基于項目導(dǎo)向模式的“傳感器應(yīng)用”與“計算機(jī)測控技術(shù)”課程整合的研究與實踐

摘要：“傳感器應(yīng)用”與“計算機(jī)測控技術(shù)”在教學(xué)內(nèi)容上具有很強(qiáng)的相關(guān)性，兩門課程之間是一種相互銜接和互為補(bǔ)充的關(guān)系，傳統(tǒng)的分離教授已經(jīng)不能滿足對高職學(xué)生培養(yǎng)實際操作技能的需要。本文就基于項目導(dǎo)向模式對兩門課程的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合問題進(jìn)行了探討和實踐。

關(guān)鍵詞：項目導(dǎo)向；課程整合；實踐；技能

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1引言

“傳感器技術(shù)”與“計算機(jī)測控技術(shù)”是應(yīng)用電子、汽車電子、電氣自動化等電類專業(yè)的核心課程。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是先講授“傳感器技術(shù)”，側(cè)重于各種傳感器的工作原理、相關(guān)的測量電路的分析，而具體應(yīng)用對學(xué)生來講猶如“空中樓閣”，晦澀難懂；“計算機(jī)測控技術(shù)”主要講授自動控制系統(tǒng)的組成、自動控制裝置特別是自動化儀表的分類與發(fā)展，以及計算機(jī)組態(tài)控制技術(shù)。眾所周知，自動控制系統(tǒng)離不開傳感器，組態(tài)控制技術(shù)又必須基于傳感器進(jìn)行測量。在實際講授“計算機(jī)測控技術(shù)”時，學(xué)生卻很難將原來學(xué)過傳感器的知識綜合應(yīng)用。這樣就形成了兩門內(nèi)容密切相關(guān)，知識互通融合的課程卻讓學(xué)生認(rèn)為遙不可及的尷尬情況，教學(xué)效果一直不理想?；谶@種教學(xué)狀況，我們嘗試應(yīng)用項目導(dǎo)向模式，將兩門課程進(jìn)行了有機(jī)整合，并收到了很好效果。

2基于項目導(dǎo)向模式的課程改革

項目導(dǎo)向模式以提高學(xué)生創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力為目標(biāo)，是高職院校培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的行之有效的教學(xué)方法。項目導(dǎo)向模式按照學(xué)生認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行項目的選擇和設(shè)計，注重引導(dǎo)探索，具有較強(qiáng)的實用性。如圖1所示，項目導(dǎo)向模式由四個基本步驟構(gòu)成。

(1) 設(shè)計項目，這是項目導(dǎo)向教學(xué)法的關(guān)鍵。要有明確的目標(biāo)，要求教師基于學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計實用適合的項目工程。一個項目可以概括多個子項目，學(xué)生可以通過對子項目的設(shè)計實施逐步掌握各知識點，從而最終完成項目的設(shè)計任務(wù)。項目設(shè)計要符合高技能人才培養(yǎng)的要求，從學(xué)生實際出發(fā)，充分考慮學(xué)生的特點與知識接受能力的差異，做到因材施教。要根據(jù)任務(wù)難度，恰當(dāng)控制動機(jī)水平。任務(wù)設(shè)計要注意分散重點、難點。掌握傳感器相關(guān)知識和技能是一個逐步積累的過程，要考慮任務(wù)的大小、知識點的含量、前后的聯(lián)系等多方面的因素。例如，讓學(xué)生設(shè)計一個溫度濕度能夠達(dá)標(biāo)的育嬰房項目。在這個設(shè)計項目中既有溫度傳感器的應(yīng)用，又有濕度傳感器的應(yīng)用，還可以讓學(xué)生初步掌握報警系統(tǒng)的初步設(shè)計，讓學(xué)生設(shè)計實施起來很有成就感，可以說這是個非常實用的項目。

(2) 分析項目，這是項目能否正確執(zhí)行的前提。項目設(shè)計后，教師不要急于講解，先讓學(xué)生討論分析，提出其中隱含的新的知識點。學(xué)生在教師的引導(dǎo)啟發(fā)下理解掌握新的知識，并運用其解決相關(guān)的項目問題。本項目中，溫度、濕度傳感器的選用是重點，溫度傳感器的類型很多，用哪種更適合，其優(yōu)勢在哪里？這些都需要學(xué)生的分析。

