CDIO理念在傳感器課程中的應(yīng)用

吳譽(yù)

【摘要】傳感器課程是電類專業(yè)一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)的理論教學(xué)方式不適合現(xiàn)在的高職高專學(xué)生。CDIO工程教育模式理念以“做中學(xué)”為核心，讓學(xué)生在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)工程，以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。將CDIO理念應(yīng)用到傳感器課程改革中，實(shí)施CDIO項(xiàng)目式教學(xué)，以學(xué)生為主體，教師引導(dǎo)輔助，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

【關(guān)鍵詞】傳感器教學(xué) ； CDIO ； 項(xiàng)目教學(xué)法

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）23-0285-01 傳感器應(yīng)用技術(shù)是自動(dòng)化、應(yīng)用電子技術(shù)等電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程包括了各類傳感器的物理特性、檢測原理和應(yīng)用電路等相關(guān)知識(shí)，具有實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。但由于課程內(nèi)容分散、抽象，缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性，學(xué)起來困難枯燥，如果采用傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法，難以刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造欲望，教學(xué)效果不理想。所以如何讓學(xué)生掌握各類傳感器的相關(guān)知識(shí)，并運(yùn)用到工程實(shí)踐中，是對(duì)主講教師在學(xué)識(shí)、能力、技巧等諸多方面的考驗(yàn)[1]。

針對(duì)我校傳感器課程教學(xué)的現(xiàn)狀，我們將CDIO理念應(yīng)用到傳感器課程改革中，以項(xiàng)目化任務(wù)設(shè)計(jì)教學(xué)單元，旨在提高學(xué)生對(duì)傳感器原理及特性的理解，并進(jìn)而達(dá)到設(shè)計(jì)和應(yīng)用的目的，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1.傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)的傳感器教學(xué)主要分成傳感器課堂教學(xué)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)兩部分來完成的。在這兩部分的教學(xué)過程中，都不同程度地存在著一些問題。傳感器的課堂教學(xué)，主要是介紹傳感器的物理性質(zhì)，工作原理和應(yīng)用。學(xué)生在接觸到這些知識(shí)時(shí)，缺乏感性認(rèn)識(shí)，對(duì)傳感器的原理和使用不甚清楚。其原因在于缺乏有效的演示方法，教學(xué)僅僅通過幾張幻燈片的描述是不現(xiàn)實(shí)的。而在傳感器的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，一般都是采用實(shí)驗(yàn)臺(tái)來完成的，現(xiàn)有傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，雖然各傳感器都采用透明式封裝比較直觀，但不滿足設(shè)計(jì)性、綜合性的要求，與工程實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重。

2.CDIO教學(xué)模式的實(shí)施

在充分考慮現(xiàn)有的實(shí)際教學(xué)條件后，我們將CDIO理念應(yīng)用到傳感器課程改革中，應(yīng)用CDIO工程對(duì)象教學(xué)方法，以項(xiàng)目化任務(wù)設(shè)計(jì)教學(xué)單元，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)傳感器電路，使學(xué)生由簡單的實(shí)驗(yàn)操作發(fā)展到自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路，實(shí)現(xiàn)傳感器功能，融理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)于一體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生對(duì)電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，使其由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。CDIO項(xiàng)目式教學(xué)模式在傳授學(xué)生專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也能切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，有良好的教學(xué)效果。

2.1課程項(xiàng)目內(nèi)容

傳感器的種類有成千上萬，在短短的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)中不可能面面俱到，所以我們?cè)趥鞲衅髡n程中選取實(shí)際應(yīng)用中常見的幾類傳感器作為項(xiàng)目設(shè)計(jì)切入點(diǎn)。主要涉及的傳感器有：溫度傳感器、聲敏傳感器、光敏傳感器、紅外傳感器、濕敏傳感器、氣敏傳感器、壓電傳感器、接近傳感器和霍爾傳感器等。這些傳感器應(yīng)用電路在生活中應(yīng)用廣泛，學(xué)生有一定的感性認(rèn)識(shí)，有益于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而且，項(xiàng)目設(shè)計(jì)的電路原理簡單，實(shí)施容易且效果明顯，可操作性強(qiáng)。

2.2項(xiàng)目實(shí)施過程

傳感器課程通常開設(shè)在《模擬電子線路》、《電子線路制圖和制版》等專業(yè)基礎(chǔ)課之后，學(xué)生通過先修課程對(duì)基本的電子線路設(shè)計(jì)方法已經(jīng)有了一定程度的掌握。在傳感器CDIO項(xiàng)目教學(xué)過程中可實(shí)施“換位教學(xué)”，學(xué)生可根據(jù)班級(jí)人數(shù)分成若干團(tuán)隊(duì)，在教師的引導(dǎo)下，憑借團(tuán)隊(duì)成員的知識(shí)和能力，通過努力共同完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。通常在教師提出項(xiàng)目需求后，學(xué)生首先進(jìn)行需求分析；然后通過查找資料，選擇合適的傳感器器件及其它電路元器件完成電路設(shè)計(jì)；再利用相應(yīng)的材料完成電路的焊接調(diào)試，實(shí)現(xiàn)電路功能；最后根據(jù)完成情況進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)匯報(bào)。

