汽車傳感器與測試技術課程優化

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摘要：“新經濟”的發展要求工程技術人員必須具備更高的創新能力。加快“新工科”建設，培養大批工程技術創新人才因而成了當務之急。文章以汽車傳感器與測試技術課程為例，以注重學生創新能力培養與創新思維訓練為核心，探索通過實施研究型教學，更新教學內容、增加設計性訓練、改進教學方法及完善考核方式，全面改造優化該課程，為培養學生的創新創業能力及跨界整合能力，建設一批體現產業和技術最新發展的核心課程提供一定的參考和依據。

關鍵詞：新工科；汽車傳感器與測試技術；研究型教學；課程優化

引言

“新經濟”與以傳統工業為支柱產業、以自然資源為主要依托的傳統經濟不同，它以高新技術產業為支柱，以智力資源為主要依托。因此，“新經濟”的快速發展需要大批能夠適應、甚至引領未來工程需求的工程技術創新人才作支撐[1]。為了滿足“新經濟”的發展需求，教育部適時推出了“新工科”計劃，其主要內容被歸納為“五個新”，即工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系[2]。在積極推進“新工科”建設的過程中，地方高校需要結合學校轉型發展目標任務，建設一批能夠體現產業和技術最新發展的核心課程，進而培養具有創新能力與創新思維的工程技術人才[3]。但在傳統教育中，教學模式往往以知識獲取為核心，而忽略了對學生創新能力與創新思維的培養。研究型教學是一種新型教學模式。它有別于傳統教學“以教師為中心”、“學生被動接受”的教學模式，強調以知識教育為依托，以能力培養為主要內容，將學習、研究、實踐三者有機地結合，引導學生創造性地運用知識和能力，自主發現問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養能力和鍛煉思維[4]。研究型教學模式與當前“新工科”建設對人才培養的要求相適宜，探索并實施研究型教學，進而更新教學內容，增加設計性訓練，改進教學方法，完善考核方式，對專業課程進行改造優化已勢在必行。汽車傳感器與測試技術是汽車類專業（車輛工程、汽車服務工程等）的核心基礎課程，課程內容涉及信息技術、微電子、光學、聲學、精密機械、材料科學等多方面專業基礎知識，是一門典型的多學科交叉課程，技術性、實踐性均較強。且隨著汽車產業的飛速發展，汽車傳感器與測試技術的新知識、新內容也在不斷涌現。對該課程的改造優化，對于探索如何培養學生的創新創業能力及跨界整合能力，建設一批體現產業和技術最新發展的核心課程，具有重要的借鑒意義。鑒于以上分析，本文以汽車傳感器與測試技術課程為例，以注重學生創新能力培養與創新思維訓練為核心，通過建立研究型教學模式，更新教學內容，增加設計性訓練，改進教學方法，完善考核方式，對該課程進行改造優化，為滿足“新工科”發展需求，建設一批體現產業和技術最新發展的核心課程提供一定的參考和依據。

一、課程特點及教學中存在的問題

汽車傳感器與測試技術課程的主要內容包括測試系統和汽車傳感器兩部分，其中測試系統部分主要講授的內容有：測試技術的內容與任務、一般測試系統的組成、信號的描述及分析、測試系統的動靜態特性、典型測試系統的動態特性分析、信號失真及其實現不失真的條件、信號調理與記錄。這部分內容涉及的理論知識及相關公式推導較多，由于理論知識不能得到直觀的體現，學生學習較為吃力。而汽車傳感器部分主要講授的內容包括電阻式傳感器、變磁阻式傳感器、電容式傳感器等常用傳感器的結構和工作原理及其在汽車中的應用，并簡單介紹一些新型傳感器。這部分內容知識點冗多繁雜，且更新較快，有限的教學時間中難以全部兼顧[5]。汽車傳感器與測試技術典型的課程特點對教師教學提出了極高的要求。結合本人在授課過程中的體會，目前汽車傳感器與測試技術課程教學主要存在以下幾個方面的問題。