(3) 完成項目，這是整個教學(xué)過程的重點問題。提出并設(shè)計好任務(wù)過程后，學(xué)生就需要通過不同方法去完成項目。學(xué)生通過對任務(wù)的理解進(jìn)行探索嘗試，消化新知識，完成對知識的理解和應(yīng)用。在教學(xué)方法上，改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)觀，由“學(xué)會”到“會學(xué)”，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。在教學(xué)中，讓學(xué)生根據(jù)“項目”的需求來學(xué)習(xí)，不斷地用“項目”來引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，主動完成學(xué)習(xí)目標(biāo)的任務(wù)。

本項目中，學(xué)生在選用不同的溫度、濕度傳感器后所建立的測量電路不盡相同，產(chǎn)生的效果也會大不一樣。由于實驗條件、經(jīng)費所限，不可能將所有的電路都具體實現(xiàn)，這時可以使用計算機(jī)虛擬仿真，并使用測控軟件對整個項目工程進(jìn)行完整的監(jiān)控測量，讓學(xué)生仿佛置身于育嬰房一樣。

(4) 評估項目，這是對教學(xué)效果的評價。學(xué)習(xí)成果展示是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的重要手段，是培養(yǎng)學(xué)生分析問題和明辨是非的有效途徑。要求教師在進(jìn)行課堂教學(xué)時，安排學(xué)生互評或教師點評。這是知識形成和提高的重要階段，同時也能極大地促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的成就感。

本項目的評估重點在于不同類型的傳感器的選用及其報警校正。通過教師的點評會使學(xué)生對重點問題上的解決印象深刻，理解全面，同時通過不同設(shè)計的對比切實地掌握了傳感器的具體實際應(yīng)用，其意義不言而喻。

3“傳感器應(yīng)用”與“計算機(jī)測控技術(shù)”的課程具體整合

“傳感器應(yīng)用”與“計算機(jī)測控技術(shù)”課程是十分重要的專業(yè)課程，兩門課程聯(lián)系密切，傳感器的應(yīng)用離不開測量，測量又離不開傳感器的控制，測控技術(shù)使用的組態(tài)軟件中每個設(shè)計都會涉及到傳感器的應(yīng)用。將這兩門課程有機(jī)地整合起來，勢必會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高實踐設(shè)計能力。在教學(xué)過程中，可以將兩門課程穿插講解，教師布置的設(shè)計任務(wù)可以用電路搭建，再由測控軟件具體實施，實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)的完整化，讓學(xué)生直觀地感受到傳感器的實際應(yīng)用效果，從而有效地提高學(xué)習(xí)效率。

我們在教學(xué)方法上提出以工程案例和實驗為主線和核心的邊講、邊實驗、邊討論的基于項目導(dǎo)向的教學(xué)模式。將具有實際工程應(yīng)用背景的案例和實驗作為核心和主線貫穿在課堂教學(xué)中，將兩門課程有機(jī)整合。例如上述設(shè)計育嬰房的項目，先讓同學(xué)們討論所需的傳感器特性、常用測量電路的具體應(yīng)用等，設(shè)計出實用電路，用測控軟件仿真實施，實現(xiàn)模擬育嬰房的效果，并通過有效的控制使得溫度、濕度得到相應(yīng)的補(bǔ)償。

以工程案例和實驗為主線的課程教學(xué)法的核心是實驗，必須解決課上、課下實驗教學(xué)環(huán)境的營造問題。為此，利用PC機(jī)上的測控資源在教師上課、學(xué)生上網(wǎng)的PC機(jī)上建立測控實驗室，將實驗室?guī)胝n堂、教師、宿舍和每一個有PC機(jī)的地方。為豐富個人測試實驗室所能測量的信號種類，我們還針對測控技術(shù)課程實驗教學(xué)注重功能、概念，而不追求精度的特點，用市場上的敏感元件或工業(yè)探頭+簡單調(diào)理電路，自己開發(fā)了紅外傳感器、溫度傳感器、超聲波傳感器、酒精傳感器等20多種低價格的常見物理量檢測傳感器，可以直接插接在計算機(jī)聲卡的Line in口上

作為外部傳感器使用。為提高測試實驗與工程實際的結(jié)合程度，我們對一些工業(yè)測控設(shè)備進(jìn)行簡化處理，設(shè)計為測控模型應(yīng)用到實驗教學(xué)中。包括由工業(yè)管道無損探傷設(shè)備簡化而來的鋼管缺陷無損檢測模型，由旋轉(zhuǎn)機(jī)械簡化而來的轉(zhuǎn)子實驗臺模型等。并以這些模型為基礎(chǔ)建立計算機(jī)化的創(chuàng)新實驗室，為學(xué)生開設(shè)綜合性、研究性實驗。

