原创《新工科背景下检测技术综合课程设计教学模式》
该文是课程设计方面自考毕业论文范文与教学模式和工科和新工科背景方面专科毕业论文范文。
摘 要学生综合能力的培养是“新工科”人才培养过程中关注的重点,通过对测控技术及仪器专业的检测技术综合课程设计教学模式进行探讨,从课程设计的课题内容、选题方法、教学方式、考核方法等各方面进行改革和优化,使学生对本专业基础理论和专业知识有更全面、更系统的理解,从而提高学生解决复杂工程问题的能力和创新意识,同时培养学生责任意识、人际交流等方面的素质.
关键词新工科测控技术及仪器综合课程设计教学模式
1 引言
我国经济发展进入了新的发展阶段,信息化和工业化深度融合,物联网、大数据、智能制造等新兴产业不断涌现.新经济发展迫切需要新型工科人才支撑,如何开展高校工程教育系统演变和人才培养模式改革是我国高等院校面临的问题.2017 年教育部启动了“新工科”发展研究工作,随后的“‘新工科’建设复旦共识”以及“‘新工科’行动路线（天大行动）”,开启了我国新工科教育的探讨.[1-2]
测控技术及仪器专业是融合多学科内容的综合性学科,具有很强的工程实践性特点,实验教学是其本科教学的重要组成部分,是整个教学过程中不可缺少的教学形式.在新工科背景下,如何培养具有富有创新精神和实践能力的创新型、应用型、复合型优秀人才,是测控专业未来持续发展的关键.检测技术综合课程设计是本专业大学三年级末开设的一门综合性实践课程.本文结合我校检测技术综合课程设计教学模式改革的实践,探索检测技术综合实验教学模式.
2 检测技术综合课程设计的意义
本专业教学中的许多课程,如传感器原理、数字化测试技术、单片机与嵌入式系统、测试精度分析等具有很强的工程应用性,在各相关课程教学过程中,都设置了相应的实验教学环节,但各课程中所设置的实验之间并没有什么有机的联系；另外由于实验时间短,实验步骤也是教师事先安排好的,实验形式相对固定,多以验证性为主,学生在实验中缺乏主动性.
为此,在完成大部分本科理论教学环节并准备进入毕业设计之前,本专业设置了一个综合性实践教学环节———检测技术综合课程设计.在该课程设计中,要求学生在有限的时间内综合运用所学的本专业基础知识、现代设计方法和工具,在规范的流程指导下解决和完成一项本专业具有代表性的工程设计问题,以培养学生解决工程实际问题的能力.通过此环节,学生可以把以前所学的专业知识串联起来,形成一个有机、实用性强的整体,改变以前学生所学知识断断续续、关联性不强的问题.从而培养学生在面对复杂工程问题时能够运用多方面的技术和现代工具进行分析、研究、设计和实施解决方案的能力,提升学生在创新意识、独立工作、团队协作、交流沟通、项目管理等方面的能力.[3]
3 检测技术综合课程设计的教学模式
3.1 综合课程设计的课题内容和方案设计
现代自动检测系统向智能化、网络化、集成化方向发展,其总体设计框架主要包括信息采集、信号处理、数据通信和计算机处理和输出.针对现代检测技术的特点及我校的航空航天背景,在检测技术综合课程设计中,设置了多个具有行业特点的工程设计题目,如载荷传感器及传感器特性自动测试系统设计、大气静温检测系统设计、气压式高度和速度测试系统设计等等,每个检测系统的设计要求中包括相互关联的多个环节.
与传统课程设计不同的是,学生在选题时采用“自主式菜单”选题方式,即学生不仅可以根据意愿选择不同的课题,而且还可以根据自身的特长,自主地选择或设计不同的方案来完成课题,以“电阻应变式载荷传感器及传感器特性自动测试系统设计”为例,整个课题分为多个环节,包括载荷传感器设计、传感器调理电路设计、数据转换和处理模块设计、通信模块设计、基于虚拟仪器的软件设计等,如图1所示.在每个环节中,学生可以选择不同的方案实现,例如设计数据转换和处理模块时,可以采用基于51 单片机的平台、基于ARM 平台或其它平台；进行上位机软件设计时,可以采用不同的软件系统,如LabView、VC++ 或其他软件系统.
对于每个课题,有明确的流程要求和设计要求,以规范学生的设计过程,培养良好的思维方式和设计习惯.例如,首先,要求学生运用应用力学、传感器技术等相关知识设计一个载荷传感器,使用AUTOCAD 绘制传感器机械图,并分析推导应变和载荷的关系；其次,要求学生设计传感器调理电路,要求电路在满足一定测试精度的前提下,尽可能简单,可以设计两个以上的电路进行分析和对比,使用Proteus软件进行电路仿真；再者,要求学生采用51 单片机或ARM平台设计和实现数据处理模块,并设计数据通信模块,实现与上位机（PC 机）的数据通信,必要时还要求设计数据通信的相关电路.例如,在通信模块设计中,如果采用ARIN29通信方式,要求设计驱动电路等；最后,要求在PC 机上编写虚拟仪器程序,与单片机进行通讯,并完成校准和对传感器静态特性曲线的显示,计算传感器的线性度、重复误差等等静态指标.
