新工科背景下“传感器与测试技术”课程教学创新探究

摘"要：在新工科背景下，“传感器与测试技术”课程教学创新旨在改变我国传统“传感器与测试技术”课程采用纯理论知识的讲述，忽视培养学生思政深度和动手能力的现状。课程在“大思政”视域下坚持立德树人、守正创新，帮助学生形成宽广全面的世界观，培养他们的文化自信和民族自豪感，厚植家国情怀。课程采用基于在线开放课程的混合式教学模式，立足中国国情，呈现传感器与测试技术知识，结合在线开放课程和智慧教学工具，重塑课程教学模式并构建全新的课程考核方式。

关键词：新工科；大思政；测试技术；混合式；创新

新工科概念的提出对高等工程教育提出了新的要求，即培养具有创新精神和实践能力的复合型工程技术人才［12］。新工科注重培养学生的创新思维、跨学科融合、解决复杂问题、适应新经济发展需求、创新能力和合作精神等方面的能力［34］。新工科是一种新的工程教育理念和模式，旨在培养适应未来技术和产业发展的高素质复合型工程技术人才［5］。在新工科背景下，改进教学方案对于培养适应未来技术和产业发展的高素质复合型工程技术人才具有重要意义。

“传感器与测试技术”课程是郑州科技学院机械工程学院机械设计制造及其自动化、机械电子工程、智能制造工程等专业的一门既有系统理论又有较强实践性的核心专业课程，它涵盖了测试系统的基本特性、传感器的原理与应用、虚拟仪器测试系统的设计、信号的处理与分析等方面的知识。随着科技的不断发展，传统的“传感器与测试技术”课程教学方式已经难以满足学生的需求，且存在与前沿技术研究脱节、解决工程实际问题能力弱等问题。因此，本文旨在探究新工科背景下“传感器与测试技术”课程的教学创新，以提高学生的工程实践能力、创新能力和综合素质，培养具有创新思维和实践能力的复合型工程技术人才。

1"创新教学方法

在“传感器与测试技术”课程的教学过程之中，主要采取了如下创新的教学方法。

1.1"理实一体的教学方法

在“传感器与测试技术”课程理论知识教学的基础上，增加了动手实践技能活动，让学生亲自动手独立完成传感器数据采集的设计、接线和调试等。这种方法有助于学生更好地理解“传感器与测试技术”的理论知识，增强学生的实践动手能力和分析解决问题的能力。通过实践技能环节，学生可以深入了解传感器的原理和特点，提高其对抽象理论知识的理解程度。

1.2"引入虚拟仿真技术的教学方法

利用虚拟仿真软件模拟传感器的工作原理和测试过程，让学生通过模拟实验深入理解传感器的性能和特点。这种方法节省了实验成本，提高了实验效率，同时激发了学生的学习兴趣。通过虚拟仿真软件，学生可以在计算机上模拟传感器的测试过程，更好地理解传感器的工作原理和性能。下图所示为通过虚拟仿真软件模拟应变式传感器的工作原理。

应变式传感器虚拟仿真图

1.3"翻转课堂的教学方法

翻转课堂是将传统满堂灌的教学模式翻转过来的一种新型教学模式［67］。在“传感器与测试技术”课程的教学中引入了翻转课堂的教学模式，在课前让学生通过教学资料或在线视频进行知识点的预习，课堂中开展小组讨论和深入讲解，指引学生主动学习和思考，这种方法能够有效提高当代大学生的主动自学能力和学习动力。通过翻转课堂的教学方法，学生能够在课前主动自我预习知识点，并在课堂中进行深入讨论和交流，一方面增强了学生的自主学习能力和学习效果，另一方面也提高了学生的分析问题与解决问题的能力。

1.4"案例教学方法

通过引入基于传感器的数据采集与控制项目实例，让学生掌握传感器在实际项目工程中的应用，激发学生的学习兴趣和提高学习效果。

1.5"在线教学平台

利用在线教学平台，给学生提供丰富多彩的在线教学学习内容，包括问题解答、线上虚拟实验室、在线视频课程等。这些丰富的内容资源能够根据学生的兴趣与需求进行个性化推荐，帮助学生更好地掌握“传感器与测试技术”课程相关的知识。

通过在线教学平台，可以实施互动式教学。例如，可以通过在线讨论区、实时聊天工具、视频会议等方式，鼓励学生参与讨论、分享观点、解决问题。这种教学方式可以激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效果。

1.6"混合式教学模式

混合式教学模式是一种将传统教学方式的优势和网络化教学的优势结合起来的教学模式［89］。在混合式教学模式中，教师可以借助在线教学平台，让学生通过线上预习、复习、讨论交流等，再结合线下课堂讲解、小组讨论、实验实训等方式，使学生更好地掌握知识和技能。例如，通过在线学习平台能够进行上课签到点名，与线下课堂点名相比可以大大减少点名时间；通过结合在线学习平台可以在线下课堂中进行随堂小测验等。

线下面对面教学和线上教学相结合的混合式教学模式能够充分发挥线上线下两者的优点，一方面能够提供线下面对面的指导与互动，另一方面能够提供丰富便捷的线上学习资源和学习体验。

1.7"创新考核方式

改变传统的以理论考试成绩和平时综合表现成绩为主的考核方式，增加并提高实践技能考核所占的比例，重视学生分析问题与解决问题的能力和动手实际操作的能力。通过创新考核方式，能够全面评估学生的分析问题与解决问题的能力和动手实际操作的能力，提高了学生的学习效果和综合素质。

2"课程思政的融入

将思政元素融入“传感器与测试技术”课程的教学中，是一个富有意义且具有创新的教学尝试。一方面，能够使学生更加全面地理解所学课程的内容；另一方面，也能帮助激发学生的使命感、无私奉献精神、民族自豪感等。

