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傳感器與檢測技術是信息技術的重要組成部分[1]，國內外許多高校電子信息類專業都開設有傳感與檢測類課程[1]。傳感器課程教學目前多數采用以課堂理論教學為主，采用多媒體PPT形式，課程內容多，跨多門學科，學生學習起來難度較大，知識掌握困難，學生對課程知識體系認知模糊，學習時學生缺少學習興趣和學習積極性，課堂教學質量不高[1]。教育部提出的高等教育“兩性一度”的“金課”建設教學要求[2]，在課程教學實踐中，要求逐步落實對學生知識和能力素質有機融合進行培養，課程教學內容和教學形式要呈現先進性和互動性，課程內容要有難度，需要學生跳一跳才能夠得著，是課程改革的重點和核心所在。結合課程內容，擬采用以學生為主體的研究型教學方法進行課程教學改革[2]，提高學生課程學習的興趣，促進學生知識的學習和掌握。研究性教學是國外普遍應用的一種教學方法，這一教學形式的教學效果已經得到了教學實踐的驗證[2-3]，能夠激發學生創造潛能，很好地促進學生的學習能力、解決問題的能力及團隊合作能力和創新能力的培養。

一、研究性教學方法

（一）研究性教學概念

所謂研究性課堂教學，強調學科原理的形成過程與師生互動為主要特征的教學方式[2-3]。課程所學的知識都是科學家和工程師對許多特殊現象用科學思維方式進行不斷分析與探究而得到的，研究性課堂教學方法從激發學生的學習與探索興趣出發，引導學生發現問題，提出問題，自主探索與體驗解決問題的過程，還原科學思維活動的真面目。研究性教學從教師的“教會知識”轉向學生的“學會學習”，學生從被動“接受”轉向主動“創造”，體現了以學生的發展為本的思想。研究性教學具有開放性，根據教學內容和目的教師設計研究性的教學內容，引導學生積極參與教學活動，形成良好的師生互動的局面，發揮學生學習的主動性，強化學生知識點，幫助學生建構知識體系。在研究性教學中，教學的重點是學生，而不是知識本身。教師在融合貫通本門學科的基礎上，啟發學生探究與思考，形成小組同學、師生共同思考的局面。只有當學生研究探索的熱情被充分調動，師生之間才能形成真正有效的互動，才能使得研究性教學方法良好的教學效果顯現出來。研究性教學的目標是培養學生綜合能力、知識綜合應用能力和復雜問題解決的綜合能力，教師的核心任務是組織教學，提高學生分組討論、探討知識的發現能力和解決問題能力與語言表達能力，因此對于高校教師教學的專業化程度要求比講授性教學明顯提高。

（二）研究性教學的形式

研究性教學通常有兩種形式，一種是課堂教學形式，一種是課內和課外結合的形式。課堂式研究性教學，教師在講授知識時，教師要立足于知識的引導，在知識講授時雖講授但是不全講授，主要是采用引導的方法，引導學生處于主動而積極的思考狀態，帶動學生進入教學設置的教學情境，學生自己總結獲得知識及其蘊涵的方法、思維等。課內和課外結合的研究性教學打破了課堂藩籬[2]，對研究性教學進行了時空擴展性創新，師生的身份和界限變得模糊，師生互動的機會和話題得到了拓展，使學生能力培養向多渠道、開放式發展。師生交互的時間和空間都得到了擴展，對學生自主創新意識、能力和潛力的培養，遠遠超越了課堂教學形式。

（三）研究性教學中師生互動

研究性教學重點在于對學生的引導，而不是一味地講授，依托師生的互動來實現知識傳遞，要積極鼓勵學生進行思維創新，即便是學生想法幼稚，不完整，依舊需要鼓勵學生表達自己的獨立見解甚至大膽質疑，這是研究性教學的根本宗旨。在研究性教學活動中教師的作用是主導作用，不是主宰，通過師生互動、討論等手段，實現對學生知識的傳授和能力的培養。