（一）教材內容相對滯后

近年來，隨著人們對汽車舒適化、智能化水平的要求不斷提高，汽車傳感器與測試技術也在高度發展。但由于教材的編寫、出版均需要一定的時間，現有的教材內容不可避免的滯后于這些技術發展，影響了學生對最新技術進展的掌握，也為其日后的工作帶來不便。如何立足于教材內容，在基礎理論教學中融入學科前沿研究熱點，從而實現對教學內容的實時更新，培養學生的科研興趣與創新能力，提高教學質量，是汽車傳感器與測試技術這門課程的教學過程中應當著重考慮的問題之一。

（二）設計性訓練較為缺乏

目前的汽車傳感器與測試技術的課程教學中，對學生進行設計性訓練的內容較為缺乏。理論教學集中于對基礎概念、理論及公式的講解，過于強調知識傳授而忽略了學生對其背后更深層次的物理涵義的理解，對理論起源、公式推導過程的掌握。學生被動接受“填鴨式”教學，死記硬背老師傳授的現成結果，擯棄自主思考，往往知其然而不知其所以然，缺乏學習的興趣和主動性。實踐教學環節多為驗證性實驗，教學內容過于集中于對實驗操作步驟的講解，對實驗內容及實驗設計方案的講解不夠深入，學生機械式完成操作過程，難以有效訓練學生的實踐創新能力。

（三）教學方法過于單一

傳統的汽車傳感器與測試技術課程還主要采取以教師為中心，以板書加PPT的形式對教材進行講解的教學方法，課堂完全由教師主宰。這種教學方法能幫助教師在面對大量學生的時候有效控制整個課堂，掌握教學進度，但學生參與度較小，極易形成注入式教學。雖然教學過程中學生也可以提問的方式與教師進行交流，但大部分學生還是缺乏提問的意識與勇氣，整個教學過程中依然以單向交流為主，雙向交流極少。學生缺乏學習的興趣，上課過程中玩手機的現象較為普遍，且屢禁不止。

（四）考核方式未能體現學生的綜合能力

作為一門典型的考試課，汽車傳感器與測試技術課程的成績評定把知識的接受多少及掌握程度作為衡量學生成績的唯一標準。不管是期末考試還是平時測試，學生都只需重視對已有知識的機械掌握就可獲取高分，無需考慮創造與創新，更談不上學生創造與創新的意識的考核。且部分學生自認記憶力較好，平時不認真學習，考前集中突擊，形成了為考試而學習的不良氛圍。為了保證教學效果，提升教學質量，有必要建立多元化和全程化的考核方式。

二、課程的改進優化建議

針對汽車傳感器與測試技術課程的典型特點及目前教學過程中所存在的問題，本文對該課程的改進優化提出了以下幾點建議。

（一）更新教學內容

面對汽車傳感器與測試技術發展較快，教材內容不可避免的滯后于該領域的技術發展現狀，在教學過程中應當立足于教材內容，但不拘泥于教材內容，在基礎理論教學中融入學科前沿研究熱點，從而實現對教學內容的實時更新。如在講解輪速傳感器時，教材內容中只涉及到較為傳統的幾類，如電磁式、霍爾效應式和變磁阻式，教師可在講解完這幾類傳統輪速傳感器后引入介紹較為先進的輪速傳感器如半導體磁性晶體管傳感器，通過介紹其相對于傳統傳感器的優點，如半導體磁性晶體管傳感器的靈敏度比霍爾效應式傳感器高100倍，且成本較低，引發學生對其的學習興趣。受教學時間的限制，教師可不必對其結構及工作原理進行全面細致的講解，在引發學生對這類傳感器的興趣后，可以選擇讓學生自主學習其結構原理，通過對比傳統類型的車速傳感器，找出其性能優異的原因。自主學習既可以課后作業的形式讓學生自主獨立完成，也可以小組討論的形式激發學生思維的互動。在這整個過程中，學生的科研興趣和創新能力可得到有效培養。此外，隨著世界環境污染和能源危機的不斷加劇，新能源汽車得到了快速發展，我國目前正值新能源汽車的大力推廣時期。新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車[6]。目前所發展的新能源汽車主要包括純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車、氫發動機汽車等。新能源汽車結構與傳統汽車相比有較為明顯的變化，內部所用傳感器也有所不同。在教學中，在對傳統燃油汽車用傳感器進行介紹的基礎上，應當補充對新能源汽車用傳感器的介紹，如動力電池管理系統中用于采集各電芯工作情況的電壓傳感器、電流傳感器等，幫助學生掌握最新技術進展，滿足日后的工作需求。

