信息技術(shù)與“傳感器與自動檢測技術(shù)”課程整合

陳鴻雁

（重慶理工大學(xué)電子信息與自動化學(xué)院，重慶 400054）

信息技術(shù)與“傳感器與自動檢測技術(shù)”課程整合

陳鴻雁

（重慶理工大學(xué)電子信息與自動化學(xué)院，重慶 400054）

根據(jù)重慶理工大學(xué)“傳感器與自動檢測技術(shù)”課程建設(shè)的教學(xué)實(shí)踐，在論述信息技術(shù)與改課程整合必要性的基礎(chǔ)上，提出了信息技術(shù)在該課程教學(xué)中的整合舉措。

信息技術(shù)；課程建設(shè)；課程整合

信息技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對教育產(chǎn)生了深刻影響。高校教學(xué)正經(jīng)歷著前所未有的深刻變化，以信息技術(shù)帶動高等教育改革已成為當(dāng)今國際高等教育發(fā)展的共同趨勢。如何更好、更有利地實(shí)施教學(xué)，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才，信息技術(shù)與課程整合為解決該問題提供了有效的途徑。本文在論述了“傳感器與自動檢測技術(shù)”課程的特點(diǎn)和目前教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了信息技術(shù)與高?！皞鞲衅髋c自動檢測技術(shù)”課程進(jìn)行整合的實(shí)踐問題，在教材選擇、課程講授、實(shí)驗(yàn)設(shè)計等方面作了一些有益的探索和實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

一、信息技術(shù)與“傳感器與自動檢測技術(shù)”課程整合的必要性

“傳感器與自動檢測技術(shù)”課程自20世紀(jì)80年代末陸續(xù)出現(xiàn)在工科各專業(yè)的本科生教育的教學(xué)計劃中，并逐步成為工科專業(yè)的主干課程之一。迄今為止，全國約百多所高等工科院校包括冶金、紡織，礦業(yè)、船舶、航空、汽車.建筑、儀器儀表等機(jī)械工程類專業(yè)都相繼開設(shè)了有關(guān)的測試技術(shù)課程，本科、?？啤㈦姶?、夜大、函大等都幾乎把它作為主干課列入了教學(xué)計劃，不少院校還開設(shè)了碩士生的測試技術(shù)學(xué)位課。該課程是在精密加工技術(shù)、新材料技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)學(xué)科發(fā)展基礎(chǔ)上建立起來的一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，講述了傳感器與自動檢測系統(tǒng)的基本概念、傳感器的變換原理，各種物理量的動態(tài)測試與實(shí)驗(yàn)設(shè)計，數(shù)據(jù)分析，在建立工程概念、培養(yǎng)解決問題能力方面起著奠基石的作用，對學(xué)生的未來發(fā)展具有重要作用。該課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、概念抽象、分析方法多；與數(shù)學(xué)聯(lián)系緊密；工程實(shí)踐性強(qiáng)。該課程在教學(xué)中，普遍存在著“教師難教、學(xué)生難學(xué)”的狀況，主要表現(xiàn)如下：（1）內(nèi)容多，課堂信息量大，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容難以及時進(jìn)行有效的消化，使教學(xué)效果受到影響。（2）“傳遞—接受”的傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)根深蒂固，集體教學(xué)的教學(xué)組織形式被廣泛接受。如多年來的傳統(tǒng)教學(xué)使學(xué)生養(yǎng)成被動接受知識的習(xí)慣，主動參與意識較差，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。多年以來，“以教師為中心，以課堂為中心，以教材為中心”的教學(xué)觀念已經(jīng)形成，在教學(xué)過程很少有同學(xué)主動參與討論。（3）在理論教學(xué)中普遍采用黑板的單一教學(xué)方式，使得學(xué)生只能依靠做習(xí)題來鞏固和理解所學(xué)知識，而大量應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容學(xué)生則不能實(shí)際動手設(shè)計、調(diào)試和分析，嚴(yán)重影響和制約了教學(xué)效果，由于黑板式教學(xué)，課程中大量系統(tǒng)分析、系統(tǒng)處理的結(jié)果缺乏可視化的直觀效果，學(xué)生將大量的精力和時間用于繁雜的手工數(shù)學(xué)運(yùn)算，而未能真正理解其實(shí)際應(yīng)用，教學(xué)中的負(fù)面效應(yīng)越來越突出。（4）實(shí)踐環(huán)節(jié)方面，以前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課，主要是通過模擬儀器，搭建硬件電路來實(shí)施的，由于受到硬件電路與元器件性能的限制，實(shí)驗(yàn)的實(shí)時性和靈活性較差；受教師數(shù)量和實(shí)驗(yàn)場地不足、實(shí)驗(yàn)室開放時間等很多因素的制約，實(shí)驗(yàn)的開放性未能全面實(shí)現(xiàn)。

