基于能力培養(yǎng)的傳感器課程教學(xué)改革探索

黃 艷

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104)

基于能力培養(yǎng)的傳感器課程教學(xué)改革探索

黃 艷

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104)

針對當(dāng)前傳感器課程教學(xué)存在的問題，以職業(yè)崗位要求和“能力遞進”培養(yǎng)模式為導(dǎo)向，對傳感器課程的總體進行教學(xué)設(shè)計.重點探討以能力為基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容組織與更新，以能力為主線的多元化教學(xué)方法設(shè)計與實施，以能力為目標的多樣化考核方式.

傳感器；課程改革；能力培養(yǎng)

目前，傳感網(wǎng)在中國得到了廣泛的應(yīng)用.江蘇省是國內(nèi)傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)起步較早和相對集中的地區(qū)，已經(jīng)形成以無錫為核心，蘇州、南京為支撐的傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，對從事傳感網(wǎng)專業(yè)的職業(yè)技能人才需求比重逐年上升，這就為電子信息類專業(yè)人才提供了大量新的就業(yè)崗位.由于高職院校培養(yǎng)目標和學(xué)生基礎(chǔ)與本科院校不同，在傳感網(wǎng)人才培養(yǎng)方面面臨新模式探索的挑戰(zhàn)，其核心是如何使學(xué)生具備從事傳感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)相關(guān)職業(yè)所必須的實際能力.物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、傳輸層、處理層與應(yīng)用層[1].傳感網(wǎng)屬于位于最底層的感知層，沒有感知層，物聯(lián)網(wǎng)的傳輸和應(yīng)用就無從談起[2].感知層以電子標簽技術(shù)、傳感器技術(shù)、單片機技術(shù)、無線通信技術(shù)、信號處理技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，主要完成物品標識和信息的智能采集工作.其中，傳感器是構(gòu)成傳感網(wǎng)的基礎(chǔ)單元.

1 傳感器課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

傳感器是一門多學(xué)科交叉、綜合性強、實踐性強的專業(yè)課程，由于知識零碎、內(nèi)容分散，學(xué)生學(xué)起來枯燥乏味，教師教起來也很艱難.為了培養(yǎng)符合傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)職業(yè)需要的人才，大多數(shù)院校都在進行這門課程的教學(xué)改革[3-9].當(dāng)前，傳感器課程教學(xué)存在的問題大致可以概括為以下幾個方面：

1.1 課程目標不明，不適合高職教學(xué)

傳統(tǒng)的傳感器課程教學(xué)側(cè)重于各種傳感器原理和測量處理電路的講解，艱深難懂，不符合高職高專學(xué)生實際.高職教育重動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，教學(xué)時應(yīng)力避深奧的理論，側(cè)重于聯(lián)系實際，讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用，進而掌握常用傳感器的使用、選型和維護能力.

1.2 教學(xué)內(nèi)容滯后，不能貼近行業(yè)要求

傳感器是物聯(lián)功能的前提，隨著傳感網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，當(dāng)前傳感器技術(shù)已經(jīng)成為科技和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的熱點，各種傳感器技術(shù)發(fā)展非常迅速.目前，傳感器課程的理論教學(xué)內(nèi)容相對陳舊，新的傳感器技術(shù)和發(fā)展涉及較少；實踐教學(xué)內(nèi)容只涉及基礎(chǔ)驗證性實驗，與工程應(yīng)用聯(lián)系不夠，缺少綜合性的應(yīng)用實例，尤其是以傳感網(wǎng)應(yīng)用為背景的實例，不能很好地為本專業(yè)崗位群服務(wù).

1.3 教學(xué)模式單一，不能突出能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師講授為主，教師依照教材內(nèi)容介紹各種傳感器的測量原理，學(xué)生見不到實物，缺乏感性認識，相似的原理介紹讓學(xué)生覺得枯燥乏味、深奧難懂.過多的理論課時抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而較少的實驗課時又使本門課程的理論和實踐脫節(jié).現(xiàn)代教學(xué)模式的發(fā)展趨勢是重視教學(xué)活動中學(xué)生的主體性，重視學(xué)生對教學(xué)的參與，根據(jù)教學(xué)的需要合理設(shè)計“教”與“學(xué)”的活動.如何通過豐富的教學(xué)方法和手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，成為當(dāng)前傳感器課程教學(xué)中亟需解決的問題.

