以问题为导向”的启发式教学方法，在学生完成预习报告的基础上，先向学生提出本次实验要解决的问题，然后引导学生利用实验台上的各种模块，自主完成实验。

如在转速测量实验中，教师要求学生测量出实验台上开口转盘的转速大小，选用哪种传感器？转换电路如何选择？选用哪种结果显示方式？这些问题需要学生先思考，再借助于实验台上的各种模块才能解决。实验完后，教师继续提出问题：光电和霍尔传感器在测量转速时有哪些不同？可引导学生从工作原理、转换电路、测量精度等方面进行分析，要求他们将答案写在实验报告上。

在综合实验环节，则采用“项目引领、任务驱动”的教学方法，将要求学生掌握的传感技术相关知识点隐含在具有工程背景的“任务”中，以完成每个项目任务为主线来实施实验教学过程。如完成“车床切削力的动态测试”这个综合实验项目，学生小组首先根据任务书中下达的任务要求查阅资料，在教师的指导下，确定完成任务的测量系统方案。然后利用实验室及金工车间所提供的各种硬件和软件资源，最终制作出一个八角环切削测力仪。这种实验教学方法激发了学生的学习兴趣，工作态度与团队精神也同时得到锻炼和提升。

实验教学考核 考核是实验教学中一个不可或缺的环节，它是对学生学习效果以及教师教学效果的有效检验。以往传感器课程实验考核方式单一，只是简单地以学生每次的实验结果及实验报告而一锤定音，导致实验报告抄袭现象严重。对实验教学内容以及教学方式改革之后，摒弃以前片面的考核方式，重新制订较为全面的实验考核综合评价方案。此方案包含对基础实验、综合实验、团队合作精神、答辩等多方面的考核要求，更注重把实验过程纳入考核内容中。这样的考核能更准确、合理地反映学生的实验学习情况，评估学生的实践动手、知识综合应用以及自主学习创新等能力，极大地提高了学生对实验教学的积极性和主动性，教学效果得到明显改善。

3 结束语

为了培养学生的工程素质，使他们更好地适应企业岗位，对传感器实验教学进行改革，增加了综合型实验和虚拟实验，形成课内实验与课外实验相结合、现实与虚拟互补的实验体系；采用“以问题为导向”以及“项目引领、任务驱动”的实验教学方法；实施注重过程的多元化综合实验考核评价。两年的教学实践表明：这些改革措施有助于发挥学生的主观能动性，培养工程意识，提高综合应用能力，同时加强了学生的团队合作和相互之间的沟通，为实现学校与企业的“无缝对接”打下扎实基础。

参考文献

[1]唐立敏，楼利琴，奚柏君.校企合作探索“3+1”应用型人才培养模式[J].职业教育研究，2007（1）：67-68.

[2]赵华，孙新国.面向卓越工程师培养的互换性与技术测量课程教学改革与实践[J].中国教育技术装备，2014（24）：123-125.

[3]焦敬品，何存富.机电类专业《测量技术基础》课程教学模式研究[J].中国现代教育装备，2007（3）：13-14.