面向校企合作的传感器与测试技术课程实验教学改革|校企合作课程

面向校企合作的传感器与测试技术课程实验教学改革

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.中国教育技术装备