應(yīng)用技術(shù)型本科傳感器課程教學(xué)改革探究

方桂娟,伍　坪

(三明學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院， 福建 三明 365004)

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應(yīng)用技術(shù)型本科傳感器課程教學(xué)改革探究

方桂娟,伍坪

(三明學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院， 福建 三明 365004)

摘要：《傳感器原理及應(yīng)用》是一門理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的電子類專業(yè)課程，在普通本科院校向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型時期，作為應(yīng)用型教學(xué)改革試點(diǎn)課程之一，該課程從教學(xué)內(nèi)容的模塊化組織、教學(xué)方法的靈活性運(yùn)用以及考核方式的多樣化結(jié)合等方面進(jìn)行了改革，實(shí)現(xiàn)了“教、學(xué)、做”一體化。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，該課程的教改措施不僅改善了教學(xué)效果，而且?guī)恿藢W(xué)生第二課堂實(shí)踐能力的培養(yǎng)，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，有利于創(chuàng)新應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：傳感器；CDIO；第二課堂；應(yīng)用型人才培養(yǎng)

1引言

2014年6月，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》，明確提出要采取試點(diǎn)推動、示范引領(lǐng)等方式，引導(dǎo)一批普通本科高等學(xué)校向應(yīng)用技術(shù)類型高等學(xué)校轉(zhuǎn)型[1]。作為地方本科院校中的轉(zhuǎn)型試點(diǎn)校，在積極推進(jìn)產(chǎn)教融合與校企合作的同時，擺在每位專任教師面前的迫切問題是：專業(yè)課程教學(xué)應(yīng)如何改革以凸顯應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

《傳感器原理及應(yīng)用》是我校機(jī)電類專業(yè)的一門主干課程，承上啟下，在專業(yè)課程體系中居于重要的地位。該課程的主要教學(xué)目的是使學(xué)生在掌握各類傳感器的基本理論基礎(chǔ)上合理地選擇和使用傳感器。課程內(nèi)容涉及到力、熱、光、機(jī)、電、磁等知識，各章節(jié)內(nèi)容相對獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性，且實(shí)踐性強(qiáng)[2-4]。近幾年，工科教育倡導(dǎo)基于CDIO 理念的教學(xué)研究, 即按照產(chǎn)品構(gòu)思(Conceive)-設(shè)計(jì)(Design)-實(shí)現(xiàn)( Implement)- 運(yùn)行( Operate)這一產(chǎn)品全生命周期開展教學(xué)實(shí)踐，實(shí)行教、學(xué)、做的一體化[5-6]。該門課程將CDIO理念應(yīng)用在第二課堂的項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)活動中，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等多方面進(jìn)行了改革嘗試。

2教學(xué)內(nèi)容模塊化

根據(jù)傳感器課程特點(diǎn)，將該課程分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩大模塊,其中理論教學(xué)部分劃分為三個大模塊。模塊一: 傳感器概述，介紹傳感器基本概念、組成和分類、發(fā)展趨勢、特性和指標(biāo)。模塊二:常用傳感器，介紹傳統(tǒng)應(yīng)用較多的各類傳感器的原理、特性、應(yīng)用電路，以及適用范圍。模塊三: 新型傳感器，介紹化學(xué)與生物傳感器、智能傳感器等。其中模塊二內(nèi)容是該課程教學(xué)重點(diǎn)，根據(jù)輸入量再細(xì)分為力、位移、速度等機(jī)械量傳感器、溫度傳感器、光電傳感器和磁敏傳感器等四個子模塊。理論教學(xué)模塊化內(nèi)容示意圖如圖1所示。