3.2 综合课程设计的课题难度分级
在检测技术综合课程设计的选题时,学生可以根据自身的情况进行菜单式选题,对于每个选题又可以采用不同的实现方案.根据课题的复杂度、方案的先进性、合理性等等因素,考核小组对课题和实现方案进行了难度分级,设置了不同的难度系数.不同难度系数的课题总分是不同的,在课题完成度相当的情况下,课题难度系数越高,最终获得的分数越高.例如,在“气压式高度和速度综合测试系统”课题中,设计与上位机的通信模块时可以采用RS232 或ARIN29等等不同的通信方式,考虑到后者驱动电路设计更复杂,以及其在航空领域的实用性,在评定难度系数时,后者高于前者.通过设置难度系数以及评分标准的差别,鼓励优秀学生挑战难题,从而充分激发他们研究课题的兴趣,调动他们的积极性、激发创造力.
3.3 综合课程设计的教学方法
综合课程设计强调学生自主开展课题研究,要求学生自己分析课题、收集资料、设计方案、选配仪器（表）、调试测量、分析比较,并得出结论.与课堂实验的教学方法不相同,其教学方法采取了引导提示法进行教学,取得了良好的效果.
在综合课程设计前期准备阶段,学生自主选题后,要求学生依据课题要求,收集相关的资料.在这一教学环节结束时,教师应引导学生展开讨论,明确课题的关键点,由学生根据其实际水平拟定设计方案,针对方案可行性、课题分工、进度安排等问题,教师和学生交换意见.
在课题实施过程中,要求学生自己调试,遇到困难相互讨论,同时做好实验记录.教师和实验员巡视时,主要是观察学生在课题研究过程中的工作态度、分析能力、创新能力等,并对学生提出的问题作适当的启发,或进行有关的答疑.
课程设计过程中鼓励开展师生互动,教师与学生的积极互动有利于创建的课堂环境,促进学生的技能和情感发展,培养学生的学业自我概念,提高学生的学习积极性和成功率.
3.4 综合课程设计的实验管理模式
检测技术综合课程设计的时间为3 个教学周,学生采用分组方式,每组由3 个学生组成,相互协作,共同完成所选择的课题.由于综合课程设计中,个人的表现对小组最终成果会产生影响,而小组成员的协同配合出对个人成绩也会产生影响,因此在综合课程设计过程中,鼓励学生之间开展合作互助、开展讨论,由此形成一种良性的学习氛围,增加学生之间的情感交流.
学生在实验室的工作时间可以通过预约的方式确定,但规定各组累计实验时间不少于48 学时.实验室采用任课教师、实验员与高年级研究生协调管理的模式.
3.5 综合课程设计的考核方法
检测技术综合课程设计采用多元实验教学考评方法,统筹考核课程设计过程与测试结果,激发学生实践兴趣,提高实践能力和团队精神.成绩的评定由平时成绩、系统演示成绩和现场答辩成绩三部分组成.平时成绩占40%,由指导教师和实验员评定,主要根据方案设计、工作态度、分工协作、遵守实验室制度等方面进行综合评定.结果展示和现场答辩成绩由考核小组评定,考核时邀请企业工程人员参加,与指导教师和实验员组成考核小组,对每组学生进行现场答辩和系统演示考核,其中系统演示成绩占30%,现场答辩成绩占30%.系统演示主要考核所设计系统的完成度以及性能指标；现场答辩成绩占30%.考核时要分别对小组中每个学生进行单独提问和独立评分,根据学生在专业知识运用、创新与成效、解决问题的方法、报告内容的正确性和撰写规范化程度各方面的表现进行综合评分,考查学生对所设计系统的掌握程度和贡献度,以及实践能力、创新能力、分析能力等.这样的考核方法,有效激励了学生在课程设计中的参与度,促进了其实践能力的提高,也可以避免出现个别学生“跑龙套”的现象.
4 结语
经过一年的实践,本专业的检测技术综合课程设计在培养学生的实践能力、创新能力、独立工作能力与团队协作能力等方面取得了很好的教学效果.综合课程设计为培养学生提供了更多更广阔的创新空间,其作用表现为：1）综合课程设计有利于拓展学生知识结构.由于综合实验中针对的是具体工程问题,同时在课程设计过程中不可预测的问题可以激发学生解决问题的,从而提升独立探索解决问题的能力,融会贯通学生所学知识；培养学生解决复杂工程问题的能力；2）综合课程设计中鼓励学生之间、师生之间的交流互动,有助于学生的认知、社会经历和情感的成长,以及人际交互能力等的提高；3）综合课程设计注重问题解决的过程,强调学生的自主学习、自我控制和自我管理,这有助于提升学生不断学习和适应测控技术快速发展的能力,提高他们进入社会后的竞争力.
参考文献
[1] 教育部高教司.“新工科”建设行动路线(“天大行动”)[J].高等工程教育研究,2017(4).
[2] 徐晓飞,丁效华.面向可持续竞争力的新工科人才培养模式改革探索[J].中国大学教学,2017(6):6-10.
[3] 周开发,曾玉珍.新工科的核心能力与教学模式探索[J].重庆高教研究,2017,5(3):22-35.
编辑李金枝
课程设计论文参考资料：
小结：这是一篇关于对不知道怎么写教学模式和工科和新工科背景论文范文课题研究的大学硕士、课程设计本科毕业论文课程设计论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料。