因此，將信息技術(shù)應(yīng)用于課程的教學(xué)中，充分利用現(xiàn)代化信息手段，通過對精品課程網(wǎng)站的建設(shè)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，提高教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)技能和解決問題能力十分必要。

二、信息技術(shù)在教學(xué)中的具體實(shí)施

（一）整合課程內(nèi)容，注重教材建設(shè)

教材是實(shí)施教學(xué)的重要保證，教材的編寫、選用及質(zhì)量的高低直接影響著教學(xué)效果。要實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和課程整合，必須要有適應(yīng)信息技術(shù)環(huán)境的教材。

主要講述的是各種物理量的測量以及傳感器的原理及設(shè)計方面的內(nèi)容，并應(yīng)加入計算機(jī)測試系統(tǒng)及虛擬儀器技術(shù)和介紹一些先進(jìn)的測試技術(shù)或特種的測試技術(shù)，諸如激光、CCD、光纖等典型的光測技術(shù)和紅外、超聲等無損檢測技術(shù)。專業(yè)不同，教材編寫的側(cè)重點(diǎn)也不同。為滿足“厚基礎(chǔ)，寬口徑”的改革要求，各專業(yè)應(yīng)根據(jù)各自專業(yè)的特點(diǎn)，調(diào)整測試技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容要求。與此同時，測試技術(shù)作為一種應(yīng)用十分廣泛的實(shí)用技術(shù)，一方面必須強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，才能有助于測試技術(shù)知識的深入學(xué)習(xí)，和測試技術(shù)的快速發(fā)展；另一方面，隨著相關(guān)學(xué)科技術(shù)的飛進(jìn)發(fā)展，測試技術(shù)也在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，以計算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)等為基礎(chǔ)的現(xiàn)代測試技術(shù)在整個測試技術(shù)領(lǐng)域知識中越來越占有重要的地位。為了進(jìn)一步加強(qiáng)教材建設(shè)，應(yīng)注意以下幾方面：第一，進(jìn)一步加強(qiáng)測試系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計的觀念，在教材及授課過程中收集及增強(qiáng)實(shí)際測試系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例。第二，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際設(shè)計測試系統(tǒng)、調(diào)試測試系統(tǒng)、標(biāo)定測試系統(tǒng)以及熟練運(yùn)用常用測試儀器、儀表的能力。第三，進(jìn)一步協(xié)調(diào)“自動檢測技術(shù)”課程與其他相關(guān)課程的統(tǒng)一性及連貫性。從而幫助學(xué)生學(xué)會運(yùn)用所學(xué)測試技術(shù)知識設(shè)計或構(gòu)成現(xiàn)代的測試系統(tǒng)。從我們授課情況來看，這樣的內(nèi)容安排是合理的，可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)從淺至深、從易至難，從而使學(xué)生在掌握分析方法的基礎(chǔ)上，學(xué)會相應(yīng)的設(shè)計方法，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。但傳統(tǒng)的系統(tǒng)分析方法和設(shè)計手段，難以解決很多實(shí)際工程問題，而利用計算機(jī)這種先進(jìn)工具，運(yùn)用信息技術(shù)的手段解決工程領(lǐng)域中的一些實(shí)際問題，已經(jīng)成為時代的需要。為了適應(yīng)信息技術(shù)環(huán)境下傳感器與自動檢測技術(shù)教學(xué)的發(fā)展，需要優(yōu)化教學(xué)體系、整合教學(xué)內(nèi)容。為此，我們編寫了教育科學(xué)“十一五”國家級規(guī)劃課題研究成果教材，由高等教育出版社出版。

