“检测技术”课程研讨实践教学方法探讨

李煊鹏， 王 东

(东南大学 仪器科学与工程学院， 江苏 南京 210096)

0 引言

“检测技术”是仪器仪表类专业的核心课程，是学生在本科阶段前期所学的“传感器”、“信号处理”、“微机原理”、“自动控制”等课程的基础上，进一步学习的一门综合性课程[1～3]。该课程强调学生应掌握相关检测技术原理和检测系统的设计方法，并且通过实验环节对相关检测方法进行实践。

传统的“检测技术”教学采用全部授课或是授课为主、研讨为辅的方式，要求教师能够准确地把相关检测技术原理传授给学生，并且结合少量实验，让学生对相关技术积累感性认知。然而，随着时代的发展、新技术的涌现和新时代学生对新知识的诉求，这种传统方式已经逐渐满足不了新需求，迫切需要对该课的内容和授课方式进行调整[4]。

对于授课方式的改革，我们认为需要在以学生为主的授课方式基础上，根据教师的特点，即科研背景和个性特征，采用多元化的教学模式为要。

本文的目的在于探索以学生为主的教学，通过调整授课方式、实验方法、并融合科研能力的培养，从而摸索出一种新时代背景下的“检测技术”课程教学模式。

1 存在问题

目前“检测技术”一课在诸多院校的相关专业中都有讲授，特别作为仪器仪表专业的主干课程，占有很重要的地位。但诸多院校由于条件限制基本是以课程讲授的方式进行，缺少教师和学生的互动以及学生动手实践能力的培养。

根据笔者授课经验来看，“检测技术”一课主要存在以下三点问题：

(1)课程授课方式不够灵活有效，若单以考试作为最后检验学生所学知识的手段，往往效果有限，存在考完就忘的问题，学生对课程认知不足；

(2)实验方式相对保守，缺少创新之处，无法有效调动学生的积极性，也存在实验强度不足的问题；

(3)课程内容相对老旧，即使比较新的教材课本也是以2003年前后的内容为基本框架进行修改，缺乏学生更加关心的新内容新技术。

随着时代发展和新技术的普及应用，诸如微课、翻转课堂这样的新技术不断涌现，“口袋实验室”等实验方式不断推陈出新，人工智能技术等新思潮的涌动，都为该课程教学改革创新提供了很好的依托，这已在部分院校的课程教学中有所体现[5～7]。利用相关新技术，我们可以更加灵活地将“检测技术”课程内容呈现给学生，同时更加有效地传递知识，调动学生的学习积极性。

2 教学改革具体思路

目前“检测技术”课程的教学内容由课堂教学、课堂研讨和实验环节三部分构成，主要采用以课堂教学为主、研讨和实验为辅的方式。其原因在于首先课程大纲安排的授课内容占比重较大，需要在课上有限时间安排中讲授较多的基础知识，导致弱化研讨和实验环节；其次，传统的教师教、学生听的方式，依旧没有发生根本改变；最后，现代化的翻转课堂、微课等教学手段实施起来还需要一定时间进行普及和验证。因此，根据目前的授课条件，我们提出以下四点具体改革意见，并且部分内容已经在教学实践中加以验证：

(1)转变课堂教学模式，从授课为主、研讨为辅的方式转变为课下在线学习、课堂检验，从而实现为研讨为主、授课为辅的教学模式；

(2)改革课程研讨内容的设计，由教师命题学生自选和学生自主命题两类方式相结合，从实际工业生产、生活等不同角度展开；

(3)转变实验方式，从定点定时定内容的实验方式到“口袋实验室”的移动实验方式；

(4)让学生不仅做参与者，也做评委，通过以小组为单位进行PK，增进研讨的质量。

考虑到目前“检测技术”课程教学内容跟不上最新科学技术的迅猛进展，解决的办法是融合多学科交叉和前沿技术，重点体现在学生研讨内容汇报中。通过上述教学改革方法，从而实现以下三点目标：①培养学生课下学习、课上研讨的学习习惯，重点进行基于课下学习的内容结合实例的研讨，构建通过学生自主选题和命题相结合的方式展开立足于解决实际问题的案例化教学。②将传统的相对较过时的实验方式，转变为以课程设计为主辅以“口袋实验室”的方式进行实验改革，使学生能够将研讨内容和动手实践相结合，从而不仅在理论层面掌握相关检测技术，并且在实践过程中理解并加以应用。③面对研讨环节提出的设计目标，使学生能够主动查阅中英文文献，特别引导介绍近年来较为前沿技术的英文资料，提高学生专业英语能力，并且了解一定前沿技术。