2 基于“能力遞進”培養(yǎng)模式的總體教學(xué)設(shè)計

“傳感器認知與應(yīng)用”的課程目標是讓學(xué)生通過各類傳感器工作原理、基本結(jié)構(gòu)和相應(yīng)測量電路的學(xué)習(xí)，掌握常用傳感器的使用、選型和維護能力.為此，將“傳感器認知與應(yīng)用”課程的能力培養(yǎng)劃分為專業(yè)能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力三級.專業(yè)能力對應(yīng)于各類傳感器理論知識的掌握程度；應(yīng)用能力對應(yīng)于各類傳感器的使用和選型能力；創(chuàng)新能力對應(yīng)于傳感器應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建和維護能力.

為適應(yīng)高職高專人才能力培養(yǎng)目標的需求，基于“能力遞進”培養(yǎng)模式進行“傳感器認知與應(yīng)用”課程的教學(xué)設(shè)計與實施，總體教學(xué)設(shè)計如圖1所示.以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為目標，為實現(xiàn)三級遞進能力的培養(yǎng)，需要有針對性地構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式.通過組織與更新理論教學(xué)內(nèi)容提升學(xué)生的專業(yè)能力；通過設(shè)計與開發(fā)實踐教學(xué)項目提升學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力；通過探索與實施多元化的教學(xué)方法和考核評價提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性.

圖1 課程教學(xué)設(shè)計的總體框架

3 基于能力培養(yǎng)的教學(xué)改革內(nèi)容

3.1 以能力為基礎(chǔ)，組織與更新教學(xué)內(nèi)容

針對能力培養(yǎng)中專業(yè)能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的不同要求，分別組織與更新課程的理論教學(xué)內(nèi)容和實踐教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計思路如圖2所示.

圖2 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計

理論教學(xué)內(nèi)容方面.將主線“應(yīng)用系統(tǒng)-被測量-傳感器-應(yīng)用實例”貫穿整個教學(xué)過程中.第一章重點講解傳感器網(wǎng)絡(luò)，即主線中的應(yīng)用系統(tǒng)，讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用，進而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.后續(xù)章節(jié)的內(nèi)容按照被測量的類型來劃分講解，提出一個被測量后，除了介紹幾種典型的傳感器以及對應(yīng)的單項應(yīng)用實例，還介紹最新的傳感網(wǎng)用傳感器.最后一章給出具體的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的綜合應(yīng)用實例.

實驗教學(xué)內(nèi)容方面.針對以往的傳感器課程只采用CSY傳感器系統(tǒng)實驗儀開設(shè)幾個基礎(chǔ)驗證性實驗，存在實踐層次低、系統(tǒng)性差等問題，采用新建的“RFID與WSN技術(shù)實驗實訓(xùn)室”中的EL-IOT-II型教學(xué)實驗系統(tǒng)，如圖3所示，增加開設(shè)最新的傳感網(wǎng)用傳感器實驗，具體分為應(yīng)用驗證性和設(shè)計驗證性兩個層次.

圖3 EL-IOT-II型教學(xué)實驗系統(tǒng)

3.2 以能力為主線，設(shè)計與實施多元化教學(xué)方法

為提高教學(xué)效果，教學(xué)中針對不同的能力培養(yǎng)要求設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)方法.專業(yè)能力的培養(yǎng)主要采用啟發(fā)式和講授式.講解某一章具體內(nèi)容前先讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，學(xué)生通過前期調(diào)研會產(chǎn)生諸多疑問，這時，教師再結(jié)合多媒體和傳感器實物把理論教學(xué)內(nèi)容生動形象地展示出來，并啟發(fā)學(xué)生對疑問進行解答.應(yīng)用能力的培養(yǎng)主要采用案例分析式.每一章的最后都組織學(xué)生對具體的單項應(yīng)用案例進行調(diào)查、閱讀、思考和分析，從而提高學(xué)生分析問題的能力.以講解溫度檢測這一章為例，先讓學(xué)生通過資料查找羅列出已有的溫度傳感器，學(xué)生肯定會產(chǎn)生疑問：不同種類的溫度傳感器之間有什么區(qū)別？然后分別講授熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、集成溫度傳感器和紅外溫度傳感器等內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊比較.這一章的最后組織學(xué)生對熱電偶在燃氣熱水器中的應(yīng)用進行分析.創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要采用任務(wù)驅(qū)動式.在課程教學(xué)的最后階段，對學(xué)生進行分組，每組完成不同的傳感器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計任務(wù).例如，基于EL-IOT-II型教學(xué)實驗系統(tǒng)設(shè)計與組建基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的綜合應(yīng)用系統(tǒng).

