結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂和行李安檢案例的核電子學(xué)教學(xué)探索

【摘要】核電子學(xué)通過電子學(xué)方法獲取和處理核信息，在核科學(xué)領(lǐng)域中具有十分重要的地位。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)與流程的徹底顛覆，可有效加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性及參與感；行李安檢是核電子學(xué)在民用領(lǐng)域的典型應(yīng)用之一，為了保證旅客以及運(yùn)輸系統(tǒng)的安全，行李安檢廣泛應(yīng)用于地鐵、火車站、汽車站、機(jī)場(chǎng)等人群密集場(chǎng)所。本文結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和行李安檢案例，探索核電子學(xué)課程教學(xué)改革的有效途徑。

【關(guān)鍵詞】核電子學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；案例教學(xué)；行李安檢

【中圖分類號(hào)】TN4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

Abstract： Nuclear electronics plays a very important role in the field of nuclear science through the acquisition and processing of nuclear information by electronic methods. Flipped classroom teaching subverts the structure and process of the traditional classroom teaching completely， which can effectively enhance students' learning initiative and sense of participation； baggage inspection is one of the typical applications of nuclear electronics in civilian areas. To ensure the safety of passengers and transport system， baggage inspection has been widely used in subway， railway stations， bus stations， airports and other crowded places. In this paper， the effective ways of teaching reform of nuclear electronics are explored based on the combination of flipped classroom teaching and baggage inspection case.

Keywords： Nuclear Electronics； flipped classroom； case teaching； baggage inspection

一、引言

翻轉(zhuǎn)課堂模式是大教育運(yùn)動(dòng)的一部分，它與混合式學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)、其他教學(xué)方法和工具在含義上有所重疊，都是為了讓學(xué)習(xí)更加靈活、主動(dòng)，讓學(xué)生的參與度更強(qiáng)。"翻轉(zhuǎn)課堂式"是對(duì)基于印刷術(shù)的傳統(tǒng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)與教學(xué)流程的徹底顛覆，由此將引發(fā)教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革[1，2]。案例教學(xué)通過給學(xué)生設(shè)置課題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，通過自學(xué)、討論與合作等方式去探討解決問題的方法，它有別于傳統(tǒng)講授教學(xué)方式，有利于學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。由此可見結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和案例教學(xué)可有效提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

新型核輻射探測(cè)技術(shù)、電子學(xué)和嵌入式系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，有力推動(dòng)了核電子學(xué)技術(shù)的發(fā)展；與此同時(shí)，核電子學(xué)技術(shù)的發(fā)展又有力促進(jìn)了核科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代核科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代核科學(xué)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和進(jìn)一步發(fā)展的前提[3-5]。但核電子學(xué)課程主要涉及大量核電子學(xué)電路及隨機(jī)信號(hào)處理的理論基礎(chǔ)，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不太緊密，導(dǎo)致學(xué)生積極性不高。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)綜合應(yīng)用能力以及解決實(shí)際問題的能力，選擇一個(gè)有效的應(yīng)用教學(xué)案例，并結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式非常必要。本文介紹了結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)及行李安檢應(yīng)用案例的核電子學(xué)課程教學(xué)改革的初步探索。

二、行李安檢簡(jiǎn)介

行李安檢是核電子學(xué)在民用領(lǐng)域的典型應(yīng)用之一，與大家的日常生活密切相關(guān)。為了保證旅客以及運(yùn)輸系統(tǒng)的安全，行李安檢廣泛應(yīng)用于地鐵、火車站、汽車站、機(jī)場(chǎng)等人群密集場(chǎng)所。行李安檢涉及多方面專業(yè)知識(shí)，包括X射線的產(chǎn)生、X射線探測(cè)器、核電子學(xué)、輻射防護(hù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電控制、圖像處理與分析等。

安檢系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要分成六大部分：X射線源模塊、電氣控制模塊、系統(tǒng)控制模塊、傳動(dòng)部分、數(shù)據(jù)采集模塊、PC機(jī)和人機(jī)交互部分[6]。數(shù)據(jù)采集模塊包括以下主要兩個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集前端（L型探測(cè)器陣列）、數(shù)據(jù)采集控制模塊[6]，如圖2所示。

數(shù)據(jù)采集前端的主要作用是對(duì)核輻射探測(cè)器輸出的微弱電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，將弱信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)采集控制模塊可以讀取的數(shù)字信號(hào)，這是核電子學(xué)課程涉及的主要內(nèi)容之一。

綜上所述，通過對(duì)行李安檢案例的教學(xué)實(shí)踐可以實(shí)現(xiàn)對(duì)核技術(shù)多門專業(yè)知識(shí)的有效聯(lián)接，同時(shí)拓展其專業(yè)知識(shí)范圍，融入機(jī)械、機(jī)電控制、圖像處理與分析等方面的專業(yè)知識(shí)，可有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索知識(shí)的興趣，提高核電子學(xué)教學(xué)質(zhì)量和效果。

三、教學(xué)模式

為了取得良好的教學(xué)質(zhì)量和效果，案例教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，在這種教學(xué)模式下，課堂內(nèi)的寶貴時(shí)間，學(xué)生能夠更專注于主動(dòng)的基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，共同研究解決實(shí)際問題，從而獲得更深層次的理解。

為此，首先給學(xué)生布置行李安檢的探究任務(wù)，將學(xué)生按寢室分組，每組3～5人，每組設(shè)組長一名，負(fù)責(zé)組內(nèi)的探究活動(dòng)。小組成員都必須積極參與探究活動(dòng)，在課余時(shí)間通過互聯(lián)網(wǎng)及實(shí)地考察收集整理行李安檢的有關(guān)資料，小組成員通過交流與合作，撰寫調(diào)研報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括背景、需求分析、工作原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)與功能、器件選型、輻射防護(hù)等內(nèi)容，然后在課堂上教師與學(xué)生共同進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流，各組逐一上臺(tái)展示其調(diào)研報(bào)告，老師和學(xué)生一起對(duì)各小組的報(bào)告進(jìn)行交流與討論，并對(duì)報(bào)告的內(nèi)容進(jìn)行共同評(píng)判。

四、教學(xué)效果與展望

結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂及行李安檢案例教學(xué)，學(xué)生對(duì)X射線產(chǎn)生過程、X射線探測(cè)原理與方法、核信號(hào)采集與處理、輻射防護(hù)等相關(guān)的專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，同時(shí)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電控制、圖像處理與分析等內(nèi)容也有了初步了解，可有效拓展專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

將案例教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相融合，可取得良好的教學(xué)效果。在教學(xué)過程中，引入更多的案例，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，必將在有效提高教學(xué)質(zhì)量和效果、培養(yǎng)更加優(yōu)秀的人才等方面發(fā)揮重要作用。

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