4項目導(dǎo)向教學(xué)深化建議

(1) 教材改革

由于現(xiàn)行的教材基本根據(jù)學(xué)科知識系統(tǒng)進(jìn)行編寫，因此教師實施項目教學(xué)法時，不能完全按照教材一章一節(jié)地講授，而要依據(jù)目前傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和高等職業(yè)教育的特點，對教材內(nèi)容進(jìn)行改革，突出傳感器的實際應(yīng)用，針對測控案例中選用的常用傳感器、實驗室設(shè)備等對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，重點選好示范項目，依據(jù)具體項目內(nèi)容編制講義，降低教學(xué)難度，結(jié)合案例進(jìn)行有針對性的教學(xué)。

(2) 教學(xué)管理改革

教學(xué)管理體制改革是實施項目教學(xué)法的保證。項目教學(xué)法很多內(nèi)容與常規(guī)教學(xué)有相悖之處，如授課計劃、教學(xué)大綱、日志填寫和時間分配等多方面，要突破常規(guī)的管理方式才能使項目教學(xué)有效的實施。

(3) 創(chuàng)建研發(fā)中心，探索產(chǎn)學(xué)做結(jié)合的新體制

創(chuàng)辦傳感器測控應(yīng)用技術(shù)中心，其功能是對內(nèi)教學(xué)、培訓(xùn)，對外面向企業(yè)提供傳感器應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，提供傳感器標(biāo)定軟硬件支持，培訓(xùn)企業(yè)技術(shù)人員，研發(fā)非電量檢測專用電子儀器設(shè)備，促進(jìn)天津地區(qū)電子產(chǎn)品制造業(yè)的騰飛，以此形成自己的獨特優(yōu)勢。承攬產(chǎn)品開發(fā)及對外技術(shù)服務(wù)，讓學(xué)生承擔(dān)力所能及的任務(wù)。

(4) 實行學(xué)分制，探索激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)的新機(jī)制

將理論課、集中實踐課按照學(xué)時及程度的不同折成學(xué)分，徹底改革實踐課的考核辦法，使考試結(jié)果能充分、真實地反映出學(xué)生的實際操作能力。從2000年起我們采取了開卷式設(shè)計加口試的考核方法，得到了歷屆學(xué)生的肯定，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果十分明顯。具體方法是：利用1～2周的時間讓學(xué)生設(shè)計出四種不同類型傳感器的典型應(yīng)用，并要求盡量使用單片機(jī)控制，制作組態(tài)控制過程，寫出設(shè)計報告，并附上參考資料復(fù)印件，最后參加與本人設(shè)計相關(guān)的實際問題和基礎(chǔ)知識的答辯。這種考試方法既培養(yǎng)了創(chuàng)新精神，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的書面和口頭表達(dá)能力以及查閱技術(shù)資料等基本素質(zhì)。

5結(jié)束語

在實際的教學(xué)中，這種基于項目導(dǎo)向模式的“傳感器應(yīng)用”與“計算機(jī)測控技術(shù)”課程整合已經(jīng)在逐步應(yīng)用，并取得了初步的成效，我們?nèi)栽诓粩喔倪M(jìn)實踐，以期更廣泛的推廣和應(yīng)用。該課題的研究可以使我校培養(yǎng)的學(xué)生具備電路基本分析能力、電子自動測量能力、質(zhì)量檢測能力以及設(shè)計、開發(fā)電子產(chǎn)品的能力，從而使學(xué)生的綜合能力有很大的提高。

參考資料：

[1] 姜大源. 職業(yè)教育學(xué)研究新論[M]. 北京:教育科學(xué)出版社，2007.

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[3] 張建偉，陳琦. 從認(rèn)知主義到建構(gòu)主義[J]. 北京師范大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，1996.

Research and Practice of Courses Conformity about “Sensor Application” and

“PC Measure Technique” Based on Item-guide Mode

Abstract: “Sensor Application” and “PC MeasureTechnique” have relativity in teaching content . They are relation of linking up and complementary .The old way have not adapted the demand of training work skill educated the talented person. The research about courses conformity basing on item-guide has applied the mode to proceeds to prefect the reformation of the way.

Key Words: item-guide， courses conformity， practice，skill