該書根據(jù)我國當(dāng)前本學(xué)科領(lǐng)域課程設(shè)置與教學(xué)改革的實(shí)際情況，注意對傳統(tǒng)的課程適當(dāng)選擇和裁剪以形成本課程體系。該書力求內(nèi)容豐富、全面、新穎，敘述由淺入深。采用“少而精”及“理論聯(lián)系實(shí)踐”的原則。對傳感器原理部分力爭講請物理概念。對傳感器的應(yīng)用部分則充分結(jié)合生產(chǎn)和工程實(shí)踐。同時，注意了補(bǔ)充反映新器件、新技術(shù)的內(nèi)容，力求使讀者了解前沿學(xué)科，還對傳感器與檢測技術(shù)的工程應(yīng)用和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的思想、思路作了引導(dǎo)。有助于讀者將傳感器與工程檢測方面的知識有機(jī)地聯(lián)系起來，為解決實(shí)際的工程問題打下基礎(chǔ)。同時，教材提供了多媒體課件，各章均提供了一定數(shù)量的習(xí)題，以幫助教學(xué)組織中針對不同專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行側(cè)重面的選擇和學(xué)生自學(xué)參考。

（二）利用信息技術(shù)，優(yōu)化課堂教學(xué)

為了改變課堂教學(xué)中，“教師一黑板一學(xué)生”或“教師一電子教案一學(xué)生”的教學(xué)模式，應(yīng)充分運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)以提高教學(xué)效率。在教學(xué)中為充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生自覺地獲取知識。我們不但采用“啟發(fā)式”、“滲透式”和“討論式”等教學(xué)方法，還在教學(xué)中用我校所建設(shè)的精品課程網(wǎng)站，讓課堂教學(xué)在空間、時間及教學(xué)內(nèi)容上得到延伸。網(wǎng)站作為教學(xué)的輔助手段，其特點(diǎn)是學(xué)生可以在任何時間、任何地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)；課程內(nèi)容可動態(tài)更新；能夠方便的訪問國內(nèi)外相關(guān)網(wǎng)站的信息資源。它以Internet網(wǎng)為依托，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)環(huán)境的界限，形成了一個開放的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。網(wǎng)站的教學(xué)系統(tǒng)集網(wǎng)絡(luò)課堂、考試系統(tǒng)、在線答疑、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)、即學(xué)即用和信息搜索等為一體，生動形象地展示了教學(xué)內(nèi)容，不僅使教學(xué)生動形象，而且還為教學(xué)提供了一個無限的時空環(huán)境，從而使學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解更加深刻，學(xué)習(xí)思路更加開闊，學(xué)習(xí)效率更加提高。利用網(wǎng)站進(jìn)行輔助教學(xué)，建立了一種符合現(xiàn)代教育發(fā)展要求的全方位的教學(xué)模式。

（三）整合教學(xué)方法，注重教學(xué)效果

多媒體在教學(xué)中的運(yùn)用已經(jīng)表現(xiàn)出越來越多的優(yōu)勢，但在采用多媒體課件后，課容量增大，教師從書寫變?yōu)橹v解，課件切換太快，不能留給學(xué)生足夠思考、探究的時間，導(dǎo)致學(xué)生對知識的理解過于膚淺，對教學(xué)內(nèi)容難以及時進(jìn)行有效的消化，為此，我們自制了課件，而且在授課過程中將傳統(tǒng)的板書教學(xué)和現(xiàn)代教學(xué)軟件進(jìn)行合理結(jié)合。其中，對于分析、推導(dǎo)采用傳統(tǒng)的板書教學(xué)方法，以加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解，而對于傳感器和測試系統(tǒng)的具體應(yīng)用，則采用多媒體課件以提高教學(xué)效率，特別是在講解光柵、熱電偶等傳感器的應(yīng)用時候，我們制作了動畫，使同學(xué)能夠直觀地學(xué)習(xí)，使教師易教、學(xué)生易學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果，而且課件的適時出示給大多數(shù)學(xué)生留有足夠的思考時間，使學(xué)生能夠積極參與，促進(jìn)了教學(xué)形式的多樣、教學(xué)過程的優(yōu)化和教學(xué)質(zhì)量的提高。

