基于真實(shí)產(chǎn)品的《傳感器與信號調(diào)理》教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)*

俞 志 根

(湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程分院, 浙江 湖州 313000)

高職教育與中職的最大區(qū)別是其高等性，具體體現(xiàn)在高職培養(yǎng)目標(biāo)中要求學(xué)生在掌握職業(yè)技能的同時(shí)，應(yīng)該同時(shí)掌握足夠的理論知識，既要突出其職業(yè)性，要重視職業(yè)技能的培養(yǎng)，又要注重掌握一定的理論知識，為學(xué)生的職業(yè)生涯發(fā)展和拓展提供扎實(shí)的基礎(chǔ)[1](P163-166),[2](P23-24)。根據(jù)杜威的實(shí)用主義教育思想，以及我國著名教育家陶行知先生的“教學(xué)做合一”教育理念，高職教育采用“理實(shí)一體化”教學(xué)模式是最為恰當(dāng)?shù)?，將理論與實(shí)踐融為一體才能夠使高職教育在培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能的同時(shí)促使他們掌握必備的理論知識[3](P54-55)。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院將應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)定為：面向電子產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)，培養(yǎng)熟悉電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、加工制造、結(jié)構(gòu)裝配、產(chǎn)品檢測、品質(zhì)管理等崗位的第一線高技能專門人才。在特色專業(yè)建設(shè)中要求每門課程根據(jù)所對應(yīng)的職業(yè)崗位，引入企業(yè)生產(chǎn)過程中的標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，采用真實(shí)電子產(chǎn)品作為載體設(shè)計(jì)課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)。《傳感器與信號調(diào)理》作為電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)崗位中的課程之一，對課程內(nèi)容體系進(jìn)行了全方位的重新定位和設(shè)計(jì)。

一、《傳感器與信號調(diào)理》課程的特點(diǎn)、定位與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

(一)本課程的特點(diǎn)及其定位

由于傳感器非常廣泛，用于信號調(diào)理的方法和專門芯片門類繁雜，不可能面面俱到，且傳感器結(jié)構(gòu)原理及信號調(diào)理理論性較強(qiáng)，對于高職學(xué)生，理論深度要把握恰當(dāng)，不宜過深。

《傳感器與信號調(diào)理》是應(yīng)用電子專業(yè)的一門骨干專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生選擇應(yīng)用各類傳感器的能力，組成各種信號調(diào)理電路、測量電路及各種測試模塊電路的設(shè)計(jì)制作能力。課程培養(yǎng)目標(biāo)是：通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握電阻式、電容式、電感式、霍爾、熱電偶、光電、壓電等常用傳感器的結(jié)構(gòu)原理和選用方法，學(xué)會(huì)模擬信號的放大、轉(zhuǎn)換、濾波及數(shù)字信號的整形等調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，會(huì)正確選用傳感器與運(yùn)放、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換及專用芯片設(shè)計(jì)檢測電路，為后續(xù)單片機(jī)課程提供前級測量電路[4](93-96)。

(二)教學(xué)內(nèi)容體系的設(shè)計(jì)

根據(jù)本課程的自身特點(diǎn)和定位及目標(biāo)要求，擬選擇位移、壓力、溫度濕度、氣體成分分析和頻率等五個(gè)方面的物理量作為被測量，按被測量的性質(zhì)選擇典型傳感器編排課程內(nèi)容；至于信號調(diào)理部分，分散在每類傳感器中進(jìn)行，主要有微弱信號的放大、信號的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換、頻率信號的整形、信號的濾波等，重點(diǎn)講解各種專用芯片的特性和選用。整個(gè)課程教學(xué)內(nèi)容選擇五個(gè)真實(shí)電子產(chǎn)品電路作為載體設(shè)計(jì)五個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，將理論知識融入其中。載體的選擇遵循從易到難、由簡單到復(fù)雜的基本原則，根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合地方行業(yè)企業(yè)特點(diǎn)選擇了BH型電子狗報(bào)警器、XH-M2500活仕增濕器、TDR199Z型電動(dòng)自行車調(diào)速器、EM-20/YC酒精檢測儀和ACS-3A電子計(jì)價(jià)秤等五個(gè)電子產(chǎn)品作為本課程的教學(xué)載體，進(jìn)行教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)[5]?？傮w而言，本課程內(nèi)容主要包括兩大部分、五個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目、三個(gè)訓(xùn)練方面，如圖1所示：

