检测与机器人传感器技术课程教学内涵式发展策略探究*

杜一君 刘娣 乔贵方 周磊

南京工程学院 南京 211167

0 引言

2022年政府工作报告提出“推进高等教育内涵式发展，优化高等教育布局”。高等教育内涵式发展是我国向高等教育强国发展的必然选择，也是人才强国的重要途径[1]。高等教育内涵式发展的提出表明了我国高等教育发展已经由以数量规模为考量进入以质量为特征的内涵发展新阶段，为我国高等教育今后发展道路和发展模式指明了方向[2]。

南京工程学院为深入贯彻党中央关于教育的重要论述，落实立德树人根本任务，鼓励教师积极参与教学研究与改革，推动教学研究和改革成果的交流与推广[3-6]。在这样的大背景下，检测与机器人传感器技术课程开展了教育内涵式发展策略的实践探究，以实现高等教育内涵式发展为目标，围绕推动“教学创新和培养一流人才”的教学理念，推动课堂教学改革，提升创新型与应用型人才培养质量。下面将具体介绍检测与机器人传感器技术课程的教学改革措施。

1 实践对象

南京工程学院自动化学院机器人工程专业本科生，机器人2019 级3 个班，实践时间为2021 至2022 第1 学年，教学学时为32 学时，其中理论学时占32 学时，实验学时为0，学分为2 学分。

2 教学改革

检测与机器人传感器技术课程是机器人工程专业的核心专业课，面向三年级本科生。课程教学采用线上、线下混合式教学模式，以线下课堂教学为主导，小组讨论、线上学习和课后作业相结合的混合式教学，充分利用网络资源，引导学生利用课程线上资源进行自主学习、复习、练习，把传统教学和网络教学有机结合起来。本学期该课程主要在大纲的修订、网络资源的完善、学习兴趣的培养、学习情况的检查、课程思政五个方面进行了教学改革。

2.1 修订检测与机器人传感器技术课程大纲

本学期完成检测与机器人传感器技术课程大纲修订工作，使大纲不仅符合OBE理念，同时融入思政教育、劳动教育确保课程育人目标达成，具体可参见南京工程学院自动化学院检测与机器人传感器技术课程大纲，表1 为课程大纲部分内容展示。

表1 修订检测与机器人传感器技术课程大纲部分内容

2.2 打破忽视网络学习资源的传统教学模式问题

以往的教学模式采用PPT+板书，缺少对网络学习资源的利用，导致学生缺乏自主学习与自我管理能力。

1）本学期完善线上自建课程资源：根据教学内容分配课程组教师录制教学视频任务，上传教学大纲、电子教材、PPT 讲义、自主学习材料、练习题、活动话题等资料。图1 为自建教学视频截图。

图1 检测与机器人传感器技术部分自建教学视频

2）鼓励学生课下充分利用网上教学资源，如《传感器与测试技术》（国防科技大学，主讲叶湘滨），进行自主学习。

2.3 打破教学中注重知识讲授，忽略学生学习兴趣和自学能力的培养问题

以往教学注重理论知识的传授，轻视动手实践能力，忽略学生学习动机的激发。

1）本学期通过生活中常见的检测系统，传感器的应用引入理论知识，通过对实际检测系统中传感器工作原理分析，激发学生的学习好奇心。例如，在讲解电阻应变式传感器时，先带领学生观看一段由日本AIST 公司生产的高级人形机器人正在搬运的视频，指出机器人握力传感器用的就是电阻应变式传感器，简要介绍一下它的工作原理，引起学生对本堂教学内容的兴趣和求知欲。

2）通过前沿新技术的介绍，激发学生对本领域科学研究的热情，培养学生以“技”报“国”的社会责任感。向学生介绍机器人大讲堂、Cver、新智元等技术类公众号刊登的科技报道，使学生了解当今技术发展动态，及时更新知识储备。

3）鼓励学生对某类机器人进行系统研究，锻炼学生查阅资料、筛选信息、分析和表述能力。表2 展示的是一次作业布置的内容。

表2 过程考核中作业布置的研究内容

2.4 改变学生学习情况检查、课堂问题反馈不及时问题

以往作业、习题布置在作业本上，学完一章后统一收齐批改。课下学生学习遇到问题一般都是留到下次上课才能问教师得到解答。这些都造成了问题的堆积，不能及时反馈。

本学期通过学习通相关功能查看每位学生随堂练习测试情况，讨论话题参与情况等，及时督促学生完成相应任务，督促方式采用QQ 群课堂点名形式和每周发布通知形式，提醒大家学习进度。