2.1"强调科技的社会责任

在介绍传感器和测试技术的基本概念和应用时，通过引入当前社会中相关的热点问题，比如环境保护、公共安全、医疗健康等，让学生了解到传感器和测试技术在这些领域中的重要作用，并意识到自己作为未来工程师和技术人员的社会责任。

2.2"培养严谨的科学态度

在讲解传感器和测试技术的原理和应用时，通过引入科学实验的基本原则和方法，比如控制变量、重复实验、数据分析和解读等，让学生了解到科学实验的严谨性和复杂性，从而培养他们严谨的科学态度。

2.3"注重实践和反思

通过组织学生进行传感器和测试技术的实验，让其亲身体验到科学实验的乐趣和挑战。同时，在实验过程中，通过引导学生反思实验过程中的问题，比如实验设计是否合理、数据分析是否准确、结论是否可靠等，从而培养学生的批判性思维和解决问题的能力。此外，实践技能教学也是“传感器与测试技术”课程中十分重要的环节，需要坚持和人才培养方案、目标、就业竞争力紧密结合起来，通过动手实践来加深学生对传感器原理、结构、功能和作用的理解。在大思政背景下，根据“传感器与测试技术”课程的本身特点，将思政元素巧妙地融入“传感器与测试技术”课程的教学中，且加强思政理念、科技强国和创新实践精神的培养。

2.4"强化职业道德和伦理

在讲解传感器和测试技术的应用时，可以引入相关的职业道德和伦理准则，比如尊重他人隐私、保护环境、遵守法律法规等。让学生了解到作为未来的工程师和技术人员，他们需要承担起相应的社会责任，遵守职业道德和法律法规。

2.5"结合案例分析

通过引入一些真实的案例，比如传感器故障导致的安全事故、测试数据失真等，让学生了解到传感器和测试技术在这些案例中所起的作用，同时引导他们分析这些案例背后的原因和教训，从而加深对课程内容的理解。

通过以上方法，“传感器与测试技术”课程的思政元素可以更好地融入教学之中，不仅可以帮助学生更好地掌握课程内容，还可以培养他们的职业道德和社会责任感。

3"站在学术前沿创新课程内容

学术科研引领“传感器与测试技术”的教学是指将最新的科研成果和趋势融入课程教学中，以培养学生的创新意识和能力，提高他们的研究水平和素养。

3.1"引导学生参与科研项目

鼓励引导学生申请参加大学生创新创业项目或参与到教师立项的科研项目中来，使学生亲身经历科研的挑战和过程，从而锻炼与培养他们的科研实践能力和创新意识。

3.2"引入最新的科研成果和趋势

在“传感器与测试技术”课程中介绍与课程相关的最新的科研成果与趋势，包括先进测试方法、新型传感器技术等，让学生了解科研学术前沿的进展和研究动态。

3.3"强调研究方法和技能的培养

在课程的教学过程中引入研究方法和技能的培养，如科技论文写作、传感器数据采集、数据处理与分析等。通过案例分析和实践操作，学生可以掌握相关的方法和技能。

3.4"安排学术讲座和研讨会

定期举办学术研讨会和讲座，邀请领域行业内的专家学者分享交流最新的科研成果和发展趋势，使学生了解学术前沿的发展动态。同时，也可以安排学生进行学术交流，分享他们的项目经验、比赛获奖经验和研究成果，从而提高他们的交流合作能力。

实施以上措施能够有效地将科研学术成果和动态趋势融入“传感器与测试技术”课程的教学中，培养学生的创新创业精神和意识，提高他们的综合素养和学术水平，从而实现科研促进教学的发展。同时也能够促进教师自身的专业素养和科研教学水平的提高。

4"创新教学的成效

通过采取创新的教学方法，主要取得了以下成效。

4.1"提高了教学质量

通过理论与实践相结合、虚拟仿真技术的引入和翻转课堂等教学方法，学生能更好地理解和掌握“传感器与测试技术”的知识，提高了教学质量。

4.2"增强了学生学习动力

创新的教学方法使学习过程更加有趣和有挑战性，激发了学生的学习热情和动力。学生们积极参与实验、讨论和实践活动，形成了良好的学习氛围。

4.3"促进了教师教学能力提升

由于实施这些创新的教学方法，教师需要不断学习新技术、新方法，这在无形中提高了教师的教学能力和水平。

4.4"提升了学生综合素质

通过创新考核方式，发现学生的分析问题、解决问题的能力和动手实际操作能力得到了明显提高，这表明所采取的创新教学方法对提高学生的综合素质有很大帮助。

4.5"推动了学科专业发展

创新教学方法的应用与实践在一定程度上推动了机械工程学科专业的发展。通过持续采用新的教学方法、技术、理念，可以更好地提高教学效果，同时也能推动学科专业的发展建设。

结语

通过在“传感器与测试技术”课程教学中采取创新的教学方法，取得了明显的教学成效。这些成效具体包括提高了教学质量，增强了学生学习动力，促进了教师教学能力提升，提升了学生综合素质，推动了学科专业发展。取得的成效表明，所采取的创新教学方法是显著有效的，而且可以为学生的发展与学习提供更好的支持。未来我们将持续不断地创新和探索教学方法，以充分地满足学生的发展和需求。

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基金项目：郑州科技学院重点教改项目（2022JGZD"03）;河南省教育厅高等学校重点科研项目（25B460017、23B480003、23B460011、23B460012）;河南省科技攻关计划项目（242102240005）

作者简介：郝振兴（1987—"），男，汉族，河南新乡人，硕士研究生，工程师，副教授，主要从事机电液一体化系统设计及储能管理系统方面的教学和科研工作。