項目教學(xué)法與傳感器課程改革探索

摘要：在應(yīng)用型本科院校中，傳統(tǒng)的傳感器課程教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足對學(xué)生培養(yǎng)的要求。針對傳感器課程的特點(diǎn)，將項目教學(xué)法應(yīng)用于傳感器的課程教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及分析、解決實(shí)際問題的能力得到了很大的提高，取得了較好的教學(xué)效果。詳細(xì)介紹了項目教學(xué)法的具體實(shí)施步驟，指出了項目教學(xué)法應(yīng)用時需要注意的若干問題。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型；項目教學(xué)法；傳感器；課程改革

作者簡介：張鵬（1980-），男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，講師；吳東艷（1975-），女，黑龍江哈爾濱人，黑龍江工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，講師。（黑龍江 哈爾濱 150050）

基金項目：本文系2012年黑龍江工程學(xué)院教學(xué)改革項目（項目編號：JG2012046）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0078-02

應(yīng)用型本科作為一種新型高等教育類型，其主要特點(diǎn)為：培養(yǎng)對象的地方性、培養(yǎng)目標(biāo)的應(yīng)用性、培養(yǎng)體系的社會性以及課程體系的實(shí)踐性。應(yīng)用型本科教育培養(yǎng)的是現(xiàn)代社會發(fā)展迫切需要的“應(yīng)用型”人才，其“應(yīng)用性”不只是對現(xiàn)有工藝、技術(shù)、方法的傳承，更是對新技術(shù)、新工藝、新方法的應(yīng)用、拓展和創(chuàng)新。黑龍江工程學(xué)院作為黑龍江省首批應(yīng)用型本科試點(diǎn)院校，提出了培養(yǎng)“立足地方，基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級專門人才，努力把黑龍江工程學(xué)院建設(shè)成為一所以工為主，多學(xué)科發(fā)展，特色鮮明的高水平應(yīng)用型工程技術(shù)大學(xué)”的辦學(xué)指導(dǎo)思想。在該指導(dǎo)思想的引領(lǐng)下，學(xué)院課程應(yīng)能充分體現(xiàn)“應(yīng)用性”。傳感器及檢測技術(shù)課程是電類專業(yè)的一門重要的課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。該課程主要介紹常用傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)、特性和應(yīng)用技術(shù)，是一門內(nèi)容繁雜的交叉學(xué)科，涉及物理學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、計算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科，知識密集性強(qiáng)，內(nèi)容離散性大，應(yīng)用性較強(qiáng)。[1]長期以來，傳感器及檢測技術(shù)課程在教學(xué)內(nèi)容上側(cè)重于傳感器定義的講解、公式的推導(dǎo)、原理的分析等內(nèi)容，在教學(xué)方法上主要以課堂講解為主，學(xué)生對傳感器相關(guān)理論知識掌握較好，但對于實(shí)際工程中傳感器的應(yīng)用方法所知甚少，甚至是在學(xué)習(xí)完傳感器課程時，無法正確理解傳感器的實(shí)際應(yīng)用價值。為了改變這種教學(xué)狀況，在傳感器課程授課過程中引入項目教學(xué)法，使學(xué)生既能在學(xué)習(xí)傳感器相關(guān)理論知識的同時掌握傳感器的應(yīng)用技術(shù)，從而提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，進(jìn)而滿足“應(yīng)用型”本科對人才培養(yǎng)的要求。

一、項目教學(xué)法

項目教學(xué)法是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，將一個相對獨(dú)立、完整的“項目”交由學(xué)生自己處理，由學(xué)生在一定的時間范圍內(nèi)，獨(dú)立組織和實(shí)施項目工作的教學(xué)方法。項目教學(xué)法所用項目應(yīng)具有一定難度，項目當(dāng)中所涉及的信息的收集、方案的設(shè)計、項目實(shí)施及最終評價等工作，均由學(xué)生自己負(fù)責(zé)。學(xué)生通過項目的實(shí)施，了解并把握整個過程中每一個環(huán)節(jié)的基本要求，在運(yùn)用已有知識、技能的同時，學(xué)習(xí)新的知識和技能，解決過去從未遇到過的實(shí)際問題，同時學(xué)習(xí)掌握教學(xué)大綱中規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容。