圖1 課程總體安排圖

以上的課程教學(xué)內(nèi)容體系設(shè)計(jì)主要考慮了《應(yīng)用電子專業(yè)學(xué)生崗位技能需求調(diào)查分析報(bào)告》和《應(yīng)用電子專業(yè)學(xué)生崗位操作支撐知識調(diào)查分析報(bào)告》對中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)過程所需的職業(yè)技能點(diǎn)和理論知識點(diǎn)要求，所選的五個(gè)載體包含了力(壓力)、溫度、濕度、氣體、頻率等各種物理量的檢測，覆蓋傳感器種類較為齊全，信號調(diào)理部分包括了信號的放大、濾波整形、模數(shù)轉(zhuǎn)換及抗干擾等各個(gè)方面，符合載體選擇的典型性和知識技能等的涵蓋要求。

在教學(xué)模式上，采取真實(shí)電子產(chǎn)品電路的實(shí)際設(shè)計(jì)制作過程式的項(xiàng)目教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容的組織與安排與電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)制作工作過程高度一致。教學(xué)內(nèi)容的組織與安排按照實(shí)際項(xiàng)目工作過程，沿工作過程展開模塊化教學(xué)。采用校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地實(shí)施課程教學(xué)。課程后期也可以直接采用部分頂崗實(shí)習(xí)進(jìn)行工學(xué)交替的方式進(jìn)行。

二、基于真實(shí)電子產(chǎn)品的理實(shí)一體化教學(xué)項(xiàng)目

根據(jù)本課程的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合高職教育重在培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能，兼顧一定理論知識的原則，確定本課程的培養(yǎng)重點(diǎn)在于將傳感器結(jié)合進(jìn)電子產(chǎn)品電路中去，由應(yīng)用出發(fā)講透傳感器結(jié)構(gòu)原理及其信號調(diào)理原理，使學(xué)生更易接受和掌握傳感理論及信號調(diào)理方法與理論，同時(shí)，通過五個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)品電路的設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)學(xué)生電路設(shè)計(jì)的崗位技能，以達(dá)到《中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)崗位考核標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

(一)本課程理論知識結(jié)構(gòu)

參照《應(yīng)用電子專業(yè)學(xué)生崗位操作支撐知識調(diào)查分析報(bào)告》中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)過程所列理論知識點(diǎn)要求，本課程整體知識結(jié)構(gòu)主要包括傳感器結(jié)構(gòu)原理與信號調(diào)理兩大部分。傳感器結(jié)構(gòu)原理部分主要包括力傳感器、溫濕度傳感器、位移傳感器、速度傳感器及氣體分析傳感器等幾種常見物理量的測量傳感原理和常見傳感器結(jié)構(gòu)；信號調(diào)理主要包括微弱信號的放大、整形、濾波、轉(zhuǎn)換與抗干擾等內(nèi)容。具體的結(jié)識點(diǎn)見表1和表2。

表1 傳感器結(jié)構(gòu)原理方面的知識點(diǎn)[6](P35)

表2 信號調(diào)理方面的知識點(diǎn)

(二)本課程職業(yè)技能訓(xùn)練結(jié)構(gòu)

本課程職業(yè)技能訓(xùn)練內(nèi)容參照《應(yīng)用電子專業(yè)學(xué)生崗位技能需求調(diào)查分析報(bào)告》中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)過程所列技能點(diǎn)選擇具體訓(xùn)練點(diǎn)。主要包括中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)訓(xùn)練、器件安裝與電路制作訓(xùn)練和電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)文件編制訓(xùn)練三方面。中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)訓(xùn)練主要進(jìn)行傳感檢測電路的設(shè)計(jì)，包括傳感器選型、信號調(diào)理電路專用芯片的選用、芯片外圍器件的設(shè)計(jì)與選用，訓(xùn)練中要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中必須遵守的各種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)的電路具有實(shí)用價(jià)值，具體訓(xùn)練點(diǎn)細(xì)分見表3。器件安裝與電路制作訓(xùn)練主要是將設(shè)計(jì)的電路制作成實(shí)物，以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，進(jìn)一步提升他們的就業(yè)競爭力，也可以檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)的合理性，具體訓(xùn)練點(diǎn)細(xì)分見表4。電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)文件編制訓(xùn)練主要培養(yǎng)學(xué)生整理文檔的能力，以養(yǎng)成良好的遵守標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的職業(yè)習(xí)慣，具體訓(xùn)練點(diǎn)細(xì)分見表5。

(三)職業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)