（四）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，延伸課堂教學(xué)

通過多年的研究，我們針對課程，自主開發(fā)建立了一套全面開放的網(wǎng)絡(luò)化綜合管理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，延伸課堂教學(xué)，拓展學(xué)習(xí)空間。網(wǎng)絡(luò)化的自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)是對教學(xué)模式、管理模式、交互方式等進(jìn)行全新建構(gòu)后形成的數(shù)字化自主、互動的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理工作環(huán)境。

我們將課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為三大模塊，即驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要強(qiáng)化學(xué)生對典型傳感器的理解和消化，使學(xué)生通過對典型傳感器的認(rèn)識，把理論上所描述的傳感器和各種實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。綜合性實(shí)驗(yàn)以典型檢測系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)對象，運(yùn)用已有的知識，剖析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、選擇傳感器、記錄檢測系統(tǒng)的特性，從而使學(xué)生具有運(yùn)用所學(xué)的知識、技能進(jìn)行分析和綜合的能力。設(shè)計性實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工作，它要求學(xué)生在具備一定實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上，把所學(xué)到的模電、數(shù)電、控制元件、傳感器、傳感器與自動檢測技術(shù)、仿真方法、計算機(jī)等知識進(jìn)行綜合，用科學(xué)的方法、技術(shù)來分析、解決實(shí)際問題。

針對以上三大模塊的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生均可通過網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)入預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。通過該平臺，點(diǎn)擊需要做的實(shí)驗(yàn)，回答預(yù)習(xí)提問，達(dá)到一定分值后，進(jìn)入仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)完成后，將相關(guān)數(shù)據(jù)提交給老師，老師在線評閱通過后學(xué)生方才可以在網(wǎng)上預(yù)定該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)做。它具有資源上的共享性、內(nèi)容上的開放性、實(shí)驗(yàn)上的交互性，并能對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的水平和預(yù)習(xí)質(zhì)量做出實(shí)時評價。對有能力的學(xué)生，可以通過網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和自己的需求，快速建成一個超越真實(shí)環(huán)境約束的大型虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，去體會新的技術(shù)和知識，驗(yàn)證自己對某些實(shí)驗(yàn)方法和電路的想法，可以使學(xué)生感受到實(shí)際系統(tǒng)和虛擬系統(tǒng)的統(tǒng)一，從不同角度加深對理論的理解和掌握，從而提高學(xué)習(xí)的興趣和主動性。

三、結(jié)語

目前我們在信息技術(shù)與我校課程整合方面進(jìn)行了一些實(shí)踐并取得了一定的成績，但嚴(yán)格地說這項(xiàng)研究還處在實(shí)驗(yàn)和探索階段，需要經(jīng)歷不斷完善的過程。隨著信息技術(shù)與該課程整合的深入進(jìn)行，作為教師要勇于面對現(xiàn)代信息技術(shù)對課程建設(shè)的挑戰(zhàn)，不斷學(xué)習(xí)現(xiàn)代教育技術(shù)，樹立新的教育觀念，掌握現(xiàn)代教育手段，不斷探索現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合的方式與方法，形成該課程的特色，進(jìn)而推動我校教育改革的進(jìn)程。

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［2］ 何克抗.信息技術(shù)與課程深層次整合的理論與方法［J］.中國大學(xué)教育，2005（5）：43－48.

［3］ 徐艷，王忠華，陳露路.應(yīng)用信息技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［J］.山西廣播電視大學(xué)學(xué)報，2008，64（3）：40－41.

［4］ 侯金玉.信息技術(shù)與課程整合探究.中國科技博覽，2010（24）：98－98.

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（責(zé)任編輯張佑法）

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A

1007－7111（2011）02－0076－03

2011－01－09

重慶理工大學(xué)高等教育研究資助項(xiàng)目（2009019）

陳鴻雁（1970—），女，碩士，副教授，研究方向：自動控制與檢測技術(shù)。