（1）項(xiàng)目構(gòu)思

聲光控延時(shí)開關(guān)在生活中隨處可見，其中的關(guān)鍵器件是聲敏傳感器和光敏傳感器。項(xiàng)目的主要目標(biāo)是讓學(xué)生了解聲敏傳感器和光敏傳感器的工作原理，掌握光敏二極管、光敏電阻、駐極體傳聲器的基本特性和工作原理，并能使用光敏二極管、光敏電阻、駐極體傳聲器進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。項(xiàng)目的基本要求是實(shí)現(xiàn)夜晚有聲音時(shí)開關(guān)打開，路燈點(diǎn)亮，聲音消失后，路燈延時(shí)熄滅；白天開關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，路燈保持熄滅狀態(tài)。根據(jù)項(xiàng)目需求，電路可分成聲控模塊、光控模塊和延時(shí)模塊。在學(xué)生團(tuán)隊(duì)進(jìn)行項(xiàng)目構(gòu)思前，教師要傳授新的知識(shí)，先讓學(xué)生對(duì)光敏二極管、光敏電阻、駐極體傳聲器有基本的認(rèn)識(shí)。接著，學(xué)生團(tuán)隊(duì)根據(jù)各個(gè)模塊的需求進(jìn)行資料查詢和電路設(shè)計(jì)構(gòu)思。這階段學(xué)生需要通過自己的思考分析和解決問題，增強(qiáng)了他們的自學(xué)能力。

（2）項(xiàng)目設(shè)計(jì)

通過項(xiàng)目構(gòu)思，學(xué)生團(tuán)隊(duì)集思廣益，利用自己所掌握的電子電路知識(shí)按照模塊設(shè)計(jì)電路。由于每個(gè)學(xué)生的知識(shí)水平和能力水平不同，設(shè)計(jì)的電路也大相徑庭。

電路設(shè)計(jì)完成后，需進(jìn)行小組驗(yàn)證，學(xué)生可利用Proteus、Multisim等電路仿真模擬軟件進(jìn)行電路仿真和參數(shù)驗(yàn)證。通過仿真實(shí)驗(yàn)，確定元器件參數(shù)的大致范圍，給元器件選型提供參考依據(jù)。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，教師需要根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的電路適時(shí)給與幫助，鼓勵(lì)學(xué)生堅(jiān)持創(chuàng)新、積極思考，引導(dǎo)學(xué)生完成電路設(shè)計(jì)。

（3）項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)

完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)后，每個(gè)小組根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路圖，選擇相應(yīng)的電子元器件，焊接調(diào)試電路。電路功能能否實(shí)現(xiàn)正好能驗(yàn)證項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的工作是否成功，在這個(gè)過程中，教師需要積極地配合學(xué)生進(jìn)行電路的驗(yàn)證，調(diào)動(dòng)小組成員齊心協(xié)力共同尋找、分析、解決問題，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自主探究，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目。

（4）項(xiàng)目運(yùn)行

項(xiàng)目完成后需要撰寫項(xiàng)目報(bào)告，包括項(xiàng)目目標(biāo)、項(xiàng)目要求、理論基礎(chǔ)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及問題思考總結(jié)。同時(shí)每個(gè)團(tuán)隊(duì)需進(jìn)行項(xiàng)目演示，并對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原理、關(guān)鍵技術(shù)、難點(diǎn)攻克、調(diào)試過程中問題解決等內(nèi)容進(jìn)行公開匯報(bào)。

3.結(jié)束語

CDIO是一種將實(shí)踐教育與理論教育相結(jié)合的教育理念，其主要理論依據(jù)來源于杜威的“做中學(xué)”思想，以項(xiàng)目帶動(dòng)知識(shí)學(xué)習(xí)。傳感器課程實(shí)施CDIO項(xiàng)目式教學(xué)改革過程中，教師樹立了創(chuàng)新教育理念，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，將枯燥抽象的理論課程搬到實(shí)驗(yàn)室中、搬到企業(yè)中，這種理實(shí)一體化的教學(xué)方式改變了單調(diào)沉悶的“填鴨式”課堂教學(xué)，授之以漁而非授之以魚，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力，增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)技能。由于改革經(jīng)歷的時(shí)間不算太長，很多方面還存在不足，今后還需繼續(xù)探索，不斷優(yōu)化和更新教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]謝楠.CDIO項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)課程中的應(yīng)用[J].浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)學(xué)報(bào)，2013，25（1）：89-91.endprint