二、研究性教學實踐

（一）課堂研究性教學實踐

課堂教學是知識傳遞的主渠道，但是教師不能局限于條理清晰地將知識教授給學生，知識講授時，采用引導式、探究式、討論式和啟發式的方法[4-5]，對知識的講解要有所保留，要給學生留出足夠的思維空間，營造知識思考的空間和環境，引導學生思考，并在課堂上與教師互動，達到較好的教學效果。在授課時可以采用引導式、探究式、討論式和啟發式提問，但是問什么、怎么問和什么時候問，直接關聯課堂互動效果，課前根據教學內容進行教學設計，要在正確的時間提出討論性強、啟發性強的問題，這樣才可以刺激和引導學生思考、參與課堂互動，才可以取得好的教學效果。課堂研究性教學在學生引導和互動上占用了一些課堂時間，教師授課時就需要精講課程內容，講重點講核心內容，講授內容“少而精”，從課堂教學形式看，教師講授的時間減少了，但是學生對知識的學習和掌握的程度提高了。研究性教學在諧振式壓力測量時的教學設計如圖1所示，教學圍繞著核心教學內容，諧振式測量原理展開，一共設計了6個啟發式問題。課堂教學由問題1—問題6串聯設計，反映了諧振式敏感測量原理的教學內容講解的思路，也是掌握這部分知識的科學最佳路徑，采用這6個問題的引導，整個教學過程由“啟發—引導—討論—講授—引導—探究—總結+引導”7個環節有機組合，傳授這部分知識。1.啟發問題1首先啟發學生尋找身邊的諧振現象，從諧振現象中認識諧振，對要開始諧振式測量產生好奇和思考。2.引導問題2引導學生思考，諧振現象是否能夠用來測量。如果學生沒響應，可以繼續啟發，如果彈性筒中的氣體壓力增大了，彈性筒的諧振頻率會不會變化？如果變化的話是怎樣變化的？那能不能利用這個頻率變化測量壓力呢？3.討論問題3討論mkc系統在正弦激振力作用下，質量塊的振動位移響應問題，引導學生思考質量塊振動位移是什么。讓學生自己歸納出是二階系統的頻率響應問題，振動幅值跟mkc系統特性有關系，再得到諧振測量時系統mkc參數的選擇、Q值的選擇等，可以得到諧振式測量的原理。4.講授采用課堂講授的方法，詳細講解諧振式測量原理，這樣學生的理解就比較深刻了。5.引導掌握了諧振式測量原理之后，就可以按照問題4引導學生分析諧振式測量原理的優勢所在了。6.探究根據諧振式測量原理的諧振子、激振和拾振的關鍵點，探究學生分析振動筒式壓力測量的原理。7.總結+引導問題6引導學生總結本節課重點內容諧振式測量原理，另外為下節課諧振式流量測量進行了引導。教學時也不能夠盲目地追求研究性教學方法，教學方法的選用要適度，其中環節4諧振式工作原理是這節課的重點內容，是學生需要重點學習的知識，采用教師講授的方式講解，這樣便于學生全面掌握諧振式測量的核心知識。另外問題1—問題5根據學生課堂現場的反饋，或者完全以學生為主體來回答，或者教師進一步引導學生思考回答，或者教師自問自答，這些問題課堂交互完成度越高，教學效果越好，課堂的教學效果既依賴于教師教學時的引導語言，也依賴于學生的基礎知識和學習狀態。研究性教學的設計理念必將促進交互式的課堂教學，取得較好的教學效果。

（二）大作業形式的研究性教學實踐

針對金課“高階性”培養的要求，采用研究性大作業的展示課[6]，是為了鼓勵學生應用課上學習的知識，激發學生學習積極性，開闊學生眼界，培養學生綜合應用知識的能力。研究性大作業提前2周布置，要求學生以小組協作的形式完成[7-8]，要求學生自己擬定題目，自主設計一個完備功能的測試系統，必須采用兩種及以上的傳感器，并撰寫測試系統設計報告和匯報PPT，大作業教學流程如圖2所示。圖2研究性大作業教學流程大作業訓練的過程中，教師跟學生隨時溝通，小組的組合、題目的擬定及傳感器的選擇方案等，都要求學生在小組內部討論決定，如果有問題隨時與教師溝通交流。小組成員之間分工合作，完成設計工作，并撰寫報告和PPT初稿交給教師。教師要與學生溝通并修改學生的報告初稿，返給學生訂正，學生訂正后再次提交第一次修改稿，教師根據第一次修改稿情況和大作業的可討論性，確定大作業展示的名單。大作業課堂展示由學生自己組織，按照教師擬定的展示名單依次匯報大作業，小組匯報完成之后，是大作業的討論，學生自己組織，匯報小組現場回答，教師參加討論課，但是僅僅作為評委，總結和評價學生的大作業，再次提出表揚和批評修改意見等，部分小組會需要第二次更改大作業，再次上交教師，教師進行最后的評分。大作業采用小組評分的方法[6]，對于組長、在班級展示的大作業、課堂匯報的同學及小組里的核心創作同學都有不同程度的獎勵和加分，這種評分的辦法，既能加強小組的討論和協作，也能激勵同學積極參加大作業的教學活動。2021年學生部分大作業題目見表1，學生課堂展示如圖3所示。大作業完成的形式是研究性設計報告，教學形式以學生為主體的課堂展示，鍛煉了學生知識的綜合應用能力。大作業在課外時間完成，打通了師生交流的課上課下的時空界限，學生完成大作業時，教師不再是課堂上的“獨裁者”，教師變成學生學習的促進者與輔導者。大作業的題目要求學生自己擬定，最大限度地調動了學生學習的積極主動性，學生從被動地接受知識轉變為主動學習和思考，師生之間更多地體現為合作與交流的關系，在自己擬定的系統設計過程中，學生查閱文獻能力和學習能力都會得到鍛煉和提升，學生由此能夠獲得終身學習的能力。大作業以小組形式組織，加強了小組討論和學習，也很好地培養了學生的協作精神，引導學生掌握復雜問題解決的方法，鍛煉學生的綜合能力和高階思維。最后提交的研究性設計報告和匯報PPT，學生從提交初稿，第一次修改稿到第二次修改稿，也訓練了學生報告的撰寫能力和PPT匯報的技巧。在大作業最后的課堂匯報階段，學生們的報告能力也得到了提升，課堂學生們問題解答環節，再一次促進了學生知識的綜合應用能力培養。