（二）增加設計性訓練

設計性訓練是培養學生創新能力與創新思維最為有效的方式。在理論教學環節，教師可采用啟發式教學的方式在教學過程中主動設問，啟發學生思考，進而引導學生提出問題、研究問題和解決問題，帶領學生親歷課題探究過程。如在講解重要公式時，教師可先鋪墊有趣的歷史背景，展現相關工程實際問題，激發學生學習興趣，引導學生積極思考問題解決方案；在重現公式提出者的解決思路中，幫助學生開拓思維，掌握解決工程實際問題的方法；在引導學生思考公式的物理意義及適用范圍中，幫助學生深入理解該公式的內在涵義，讓學生不僅僅是機械記取結果，而是知其然并知其所以然。在實踐教學環節，可減少驗證性實驗，增加設計性實驗。在設計性實驗的安排中，首先應當注重選題得當，題目來源優選于工程實際或科研課題，且應具有針對性和典型性；其次應當設置適當條件，有目的地引導學生進行相關訓練，否則只給出題目，全由學生隨意發揮，雖一定程度上更加深入的解放了學生思維，但對學生實踐能力的訓練難以有效把控；最后在實驗報告的撰寫中，應當注重教授學生科學的數據處理方法，培養學生的數據分析能力及對實驗中所遇到的問題和觀察到的現象進行記錄分析的能力。設計性訓練的增加，對于培養學生的創新能力和創新思維，具有重要意義。

（三）改進教學方法

要激發學生的學習興趣，突出學生在教學中的主體地位，引導學生自覺地參加到教學活動中去，培養學生的創新意識與創新能力，就要突破教師講授為主的傳統教學方法，積極采用啟發式、對話式、探討式等教學方法，建立研究型教學模式。但這并不意味著基礎理論知識的講授就不必要。應當明確，傳授知識是實施研究型教學模式的前提和基礎。只是在基礎理論知識的講授過程中，教師應當注重將基礎理論知識與工程實踐背景相結合，從某個具體的工程問題出發引出基礎理論知識的應用價值，激發學生學習的興趣；在基礎理論知識的講授中與學生進行良好的互動，鼓勵學生對有疑問的地方積極提問；最后給出新的工程問題讓學生嘗試利用所學知識解決或讓學生舉一反三提出所學理論知識可以應用的領域。這樣整個學習過程從工程實踐中來，到工程實踐中去，不僅提高了學生對基礎理論知識的學習興趣，而且可以有效訓練學生的實踐創新能力。在研究型教學模式的實施中，自主式、對話式、討論式等教學方法是主要的教學方法，這些教學方法都離不開學生的積極參與。因此，教師應當充分調動學生全身心的投入到知識獲取與運用的參與性實踐活動中，這就要求教師在教學過程中能夠創造一個輕松愉快的學習氛圍，積極鼓勵學生發現世界探索世界，培養學生敢想敢問敢做的精神。此外，隨著互聯網+課堂教學模式概念的引入和各類信息化手段的廣泛使用，在線下教育的基礎上，教師還可借助以MOOC為代表的網絡教學平臺開展線上線下相結合的教學活動[8]。教師可以將教學視頻和相關教學資源如教科書、輔助教學軟件、課后輔導資料等放在互聯網上，學生通過手機上網功能，可以充分利用課前時間隨時隨地自主進行在線課程學習，學習中所遇到的問題既可以在線上向老師提問，也可以在之后的線下教學活動中與老師進行面對面的討論交流。教師可以通過移動終端對學生問題進行答疑，并進行作業推送、批改及實時評價反饋。發展線上線下相結合的教學方式，基于在線課程實現從“傳授范式”到“學習范式”的轉型，從而幫助學生通過線上教學資源實現自助式學習，可以充分體現學生學習的主體地位，有效提高教學質量[7]。

