基于OBE的传感器与检测技术教学改革

向诚

【摘 要】本文以传感器与检测技术在传统教学中所存在的问题为出发点，引入OBE模式，并由此制订了课程预期“学习产出”目标与标准、实现策略，重构了教学方法、实验实践教学及教学评价机制等。在该模式下，学生的“学习产出”实效明显，其学习兴趣与参与度、创新实践能力、独立思考和解决实际工程问题的能力都有了较大幅度的提升。

【关键词】OBE;传感器与检测技术;教学改革

中图分类号： G640 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）03-0041-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.014

0 前言

当前，创新创业教育已根植国民教育的各个层次，是推进高等教育改革的重要战略。而作为一种关注学生能力提高的教育理念——OBE（Outcome Based Education，学习产出）理念[1]，与当前我国高等教育的人才培养目标一致。OBE聚焦和组织了教育中的每个环节，贯穿于人才培养目标、课程体系设计、课程教学内容与教学要求、教学评价等各环节[2]。

“传感器与检测技术”是一门集光、机、电于一体，学科间交叉突出，软硬伯相结合的综合性专业核心课程。该课程在教学上，各类传感器内容相对独立，内容繁杂，理论性和实践性都非常强。要求学生在掌握各类典型传感器的基本原理工基础上，重点在于测量电路与传感器原理的融合，达到理论与实践的高度统一，突出应用能力的培养。

1 传统教学实践中所存在的问题

长期以来，传感器与检测技术在教学中主要存在以下幾个突出问题：一是受专业课程学时数的限制，理论教学内容只能侧重于对传感器定义、工作原理的讲解。对测量电路、实际工程中传感器的运用讲解少。课程实验中，验证性的居多，未能很好地理解测量电路与传感器原理的融合，导致学生对各类传感器的应用缺少深入的认知，达不到课程的教学目标。二是受师资的限制，教学过程重理论、轻动手现象突出，学生的工程实践能力不足;三是受实验条件和经费的限制，许多实验和工程训练内容直接虚拟化或仿真化，真刀真枪的要拿出设计实物的题目较少，制约了学生的“学习产出”效果，不利于学生专业和职业技能及工程实践能力的培养[3]。

2 基于OBE的教学改革

在“双创”和“新工科”背景下，如何准确理解应用型教育的本质，更新教育教学方法和手段，将“教学内容为本”向“学生为本”转变，实现OBE教育模式与专业教育间的融合，促进教学质量的提高，是广大教育工作者都面临的一个重要课题。

2.1 传感器与检测技术课程预期“学习产出”目标与标准的建立

建立由产业界、校友、用人单位等相关利益者、第三方权威代表参与的调研机制平台，通过开展调查问卷、综合各种资料、系统分析等多种手段和方法，探明用人单位、产业界对传感器与检测技术课程的预期“学习产出”目标以及实施这些目标所需要能力，包括：知识层面、技能层面、工程和人文素质层面等多种能力。凝练出课程教学实践体系的构成要素[4]，确立课程教学的目标体系：要求学生了解新型传感器的发展及在工业生产和科学技术方面的应用，在掌握传感器的工作原理、基本结构和工作性能的基础上，学会常用传感器的典型测量电路及其应用，并能利用误差理论分析传感器与检测系统中的测量误差、信号处理等相关知识处理好传感器采样信息，实现传感器应用能力的提升，为创新型实践打下良好的基础。

2.2 “学习产出”的实现策略

为提高“学习产出”实效，在课堂翻转、MOOC、情景教学、案例驱动等多种教学模式下，探索和使用碎片化、交互式、工程拉动式等多样化教学方法，增强课堂教学的趣味性、直观性和实用性，吸引学生积极主动地参与到实践教学过程中来。并采用随堂小测、线上线下问卷、蓝墨云项目探讨与问辩、创新作业与报告、课堂上现场解答工程案例原理图、同学间相互答疑等多样化评价方法，实现教学程式由“教程”向“学程”转化，提升教学质量。

2.3 教学方法的重构

传统的课堂教学采用的是“先教后学”、“先理论后应用”，而OBE采用“先学后教”、“应用反驱理论”，让学生带着问题进课堂，提高第一课堂教学的质量与效率。比如“气敏传感器”这一节内容，其重点是“半导体气敏传感器”的工作原理，难点为“简易袖珍式气体检漏仪”的原理图及其应用。为此，课前通过蓝墨云抛出“什么是化学吸附？”、“半导体气敏传感器阻值变化与化学吸附间的关系？”、“半导体气敏传感器工作前为何必须要预热？”等系列问题，引导同学们去先学，并要求同学们在先学的基础上再用自己的语言把“气体检漏仪”的原理图（注：这种图书上未给出详细原理说明。）解释出来并发给笔者，作为对先学成效的检验。上课时，从学生先学成效出发，结合笔者指导学生所申请下并正在研究的湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目“家庭煤气安全控制系统的研究”，介绍化学吸附、阻值随化学吸附的变化规律及器件工作加热等问题。通过同学身边看得见、摸得着的案例，帮助其来理解这些抽象的理论知识，提高学生对交叉、繁杂传感器知识学习的兴趣，加深对理论的理解。

2.4 实验实践教学改革

实验实践教学，坚持实现“教学内容为本”向“学生为本”、教育目标由知识传授向能力培养这两个转变为出发点，大幅度提高实验实践课时在课程总学时及综合设计型实验在实验实践总课时中的比重。运用“一体化”原则来设置传感器与检测技术课程和其他关联课程的模块化实践教学群，突破原有专业课程各自为阵的界限。重组或重构实践教学内容，建立设计性项目库及与之对应的实验实训教材，建设以学习产出为目标的课程学习环境，突出理论和实验实践间的融合，将产出指标与课程知识贯穿在各层次的实践环节，增强学生的成功获得感，通过不断取得成就来认知自我、修正自我、激发自我，提升自信。