根據(jù)課程載體設(shè)計(jì)BH型電子狗報(bào)警器報(bào)警電路設(shè)計(jì)與制作、XH-M2500活仕增濕器控制電路設(shè)計(jì)與制作、TDR199Z型電動(dòng)自行車調(diào)速器調(diào)速電路設(shè)計(jì)與制作、EM-20/YC酒精檢測儀檢測電路設(shè)計(jì)與制作和ACS-3A電子計(jì)價(jià)秤稱量電路設(shè)計(jì)與制作五個(gè)職業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目進(jìn)行課堂教學(xué)，通過幾種傳感器應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)制作訓(xùn)練，完成課程知識結(jié)構(gòu)體系和技能訓(xùn)練體系的教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)傳感檢測與信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)、各種傳感器及專用芯片選型、信號放大芯片選擇、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選用、電路器件安裝、電路性能調(diào)試及工藝文件編制等各方面職業(yè)技能的培養(yǎng)。表6為職業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目1的具體安排，其余4個(gè)項(xiàng)目限于篇幅不再詳列。

表3 中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)訓(xùn)練

表4 器件安裝與電路制作訓(xùn)練

表5 電路設(shè)計(jì)說明文件編制訓(xùn)練

(四)教學(xué)進(jìn)度安排及課程考核要求

本課程總課時(shí)為112，根據(jù)上述課程內(nèi)容的模塊結(jié)構(gòu)和能力訓(xùn)練項(xiàng)目安排要求，結(jié)合每個(gè)項(xiàng)目的復(fù)雜程度和課程的總課時(shí)量，本課程教學(xué)進(jìn)度安排為：BH型電子狗報(bào)警器報(bào)警電路設(shè)計(jì)與制作16課時(shí)，XH-M2500活仕增濕器控制電路設(shè)計(jì)與制作18課時(shí)，EM-20/YC酒精檢測儀檢測電路設(shè)計(jì)與制作20課時(shí)，TDR199Z型電動(dòng)自行車調(diào)速器電路設(shè)計(jì)與制作26課時(shí)，ACS-3A電子秤電路設(shè)計(jì)與制作32課時(shí)。

參照本課程理論與技能培養(yǎng)目標(biāo)，本課程作業(yè)安排在每個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目中，項(xiàng)目技能訓(xùn)練以課堂作業(yè)的形式安排。課外作業(yè)以每個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)文件編制為主要內(nèi)容。課程作業(yè)以本課程的訓(xùn)練核心為主要內(nèi)容，通過作業(yè)拓展學(xué)生的知識面，提高他們應(yīng)用所學(xué)知識的技能。學(xué)生的技能評測依據(jù)《電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與裝配崗位考核標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，課程考核方法采用平時(shí)成績、單元操作成績、課程答辯成績?nèi)齻€(gè)部分組成。其中，平時(shí)成績以考勤、課堂與課外作業(yè)及現(xiàn)場職業(yè)素養(yǎng)為考核點(diǎn)。占總成績30 %。單元操作成績占總成績50 %。課程答辯占20 %。

表6 職業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目1的詳細(xì)訓(xùn)練內(nèi)容

三、結(jié) 語

根據(jù)設(shè)計(jì)的教學(xué)項(xiàng)目，在2010級應(yīng)用電子專業(yè)1001班實(shí)施教學(xué)，經(jīng)過五個(gè)項(xiàng)目的理實(shí)一體化教學(xué)，將電阻應(yīng)變效應(yīng)、信號放大、濾波、抗干擾等諸多理論知識點(diǎn)結(jié)合在測量電路設(shè)計(jì)與制作的實(shí)踐項(xiàng)目中講解，運(yùn)用真實(shí)產(chǎn)品試用、傳感器實(shí)物演示、圖片、錄像等多種教學(xué)手段，取得了良好的教學(xué)效果。經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，學(xué)生很好地掌握了位移、壓力、溫度濕度、氣體成分分析和頻率這五個(gè)物理量的測量方法，能熟練選擇常用傳感器，進(jìn)行信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，合理選用信號放大、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波等常用芯片，并較好地掌握了測量電路的實(shí)際制作和電路調(diào)試技巧，基本具備了中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)崗位的職業(yè)技能要求，且掌握了自我學(xué)習(xí)的方法與技巧，完成了課程教學(xué)目標(biāo)。這種以真實(shí)電子產(chǎn)品為載體的理實(shí)一體化教學(xué)項(xiàng)目，有利于學(xué)生職業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成，為高技能人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)[7](P15-16)。

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