面向创新人才培养的测控实习教学改革探索

黄宝娟 张育林 王娜 王明伟 李铭

摘 要：以现代工程教育理念为指导，以培养创新人才为目标，改革教学内容、教学方法、考核方式。设计了多层次的教学模块，使学生得到了全面的训练;采取问题驱动教学法，激发了学生的探究精神，同时使学生的创造性得到充分的发挥;采用以学生为主的启发式教学、自主式学习过程，培养了学生的创新意识和团队精神;综合考核方式提高了学生训练的积极性和参与度，鼓励了他们的探索精神。

关键词：现代工程教育 创新人才 测控实习 教学改革

创新型人才是国家发展、社会进步的重要资源，实践教学是创新素质培养的重要组成部分， 是培养学生动手实践能力和创新能力的重要环节。为使实践教学在创新人才培养中发挥更好作用，以现代工程教育理念为指导，以培养创新人才为目标，积极进行实践教学改革探索，继续深化课程内容建设，引进更先进的创新人才教学理念，推进课程教学综合改革，不断增强创新人才的培养能力。

测量与控制基础实习（简称测控实习）是西安交通大学实践教学中心三大实习之一，其目的是在学校各工科专业中普及测量与控制的基本知识、基本技能，着重培养学生的自主学习能力、发现问题、分析问题和解决问题的能力以及创新能力。在测控实习教学改革中，以现代工程教育理念为指导，以提升学生动手能力、探索能力、创新能力为培养目标，注重解决工程问题和贴近实际应用，针对教学内容、教学方法、考核方式进行了探索与实践，提高了学生的工程实践能力和创新能力，取得了良好的教学效果。

一、构建多层次的教学模块

结合学校各学院的专业设置、开设的课程及工程教育实际，以工程应用为导向，选取能反映测控技术又与社会生产生活密切相关的项目构建多个层次、多个教学模块，既突出各工科专业的共性，又要考虑不同专业不同层次的需求，体现学科交叉与学生兴趣。训练内容设有不同层次，既有对基本操作、基本技能进行强化训练的内容，又有对学生知识的综合运用能力进行训练的内容，还有为学有余力的学生设计的拓展训练内容。基础训练是让学生将所学知识再现性的重复运用，目的在于加深记忆，形成熟练技能和技巧;综合训练是要求学生将学到的知识融会贯通，综合应用，解决实际问题;拓展训练进一步训练学生的探索能力和创新能力。

在测控实习课程中，涉及到机械结构、电路、传感器、计算机与控制技术等多个学科，引导经过测控课程体系训练的学生参加各类综合性的比赛与项目，如全国大学生机械创新设计大赛、机器人大赛、挑战杯等。在实践中充分发挥测控实习所培养的各种能力，进一步培养学生的创新精神和实践能力。

二、采用问题驱动教学法，开展启发式教学

“问题驱动教学法”是一种建立在构建主义学习理论基础上的教学法，学生的学习活动与问题相结合，以探索问题来引导和维持学生的学习兴趣与动机。

启发式教学是通过在教学中适当设置问题，引导学生积极主动思考，从而提高学生的学习兴趣和主动性。教师在实施启发式教学的过程中要充分尊重学生的主体地位，认真考虑学生的认知特性，密切注意学生的思维活动，做到实時启发。由于新旧知识的不同特点，一般来说，学生对新知识感兴趣，理解比较困难;但对旧知识比较熟悉。因此教师在引入新知识时，应在新旧知识的连接处设置问题情境，使学生对新知识产生学习兴趣。这样不仅复习巩固旧知识，学生也更易理解与掌握新知识。

测控实习以学生熟悉的生活和常见的系统为例，根据教学要求和学生实际，有目的、有计划地提出问题，引起学生的好奇，启发学生思考，引导学生将已有的知识和经验与新问题联系起来，经过积极思考得出结论，从而获得新知识。在教学过程中老师以问题引出新知识，且问题的设计由易到难、层层递进;学生带着问题学习，拥有学习的主动权。随着一个个问题的解决，学生获得了满足感和成就感，从而激发了他们的求知欲望。