（四）完善課程考核方式

在研究型教學模式中，知識的接受多少及掌握程度不應是衡量學生成績的唯一標準，學生的創新能力與創新思維應當在成績評定中得到合理體現。結合汽車傳感器與測試技術這門課的課程特點，可采取“N+1”的考核模式，考核的總成績分布如下：平時成績占總成績的10%；課后作業占總成績的10%；實驗成績占總成績的15%；小課題占總成績的15%；過程性考核占總成績的10%；期末考試成績占總成績的40%。其中平時成績由學生的上課出勤率及課堂回答問題、小組互動的參與程度綜合評定，借此可一定程度上達到鼓勵學生積極參與到教學活動中的效果。課后作業包括對汽車傳感器與測試技術領域最新技術進展的跟蹤調研，從而彌補課堂教學時間的不足，教材內容滯后的缺點。實驗成績中綜合體現實踐操作能力、方案設計能力、數據分析能力及實驗現象的觀察分析能力，對于學生在其中體現的創造性思維應當予以適當分數獎勵。小課題的命題來源于工程實際或科研項目，可給出5-10個題目，由學生自主選題，5人一組進行分工合作，提交的課題報告中應當注明五人的分工方式，通過小組合作培養學生的協作意識與溝通能力。過程性考核及期末考試均采用閉卷形式，題型應包括基礎概念題、計算題及設計題，其中基礎概念題包括選擇題、簡答題及論述題，題目中重點考察學生對這些基礎概念的物理意義、應用范圍等內在涵義的理解，比重占總成績的百分之六十；計算題內容涵蓋工程問題計算及理論公式推導兩個方面，比重占總成績的百分之二十；設計題可讓學生針對具體的工程問題給出解決方案或針對現有的傳感器存在的問題對其進行改進，比重占總成績的百分之二十。采用“N+1”的多元考核模式，在對學生基礎理論知識掌握程度進行考察的同時，考核結果也合理體現了學生的創新能力與創新思維，從而激發學生創新與創造的意識。

三、結束語

積極推進“新工科”建設，培養大批工程技術創新人才，是“新經濟”發展的迫切要求。本文以汽車傳感器與測試技術課程為例，對課程進行全面改造優化，通過在基礎理論教學中融入學科前沿研究熱點來實現教學內容的實時更新；通過在理論教學與實踐教學環節中帶領學生提出問題、分析問題和解決問題來增加設計性訓練；通過突破傳統的講授式教學方式，積極引入自主式、對話式、探討式等教學方式來建立研究型教學模式；通過多元考核模式全面考察學生對基礎理論知識的掌握程度及創新能力與創新思維。對該課程的改造優化，可為培養學生的創新創業能力及跨界整合能力，建設一批體現產業和技術最新發展的核心課程，提供一定的參考和依據。

參考文獻：

[1]李國杰，徐志偉.從信息技術的發展態勢看新經濟[J].中國科學院院刊，2017，32（3）：233-238.

[2]董玉冰，李明晶.新工科背景下混合式創新教學在數字電子課程中的應用探索[J].長春大學學報，2017，27（10）：117-120.

[3]于峰，史立秋，崔虹云.基于嵌入式課堂體系的地方高校新工科人才創新創業能力培養模式研究[J].經濟師，2017（10）：233-233.

作者：李麗 貝紹軼 倪彰 李波 鄭焱 劉冉冉 單位：江蘇理工學院汽車與交通工程學院