新工科背景下现代检测技术教学改革与实践

郑树彬 彭乐乐 钟倩文 黄如艳

摘要：新工科背景下，为了培养具有工程实践应用能力的人才，文章主要从教学内容、授课模式和考核方式三个方面对现代检测技术课程进行教学改革与探索。文章分析总结课程的教学现状，结合城市轨道交通学院特点，对目前现状存在的问题提出了具体的改革措施。将这些措施应用于教学实践，提高学生工程实践应用能力。

关键词：新工科;现代检测技术;教学改革与实践

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）10-0195-02

一、引言

教育部提出新工科是新科技革命、新产业革命、新经济背景下的工程教育改革，迫切需要加快工程教育改革创新，培养工程实践能力强的“新工科”人才[1]，以满足未来新兴产业和新经济需要。新工科人才不仅要掌握必要的工程科学知识，还须具备处理工程问题的能力[2]，在新工科的背景下，本文契合工程教育改革的目标，对现代检测课程的教学内容、授课模式和考核形式进行改革与探索，培养学生工程实践应用能力，获得了良好的教学效果。

二、现代检测技术教学现状

現代检测技术是上海工程技术大学城市轨道交通学院针对交通运输专业研究生，结合轨道交通行业背景，运用现代检测技术与方法开设的一门具有鲜明行业背景的检测课程，总学时为32学时2个学分。该课程旨在培养轨道交通维护保障高级应用型人才，具备应用现代检测技术发现轨道交通问题并且解决该问题的能力，并能更好地服务于目前高速发展的轨道行业，这就要求学生掌握较为全面的该领域的相关检测方法及实践操作能力[3]。现代检测技术是一门对学生工程实践能力要求较高的课程，但是目前面临着如下几个主要问题。

1.教学内容丰富，知识点难度大：该课程包括频谱分析基础、传感器基础、机器视觉、图像处理、多传感器信息融合、无损检测和振动测试与分析等多模块跨学科的教学内容，涵盖的教学内容广泛，理论知识点多且难懂，其中囊括的模块都需要开设专门的课程详细讲解。如频谱分析基础的重难点为傅里叶变换的四种形式及应用、连续和离散信号处理方法，此模块的内容在本校的《数字信号处理》课程中都属于重难点内容[4]。且选择该课的学生具有不同的专业背景，部分学生甚至从未接触过该领域，基础相对较薄弱，学生不易在32学时内掌握课程教学内容。

2.教学方式单一，重理论轻实践：上课形式主要采用传统的“填鸭式”教学方式，教师讲解知识点，学生自行记录和理解的授课形式[5]。这种讲课方式可以方便教师有条理地将知识点传授给学生，但是学生参与度不高，降低听课效率。现代检测技术旨在培养工程应用能力强的人才，仅仅凭借这种纯理论教学方式无法培养学生分析和解决问题的能力，锻炼学生工程应用能力。

3.考核方法简单，考试压力大：现代检测技术多是采用传统的闭卷笔试方法，该方法主要考核学生对知识点的记忆和理解，对考生的要求仅仅局限于知识点的背诵和记忆，无法体现课程对学生应用能力培养的成效，并且学校对学生的培养教育成果主要参考成绩，学生为取得好成绩承受较大的压力，花费大量时间精力记忆知识点反而忽略了分析、解决问题和实际工程应用能力的培养。

三、改革的具体措施

新工科背景下，现代检测技术旨在培养学生分析、处理问题和实际工程应用能力，针对目前课程教学内容繁重，授课模式单一和考核方式简单的不足，提出了具体的改革措施。

1.知识点主次分明，引入案例教学：现代检测技术课程内容丰富，知识点抽象难懂，学生接受起来有一定难度，并且学生接触工程实际项目少，解决工程实际问题能力弱。应重点把握重难点知识，主次分明，以点带面地对学生进行教育，大大减少学生记忆知识点的工作量，为学生争取更多理解和实践的时间。大量引入教学案例[6]，通过对案例的讲解和分析，培养学生分析解决问题和实际工程应用的能力，更好地服务于城市轨道交通领域。另外，在分析案例的同时，穿插课程知识点，也可加深概念的理解。例如，在讲解分析载运工具的乘坐舒适性测试案例中，引导学生乘坐舒适性是关键，该指标与列车行速度和状态有关，利用频谱分析中的傅里叶变换可对运载工具的加速等进行分析，从而判断出乘坐舒适性的重要影响因素。