3.3 以能力為目標，探索靈活多樣的考核方式

為了提高教學(xué)質(zhì)量，把學(xué)生從過去過多注重書面考試中解放出來，將以往以測試記憶為主的知識性考核轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫嵺`為主的能力和素質(zhì)考核.課程采用多元化的考核評價體系：理論考核是對學(xué)生的專業(yè)能力進行考核；實訓(xùn)考核是對學(xué)生每個實驗完成過程中的各種表現(xiàn)進行考核，主要是針對學(xué)生的應(yīng)用能力進行考核；項目考核是對學(xué)生的創(chuàng)新能力進行考核，教師給出多個項目主題，學(xué)生自主選題并在期末提交成果、現(xiàn)場陳述并回答問題.考核的目的是促進教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)，理論考核是必需的，專業(yè)能力是應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ).但是考慮到本課程的應(yīng)用性較強，實訓(xùn)考核和項目考核也是很重要的.以能力為目標的考核評價體系需要確定合理的分配比例.

4 結(jié)語

傳感器課程教學(xué)根據(jù)職業(yè)崗位要求，分解出主要知識點和技能點，進而以“能力遞進”培養(yǎng)模式為導(dǎo)向，構(gòu)建“傳感器認知與應(yīng)用”課程教學(xué)設(shè)計的總體框架，整體規(guī)劃課程的教學(xué)內(nèi)容、選擇教學(xué)方法和設(shè)計評價體系.為了貼近行業(yè)要求，突出專業(yè)領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)、新工藝和新方法，提升學(xué)生的專業(yè)能力，教學(xué)內(nèi)容除了包括典型的傳感器，還應(yīng)吸收最新的科技成果，增加最新的傳感網(wǎng)用傳感器.

[1]教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會. 高等學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)體系與規(guī)范(試行)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2]張揚，陳俊杰. 感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵[N]. 江蘇科技報，2010-09-02(A12).

[3]朱啟兵. 面向工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的《傳感器與檢測技術(shù)》教學(xué)改革[J]. 貴州師范學(xué)院學(xué)報，2013，29(3)：27-30.

[4]周利，祝杰.“傳感器”課程內(nèi)容革新及實驗教學(xué)改革與實踐[J]. 中國電力教育，2013(2)：141-144.

[5]劉彩霞. 傳感器與檢測技術(shù)實驗課教學(xué)改革構(gòu)想[J]. 遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2013，15(2)：70-72.

[6]鄭春嬌，張健，王俊生. 電子設(shè)計競賽促進傳感器技術(shù)教學(xué)改革發(fā)展[J]. 實驗室科學(xué)，2012，15(5)：167-169.

[7]張丹，吳先文.《傳感器與檢測技術(shù)》課程建設(shè)芻議[J]. 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，26(2)：62-64.

[8]王黨樹. 傳感器與檢測技術(shù)實驗教學(xué)改革探討[J]. 高校實驗室工作研究，2012(2)：29-30.

[9]張琳，袁新娣.《傳感器與檢測技術(shù)》課程教學(xué)改革與實踐[J]. 贛南師范學(xué)院學(xué)報，2012(6)：106-108.

(責(zé)任編輯：李 平)

Exploration on the Course of Sensor Based on Competence Development

HUANG Yan
(School of Electronics and Information Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

Given existing problems in current course of sensor，a global course design is presented aiming at fulflling job requirement and competence development of the students.Three key points are discussed - organizing and updating the course based on competence development；design and implementation of multiple teaching modes following competence development；exploring various examination patterns targeting at the competence of the students.

sensor；curriculum reform；competence development

G718.5

A

1008-5475(2014)03-0083-03

2014-03-13；

2014-04-12

黃 艷(1981-)，女，江蘇南京人，講師，博士，主要從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究.