圖1　傳感器理論教學(xué)模塊化內(nèi)容示意圖

為了培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力及創(chuàng)新意識，充分利用第二課堂的實(shí)踐，來協(xié)同促進(jìn)第一課堂的教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)分為兩個模塊，課內(nèi)分組完成的規(guī)定項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)為第一課堂模塊。第二課堂模塊應(yīng)用CDIO 工程教育理念要求學(xué)生制作一個傳感器小產(chǎn)品，任課教師提供了兼有計(jì)數(shù)、測轉(zhuǎn)速功能的自動尋跡小車項(xiàng)目做為參考，學(xué)生也可以根據(jù)自己的興趣和實(shí)際情況選擇其它任一傳感器，獨(dú)立或自行組隊(duì)(2—3人)利用課余時間在開放實(shí)驗(yàn)室完成。從設(shè)計(jì)項(xiàng)目構(gòu)思、項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制作實(shí)現(xiàn)到產(chǎn)品運(yùn)行和完善，完全提供具有個性思維的訓(xùn)練，需要時，教師提供必要的指導(dǎo)，到學(xué)期末進(jìn)行實(shí)物檢測、提交作品說明書并選擇答辯。學(xué)生提交的作品中除了較多組完成的自動尋跡小車，還有簡單的溫控、聲光控、超聲波、煙霧、氣體等各種報(bào)警裝置，也有脈搏計(jì)、電子羅盤、高斯計(jì)等等，其中有個學(xué)生獨(dú)立制作完成了一個簡易照明線路探測儀，簡單實(shí)用，可以成功地檢測出墻內(nèi)隱藏的電纜位置，給裝修后家庭裝飾物的懸掛提供了方便。他的制作系統(tǒng)框圖如圖2所示。該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心，主要由電纜檢測電路、報(bào)警電路、顯示電路組成。其中電纜檢測電路如圖3所示，利用磁場傳感器將通電導(dǎo)線周圍微弱的磁場信號轉(zhuǎn)化為電信號，再通過濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)。單片機(jī)再通過程序控制報(bào)警的電壓區(qū)間來實(shí)現(xiàn)報(bào)警和顯示的功能。他的設(shè)計(jì)巧妙在于其中的磁場傳感器采用10mH色碼電感，不僅使設(shè)計(jì)簡單，而且體積小巧。

圖2　簡易照明線路探測儀系統(tǒng)框圖

圖3　電纜檢測電路

采用模塊化教學(xué)，將實(shí)踐教學(xué)緊密有效地和理論教學(xué)相結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，特別是第二課堂的小產(chǎn)品制作，充分鍛煉了學(xué)生的專業(yè)技能，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加清晰，對學(xué)生的職業(yè)發(fā)展有很大的好處。另外，教學(xué)相長，在學(xué)生成長的同時，教師也有不少的收獲。

3 教學(xué)方法靈活化

采用靈活的課堂教學(xué)方式，以教師講授為主，并結(jié)合啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法，通過教與學(xué)雙方的交流和互動，提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。

教師講授主要采用多媒體教學(xué)為主、黑板粉筆為輔的組合教學(xué)手段，對多媒體課件的內(nèi)容做了精心準(zhǔn)備，充分利用圖像、動畫、視頻等直觀生動的表述，制作時力求美觀實(shí)用，并對每一頁的文字內(nèi)容做好動畫處理，以句或小段為單位跟隨教師的講解播放，講到哪，播到哪，不讓學(xué)生產(chǎn)生視覺疲勞，相反，呈現(xiàn)給學(xué)生的是一個圖文并茂、生動逼真的教學(xué)環(huán)境，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在授課過程中，板書力求簡練，重點(diǎn)突出，條理清晰，如重要原理的推導(dǎo)過程一邊板書，一邊帶動學(xué)生一起思考，以有效抓住學(xué)生的注意力。

以“電渦流傳感器”課為例，上課一開始先給出了很多應(yīng)用圖片和小視頻，如安檢門、振動檢測、金屬板測厚、野外探雷器、飛機(jī)裂紋檢測等等，設(shè)下懸念，提出問題，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。接下來介紹電渦流傳感器的工作原理，引入簡單的動畫，直觀形象地說明高頻反射式和低頻透射式電渦流傳感器的原理，然后講解電渦流傳感器的特性和測量電路，其中板書啟發(fā)推出電渦流傳感器的等效電路方程，最后再結(jié)合開始給出的圖片讓學(xué)生來討論電渦流傳感器的應(yīng)用，并總結(jié)出電渦流傳感器的適用范圍。整個教學(xué)過程不斷深入，逐個擊破各個難點(diǎn)問題。

在學(xué)期末，學(xué)生課外小制作完成后，由學(xué)生自愿報(bào)名開展一堂作品報(bào)告交流會，將自己的設(shè)計(jì)與大家分享：采用的傳感器原理、應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)、P C B 制作和調(diào)試過程中的心得體會等，學(xué)生的語言表達(dá)能力、交流能力得到了鍛煉。報(bào)告會之前，由任課老師把關(guān)每個學(xué)生的PPT：內(nèi)容安排、版式背景設(shè)計(jì)、字體字號選擇等，有的需反反復(fù)復(fù)修改三五稿，為了講臺上呈現(xiàn)的短短5分鐘，每個學(xué)生在臺下都花了大量的功夫，他們由此體驗(yàn)到了成就感，但體會更深的是成功背后的付出以及做學(xué)問的嚴(yán)謹(jǐn)。