2.授课模式多元化，以项目为导向进行实践教学：现代检测技术教学团队根据不同的教学内容采用不同的授课形式，将传统教学模式、自主学习、翻转课堂[7，8]、小组讨论等多模式进行有机融合，形成了多元混合的授课风格[9]，提高学生参与度，充分调动学习积极性。例如，设定实际的轨道车辆振动测试项目，通过学生自主查找相关资料，分组讨论并制订相应的测试原理及方案，利用与上海申通地铁产学研合作机制，组织学生实地测试，最后将测试数据进行分析与对比，给出测试结果。团队通过与上海申通集团建立了合作机制，搭建产学研合作平台，使现代检测技术拥有企业实地考察机会，学生能以企业项目为导向，在项目研究中培养分析和解决问题的能力，锻炼工程应用能力。

3.注重过程评价，完善考核方式。教学团队摈弃了传统的以考试分数为主的考核评价指标，转变为注重过程的评价方式，包括学生作业完成质量和课程参与度，同时还注意选取能培养学生实际工程应用能力的考核内容。应用时下热门的检测手段以轨道交通可能产生的问题为作业，包括载运工具乘坐舒适性测试、振动测试与分析、轨道扣件图像处理和超声无损检测。学生参与度的评价主要参考项目的接触情况，包括项目初期的测试原理及方案设计、项目中期的实施过程以及项目后期的结果分析与总结。通过笔试的手段对课程知识点进行考查。综上所述，学生最后的考核成绩组成结构如下表所示。

四、结语

在“新工科”背景下，现代检测技术为培养出具有实际工程应用能力的学生采取了一系列的改革措施，包括引入大量教学案例，知识点主次分明，采用多元化授课模式，以项目为导向的实践教学，最后注重过程评价，完善考核方式。在实际教学过程中不断总结调整，学生的实际工程能力得到了提高，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]杨晓燕，梁丰，王仁芳，等.新工科教育中计算机应用型人才培养实践探索[J].计算机教育，2018，（5）：56-58.

[2]周应国，孙小梅.高等工程教育人才培养质量评价体系构建——国际专业认证背景下的思考[J].大学教育，2019，（05）：144-147.

[3]吴晓燕，谭维，邓钦文，李密，房琦，谭文发，张德.《现代检测技术》课程教学新探索[J].广东化工，2019，46（05）：242，247.

[4]王建卫.信号处理系列课程实验教学中计算思维能力培养[J].中国冶金教育，2019，（02）：75-77.

[5]张辉诚.工作坊改变“填鸭式”教学，我们需要做什么[J].当代教育家，2018，（08）：20-23.

[6]刘露，王延遐，许英姿.新工科模式下力学课程的教学改革[J].教育教学论坛，2019，（16）：86-87.

[7]许英姿，沈玉凤.基于翻转课堂的理论力学教学改革与实践[J].力学与实践，2015，（6）：737-740.

[8]许英姿，沈玉凤.基于“翻转课堂”理念的教学模式研究与实践[J].实验技术与管理，2015，（9）：173-175.

[9]劉露.基于信息化的材料力学混合式教学模式的实践[J].大学教育，2018，（1）：63-66.

The Reform and Exploration of Modern Detection Technology Course in the Emerging Engineering Education

ZHENG Shu-bin，PENG Le-le，ZHONG Qian-wen，HUANG Ru-yan

（Shanghai University of Engineering Science，Shanghai 201620，China）

Abstract：In order to train talents with ability of engineering practice and application，the paper reformed and explored the Modern Detection Technology course mainly from three aspects.There were teaching content，teaching methods and assessment methods.The paper analyzed the problems in the teaching situation of the course，combining with characteristics of the school of urban railway transportation，and proposed specific reform measures.It is applied to teaching practice to enhance students' engineering practice and application ability.

Key words：Emerging Engineering Education;"Modern Detection Technology;reform and exploration of teaching