例如，在传感器部分，给学生介绍了一种光电对管+码盘构成的码盘式转速传感器。在学生实际操作时，先引导学生搭建电路，观察光电对管分别在遮光、通光时集电极输出电平的情况。然后再让学生将自己搭建的电路用转动的码盘来实现遮光和通光动作，用示波器再观察输出，这时，学生看到的是一个脉冲序列，然后，再提示学生结合三极管的特性来分析看到的现象，并请学生分析观察到的脉冲的频率与码盘转速的关系，这时，学生便悟出，可以通过测量脉冲序列的频率进而测到转速的大小。最后，再给学生留下问题，电脑便于采集的是电压信号，那么，怎样将与转速有对应关系的频率信号转换成便于采集的电压信号呢？这样，留给学生思考，引起学生对下一次课程的期待。学生在掌握基本技能的基础上，随着实验过程的推进，提高学习兴趣、增强求知欲、强化好奇心，从而激发创新意识。

三、突出学生的主体地位，培养学生探究精神

在学生进行操作训练时，要求学生以小组为单位，分训练项目进行组员任务分配，充分调动学生学习的主动性和积极性，在此过程中，老师积极引导学生，要求他们不仅知道“应该怎么做”，而且知道“为什么这么做”，并启发他们思考“还能怎么做”。在训练中，鼓励学生在规范操作的条件下，去接触、摸索、调试和使用仪器设备，不怕出问题、“捅娄子”。在测量系统综合训练中，鼓励学生利用自己所学的知识设计电路，而不仅仅利用我们所讲的电路;在调试系统时，如果学生遇到问题，老师根据故障现象给予适当提示，让学生积极思考、分析确定故障可能发生的范围，鼓励学生自己查出故障所在，而不是代替学生查出故障。只有“逼”学生自己动手，学生才敢于动手、善于实践，真正熟悉、掌握教学所要求的东西。这十分有利于学生独立动手意识和能力的培养，激发他们的探究精神，同时使学生的创造自由度得到充分的发挥。

每个人的思路、想法不尽相同，老师引导他们进行讨论和交流，并适当地给予点评和鼓励，使他们相互取长补短，培养学生诸如沟通、交流、角色转换、任务分工、团队协作等人际交流技能。这种教学方法使小组每个成员不但期望自己的伙伴努力，而且自己也会加倍努力。它大大刺激了学生的学习积极性，同时培养了他们的创新精神和合作意识。

四、建立综合考核方式，注重学习过程考查和学生能力评价

传统考核方式重结果、轻过程，因此造成学生在实习训练中急于得到结果，若中途遇到问题或故障，便显得急躁，不利于学生分析问题、解决问题能力的培养。在测控实习教学改革中，考核导向以培养技能、知识和素养相结合为重，对学生进行考核时在重结果的同时更重过程。

考核评价指标主要包含工程能力考核和工程素养考核两个维度，考核的内容包括项目完成度、问题发现与解决、完成质量、创新性、操作的规范性、参与度、出勤情况等。设置创新性考核指标是指对实践项目有创新性的思考和功能补充，做出非常好的结果的学生有奖励分值，以鼓励学生在完成项目基本功能的基础上，积极发散思维，激发学生的创新能力。

结语

基于现代工程教育理念，面向创新人才培养，对测控实习课程进行了改革和实践。构建了多层次的训练模块，在教学中以问题引导学生积极思考，激发了学生学习兴趣，提高了学生综合运用所学知识的能力和动手实践的能力;以学生为主的启发式教学、自主式学习过程、小组成员合作完成训练的方式，极大锻炼了学生的沟通能力、任务分配与管理能力以及团队协作意识，培养了学生的创新意识和团队精神。综合考核方式提高了学生训练的积极性和参与度，鼓励了他们的探索精神。学生的工程实践能力和创新能力普遍得到了提高，学生在各种大赛中多次得奖，教学改革取得了良好的效果。

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作者简介

黄宝娟（1968—），女，汉族，陕西西安，博士，高级工程师，主要从事本科生实践教学和学生科技活动指导工作。