三、研究性教學的學生成績過程評價

為了確定學生在研究性教學活動中教學目標的達成度，必須客觀、科學評價學生的學習過程及其結果。課堂教學形式的研究性教學活動學生成績評定，重點在于評價學生課堂的交互效果，學生在課堂上是否跟著教師提出的問題積極思考？是否有正確的回應？一般采用雨課堂工具，設計一些選擇題、判斷題等，檢測學生課堂教學的參與情況和知識掌握的情況，同時也可以了解到學習困難的重點同學，便于課下與其及時溝通，2021年課程教學某次雨課堂課堂交互記錄如圖4所示，成績如圖5所示。同時也要鼓勵學生參與課堂教學活動，對于課堂上積極響應教師問題、積極思考的同學，會有課堂獎勵分數，激勵學生參與課堂教學活動。大作業的評分細則，包含了教師對大作業教學環節所有的要求。首先鼓勵學生大作業內容創新性，即便是學生想法幼稚，缺少可行性，但是只要有創新的點，都根據學生創新程度給予客觀的評分。由于這種激勵機制，學生才會出現表1所列的輪胎3D打印、醫護數字孿生行為映射及反饋系統設計、可穿戴式鼠標等有創新性的題目。大作業設計的完整性、報告撰寫和報告修改，是大作業完成情況的重要表現，反映了研究性教學的成果，重點考查學生設計內容的完整度，報告撰寫是否清晰、規范，教師批改修訂意見是否落實到位，從這個教學環節中，學生設計報告的撰寫和匯報PPT撰寫能力得到訓練和培養。大作業環節鼓勵小組內的交流和學習，特別考查小組協作完成作業的情況。課堂大作業匯報和學生大作業互評，讓學生小組之間有了更多的學習和交流的機會，他們能從彼此的大作業中體會和學習到更多的知識。大作業教學活動持續時間長，最后的課堂展示也是由學生自己組織，教師參與的活動，因此需要在這個環節設置特別獎勵分數，鼓勵學生們參與，雖然最多只有5分，但是對學生的激勵起到的作用，遠遠不止5分。大作業設計環節，學生們參與積極性和作業完成的情況都比較好，教學目標達成度高，2021年學生大作業成績如圖6所示。

四、結束語

研究性教學方法在傳感器與測試技術基礎等課程教學中已經應用了5年，取得了較好的教學效果，學生對這門知識的掌握和應用的水平都得到了大幅的提高，課程教學受到了學生和教務處的好評，并且實現了課程跨院系開設。在課程教學中形成啟發式、探究式、討論式和參與式的研究性教學方法，適于在其他課程中廣泛推廣，能夠提高教學效率，為國家培養創新型人才。

參考文獻：

[1]孟翔飛，謝啟，李鑫.《傳感器原理與檢測技術》課程教學改革實踐探索[J].高教學刊，2016（17）：78，80.

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[3]蘆峰，郝娟.研究性教學與高校創新型人才的培養[J].教育科學，2011，27（5）：50-53.

[4]李健，劉寧，吳春，等.“儀器分析”研究性教學方法的探索與實踐[J].實驗室科學，2014，17（1）：85-87.

[5]唐超穎，姜斌，齊瑞云.“現代控制理論”課程研究性教學方法初探[J].電氣電子教學學報，2018，40（6）：83-85.

[6]徐恭賢.基于創新性思維的《最優化理論與方法》課程教學研究與實踐[J].渤海大學學報（自然科學版），2021，42（2）：119-125.

[7]譚述君，楊雷，高強，等.基于學習通原位翻轉課堂的彈性力學混合式教學設計與實踐[J].高教學刊，2022，8（6）：116-119.

[8]崔學榮，曹愛請，李娟，等.研究性教學模式在實驗教學方法改革中的應用[J].實驗技術與管理，2016，33（1）：176-178.

作者:閆蓓 高占寶 楊波 單位:北京航空航天大學