1）根据学习通作业题正确率统计，及时了解学生知识点掌握情况，上课时有重点和针对性地进行查漏补缺。

2）学生在学习过程中遇到不懂问题，可随时在QQ 群或者学习通留言提问，教师通过语音或文字进行解答，使学生问题能够得到及时反馈。

2.5 改变把政治教育寄托在政治课上，忽略专业课程职业道德和价值观的培养问题

以往的教学设计，教师仅考虑知识和技能的传授，并未深入挖掘课程背后的思政元素，使学生对职业岗位无认同感，对未来职业规划迷茫，产生碰到困难就想放弃的逃避心态。

本学期课程教学过程中加入思政元素，拓展课外资源加入科学家故事，机器人传感器技术发展历程，搜集诠释传感器制造重要性，突出课程学习必要性和彰显工匠精神的视频，如《大国工匠》《大国重器》等，提供网络观看平台供学生自主观看，全方位进行课程思政教育。

3 改革效果与反思

3.1 课程总体成绩分析

经过这学期的教学改革，机器人19 级检测与机器人传感器技术课程平均分为74.27 分，最高分为95 分，最低分为51 分，优、良、中、及格、不及格各分数段成绩分布如图2所示。从考核结果可以看出，成绩分布较合理，各档次学生均有分布，对学生学习效果的区分度明显，66.96%的学生处在中等及以上，课程目标总体达成度为0.743。相比较于机器人18 级课程目标总体达成度0.686，教学改革后机器人19 级达成度提高较大。此次授课的一些教学改革措施促进了学生成绩的提高，归结有：1）完善了线上教学资料，按照知识点随堂布置练习题，督促学生及时掌握所学知识点，及时发现问题，及时查漏补缺；2）加强对重点、难点知识讲解，课堂带领大家一起做练习，并及时讲解；3）考核制度进行了改革，增大了过程考核力度，注重学生实践能力、自主学习能力和创新能力的培养，提高了学生学习热情和动力。

图2 机器人19 级课程成绩分布图

3.2 课程调查问卷分析

检测与机器人传感器技术课程在教学任务完成后，为了总结和了解学生的学习效果，了解通过本课程学习后，学生的知识、能力是否得到提升，课程组设计了课程调查问卷，全卷12 道问题，包括学生对课程目标的了解程度，课程目标是否具有指导作用，考核的了解情况，怎样的考核方式更能促进课程目标的达成，学习中遇到的问题和解决途径，是否喜欢挑战性的课题任务，本课程的重、难点的理解和掌握情况评估，提高工程素养的途径，教学的建议等方面。该调查问卷旨在了解和把握该课程的课堂教学实施现状，为进一步深化课程教育教学改革，全面提升课程质量提供数据支撑。该调查问卷发放115 份，收回105 份，并对每个问题的回答情况进行了汇总分析。

图3 为调查报告第7 题关于学生对课程目标1达成情况的自我认识调查，图4 为学生的最终成绩对课程目标1 达程情况的真实反映。课程目标1 要求学生掌握检测技术的基本知识，检测系统的基本结构、功能和设计方法，误差理论，培养学生能够运用相关专业原理，建立系统模型，分析和解决复杂工程问题的能力。

图3 关于调查报告第7 题的调查情况截图

图4 机器人19 级学生课程目标1 达成情况分布图

问卷统计结果有81.9%的学生认为对课程目标1 能够较好达到，有16.2%的学生认为能够基本达到课程目标1，有1.9%的学生认为勉强达到课程目标1。从实际考核结果来看，19 级年级课程目标1 的达成度为76.4%，学生对自己学习情况的认知基本清楚，通过分布图4 发现有少部分学生课程目标1 的能力没有达成，分析原因如下：这部分知识点比较多，概念抽象容易混淆，学生对检测系统的分析和设计能力还需要加强培养，多练习有助于理解。

3.3 采取的改进措施

通过对考核结果和问卷调查的分析，我们在今后的教学工作中可以采取以下改进措施。

1）本课程将继续采用线上、线下混合式教学，运用讨论式、探究式、任务驱动式和案例式等多元化教学方法，提高教学效果，激发学生学习兴趣。

2）为了加强学生对机器人传感器的直观认识，增加带领学生参观自动化学院机器人创新实验室环节，对学院引进的机器人设备进行简要介绍，让学生进行实际操作，培养学生动手能力和理论联系实际的能力。

3）加强培养学生表述、搜索资料、提炼、总结、制作PPT 和撰写报告能力，按照机器人的不同应用场景（如：工业、农业、医疗、军用、服务、仿生机器人等）分小组就所选择课题进行讨论、汇报。

4）鼓励学生积极参加科创项目研究，让学生真正达到“做中学”，以此培养学生以“技”报“国”的社会责任感和良好的职业道德。

4 结束语

教育是国之大计，党之大计。本次检测与机器人传感器技术课程的教学改革以实现高等教育内涵式发展为目标。通过本课程学习，使学生能够构建完整的监测技术和工业机器人传感器技术知识体系。本次教学改革注重知识的建构性、学习者的主导性与学习的互动性，引导学生创造性地运用知识，自主发现问题、研究问题和解决问题，培养学生社会责任感和爱国主义情怀，为毕业后从事相关工程技术工作和科学研究奠定必要的技术基础和职业素养。