3 教学改革的实施过程

根据上述研究内容和目标，拟从四个方面进行课程的改革：

1)改进和完善在线课程内容

笔者调研了中国大学MOOC(慕课)上涉及检测技术的课程，目前主要有武汉理工大学的“传感与检测技术”和宁波城市职业技术学院的“传感器与检测技术”。这两门课都将检测技术与传感器结合在一起进行讲授，特别是前者侧重于传感器原理和一些信号处理内容，但涉及具体检测技术原理并不多。此外，我校自动化专业也有相关的在线课程，重点讲授检测技术内容，可以作为我院仪器专业设计在线课程的重要参考资料。

根据我校的仪器专业课程安排，“检测技术”是“传感器原理”、“信号处理”、“误差原理”等课程的后续，有其自身的特点和定位，不应该在课程内容上和相关课程有太多重复。因此，“检测技术”在线课程应根据我校的课程特点，参考前期精选的在线课程素材，在线课程视频等内容，从重要知识点启动，再遵循网络课程的一些讲授方式进行设计，重点突出检测技术的系统设计和有针对性的案例解决。

2)开展双模式研讨教学

在“检测技术”授课过程中，笔者所在团队先采用全部教师命题、学生选题的方式进行课程研讨内容安排，再结合学生自主选题放入课程研讨环节中。我们发现无论是教师命题还是学生自选题，很多小组都可以呈现出调研丰富、内容详实、论证充分的研讨报告;特别是自主选题的小组更能够在有限的条件下用制作的实例来进行课堂呈现，展现出高质量的研讨内容。

此外，我们在研讨环节中还采用互评的方式，让选择相同题目的小组进行相互PK，找出彼此报告中的不足，从而对同一命题进行不同角度的探讨。这些方法已经逐步应用在课堂中，取得不错反响。

3)“口袋实验室”贯穿课程模式

在新一学期的课程中，实验负责部门采购了一批小型实验开发材料，包括多种传感器和控制芯片，提供给各小组随时随地进行使用，并由相关负责人统一管理。我们发现采用实验“口袋化”方式并且利用少量教学资金能够最大程度地调动学生的积极性，提高实验教学效率和质量。在今后的课程教学中，我们将不断完善这一理念，能够让每一个学生都可以从动手中真正学到很多实际的内容。

4)多学科交叉及前沿技术的探索

检测技术应用于多个领域，涉及多种具体检测方法，从压力、速度、物位、温湿度等，种类繁多，在课程中我们只能选择少量和典型检测对象进行阐述。学生往往对新技术充满好奇，比如连续血压监测采用的光电方法或是脉搏波法都是较新的检测方法，又如视觉测量于光学字符检测、缺陷检测中都是目前工业中应用较多的新技术。我们将这些内容融合进“检测技术”课程中，并在此基础上，以相对通俗的方法介绍机器视觉、模式识别等新技术来拓宽学生视野，调动学习热情。此外，鼓励学生在研讨准备环节中多以最新的中英文期刊文章入手，一方面培养学生独立科研能力，另一方面训练学生英文阅读和文献检索能力。

“检测技术”研讨与实验教学贯穿于整个课程教学过程：历时16周，共48个学时。目前，采用讲授16课时、研讨16课时、实验16课时的方式进行。将来的改革实践中，拟采用讲授约4～6课时，其余为研讨和实验混合进行。其中，以研讨为例，学生被分为3人一个小组(以一个班30人为例)，需根据前三周的课题自选(自拟)、研讨优先顺序选定等进行前期准备工作，包括资料文献阅读、调研、设计方案规划，并在有限的时间内进行方案验证。在一堂研讨课中，由预定顺序的某一小组进行答辩和演示，需准备30分钟左右的PPT演讲，并且在演讲结束后根据教师和同学提问进行作答。教师根据PPT内容质量和演讲问答情况进行打分，并计入最终成绩。研讨内容需明确具体目标和内容，比如以研讨课题“乘用车内空气质量检测”为例，要求如下：

(1)乘用车内空气质量评价检测标准；

(2)调研市面上主要的检测设备；

(3)确定相关物质的采样测定方法；

(4)有检测系统各模块的选型分析；

(5)有主要的电路设计结构图。

小组需在报告中完整呈现上述内容。相同选题的小组需呈现不同的内容体现其工作，并且进行问答引导式的较量。另外，实验以小组为单位，可结合研讨课题，主要在课后自主开展，并由教师组分阶段审核各小组实验进度。

4 结语

本文介绍的“检测技术”课程的研讨实践教学改革转变课堂教学模式，倡导以研讨为主、授课为辅的教学方式；通过在线课堂的构建，使学生能够利用课外时间进行课程内容学习。同时，改革课程实验方式，以“口袋实验室”代替传统实验，提倡自主选题进行实验设计。并且，将多学科交叉和前沿科技内容融合进入课程体系中，在研讨时进行新知识的梳理，旨在帮助学生拓展知识面、提升学科视野。

该项改革是针对我院测控技术与仪器专业这个江苏省优势学科的创新发展而具体实施的，希望借此机会能够优化相关课程体系，并结合自身学科特色，努力把该课程打造成精品课程，更好地促进本科教学，为培养本科生服务。