4考核方式多樣化

為注重學(xué)生能力培養(yǎng)，對該門課程的成績評定也做了相應(yīng)的改革：降低期末考試成績比例，融入過程考核。該課程總評成績=平時成績×20%+實(shí)驗(yàn)成績×30%+期末考試成績*50%，主要依據(jù)以下幾個方面：

(1)期末考試成績：期末理論考試采用開卷形式，考核學(xué)生對傳感器所需知識的理解和領(lǐng)悟，而不是簡單的照搬書本，并將期末考試成績占總評成績的比例降低到50%；

(2)平時成績：平時成績有三部分構(gòu)成，任課老師根據(jù)學(xué)生平時的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評定，主要做了三方面變革，一是促進(jìn)教學(xué)互動融合，在常規(guī)中除考勤、作業(yè)項(xiàng)外增加了課堂表現(xiàn)獎勵，常規(guī)部分占平時成績的40%；二是加強(qiáng)了過程考核，在模塊二教學(xué)過程中增加了兩次的課堂階段小測，這部分占平時成績的30%；三是安排了傳感器相關(guān)文獻(xiàn)綜述的撰寫，這部分也占平時成績的30%，要求查閱6篇以上的某一傳感器主題文獻(xiàn)后完成，以提升學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)、書籍等課外信息的歸納總結(jié)能力，加深對傳感器的理解，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究的能力；

(3)實(shí)驗(yàn)成績：實(shí)驗(yàn)成績分兩部分，課內(nèi)規(guī)定實(shí)驗(yàn)和課外傳感器小產(chǎn)品制作各占實(shí)驗(yàn)成績的50%，課內(nèi)規(guī)定實(shí)驗(yàn)安排5個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評分，由預(yù)習(xí)、操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分組成。新增加的課外小制作以實(shí)物檢查為主，并提交一份作品說明書，答辯作為獎勵分。該項(xiàng)考核在強(qiáng)調(diào)結(jié)果的同時，更注重參與的整個過程，以調(diào)動學(xué)生實(shí)踐的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或制作的基本技能。

學(xué)期結(jié)束，該門課程共三個班的總評成績及格率達(dá)到了98.5%，優(yōu)秀率在25%左右。采取這種多樣化的考核方式，把過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，把理論知識和實(shí)踐能力相結(jié)合，更全面地反映了學(xué)生綜合素質(zhì)能力。通過一系列的課程教學(xué)改革實(shí)踐，說明此舉更適合應(yīng)用型技術(shù)院校創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

5結(jié)束語

當(dāng)下，地方本科院校正處于向技術(shù)應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型時期，為了凸顯應(yīng)用型人才培養(yǎng)，突出學(xué)生的實(shí)踐能力，專業(yè)課程的教學(xué)改革至關(guān)重要。以《傳感器原理及應(yīng)用》這門課程為例 ，從教學(xué)內(nèi)容的模塊化組織、教學(xué)方法的靈活性運(yùn)用以及考核方式的多樣化結(jié)合等方面進(jìn)行了改革，將理論與實(shí)踐較好地

相結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，不僅改善了教學(xué)效果，而且培養(yǎng)了學(xué)生第二課堂的實(shí)踐能力，有利于創(chuàng)新應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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Research on the teaching reform of the sensor course in applied technology oriented undergraduate

FANGGui-juan,WUPing

(College of Electromechanical Engineering,Sanming University, Sanming 365004,China)

Abstract：“Principles and Applications of Sensors” is an electronics professional course with strong theory and practice. In the period of transition from ordinary undergraduate to the applied technical universities, as one of the practical teaching reform pilot program, the course has carried on the reform in modular organization of teaching content, the flexibility of teaching method and the combination of various assessment methods. It implements the integration of the teaching, learning and doing. The results of teaching practice show that the reform measures of this course not only improves the teaching effect, but also promotes the cultivation of the students' ability of the second classroom practice. What’s more,it promotes the students' independent learning, and it is conducive to the cultivation of innovative applied technology talents.

Key words：sensors;CDIO; the second classroom ; applied talents training

中圖分類號：G 642.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2016.01.025

文章編號：2095-7386(2016)01-0114-03

基金項(xiàng)目：福建省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目(JAS14763).

作者簡介：方桂娟(1969-)，女，教授，E-mail:fgj_sm@126.com.

收稿日期：2015-12-08.修回日期：2016-01-08.