項目教學(xué)法是萌芽于歐洲的勞動教育思想，最早的雛形是18世紀(jì)歐洲的工讀教育和19世紀(jì)美國的合作教育，到20世紀(jì)中后期逐漸趨于完善，并成為一種重要的理論思潮。項目教育模式是建立在工業(yè)社會、信息社會基礎(chǔ)上的現(xiàn)代教育的一種形式，它以大生產(chǎn)和社會性的統(tǒng)一為內(nèi)容，以將受教育者社會化，以使受教育者適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系相統(tǒng)一的社會現(xiàn)實(shí)為導(dǎo)向，為社會培養(yǎng)實(shí)用型人才為直接目的的一種人才培養(yǎng)模式。項目教學(xué)法最顯著的特點(diǎn)是“以項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”被動的教學(xué)模式，在參與實(shí)際工程應(yīng)用項目的同時，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動手能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和綜合創(chuàng)新能力。

二、傳感器課程的項目教學(xué)實(shí)施

在傳感器及檢測技術(shù)課程教學(xué)中，從實(shí)際工程應(yīng)用項目中選取部分內(nèi)容并將其融入到授課內(nèi)容中，設(shè)計出符合教學(xué)要求的虛擬工程項目供學(xué)生實(shí)際操作。下面以“鍋爐水溫溫度測量項目”為例說明項目教學(xué)法在傳感器課程教學(xué)中的應(yīng)用。

1.項目準(zhǔn)備

溫度是工業(yè)控制中主要的控制參數(shù)之一，其檢測和控制在冶金、化工、食品、民用及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到和廣泛的應(yīng)用。在各類本科院校傳感器及檢測技術(shù)課程的教學(xué)大綱中，作為溫度檢測用的各種溫度傳感器的特點(diǎn)、原理及使用方法被規(guī)定為重點(diǎn)講述的內(nèi)容且分配了較多的學(xué)時。在大綱規(guī)定的各類溫度傳感器中，鉑電阻因其具有穩(wěn)定性好、溫度測量范圍寬、抗震動、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)成為了溫度檢測領(lǐng)域中一種常用的溫度傳感器。因此，項目以鉑電阻的應(yīng)用為主線，結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用案例，利用所學(xué)傳感器制作溫度測量傳感器，當(dāng)傳感器測量溫場的溫度數(shù)值發(fā)生變化時，傳感器輸出當(dāng)前溫度所對應(yīng)的物理量。在項目實(shí)施前，通過將現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)中使用的工業(yè)用鉑電阻溫度傳感器實(shí)例展示給學(xué)生，給學(xué)生以感性認(rèn)識，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

項目涉及到的知識點(diǎn)包括：鉑電阻的測溫原理、鉑電阻的分度表；鉑電阻的驅(qū)動電路設(shè)計、鉑電阻的非線性補(bǔ)償；鉑電阻傳感器的結(jié)構(gòu)及安裝方式。

2.項目設(shè)計

項目來源于實(shí)際工程項目——某廠供熱鍋爐水溫控制系統(tǒng)。準(zhǔn)確的溫度測量是實(shí)現(xiàn)精確溫度控制的前提，項目以某廠供熱鍋爐水溫控制系統(tǒng)中鍋爐水溫溫度測量子項目為虛擬工程項目展開。指導(dǎo)教師作為甲方發(fā)布水溫測量項目需求，學(xué)生制作小組以乙方身份，根據(jù)甲方提出的測量任務(wù)，進(jìn)行工程技術(shù)方案設(shè)計，并以甲方工程承包商的身份進(jìn)入現(xiàn)場實(shí)施工程項目，以綜合考察學(xué)生的項目分析能力、項目設(shè)計能力以及項目實(shí)施能力。

溫度傳感器的輸出通常為模擬電壓信號和模擬電流信號，考慮到在大多數(shù)情況下，溫度傳感器工作環(huán)境相對惡劣且測量儀器遠(yuǎn)離傳感器，需要較長的傳輸信號線。若以電壓信號傳輸較長距離，容易受到電磁噪聲干擾；若以電流信號傳輸，則不易受傳輸線長度的影響，因此，項目選取4～20mA電流信號作為傳感器的輸出，提高被測信號的遠(yuǎn)距離傳輸抗干擾能力。

項目主要技術(shù)指標(biāo)如下：使用鉑電阻測量鍋爐水溫，測量精度為0.2℃，測量范圍為1～200℃；鉑電阻溫度傳感器輸出信號為4～20mA；傳感器使用直徑為Φ10的帶密封螺紋不銹鋼管作為鉑電阻保護(hù)套管。

3.項目實(shí)施

項目設(shè)計完成后，學(xué)生依據(jù)項目的技術(shù)要求，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，開始全面的工程設(shè)計與實(shí)施工作，主要包括項目的需求分析、項目的方案制訂、傳感器驅(qū)動及測量電路的設(shè)計與制作、電路的調(diào)試、鉑電阻與保護(hù)套管的安裝方式、現(xiàn)場實(shí)測調(diào)試、撰寫項目總結(jié)報告等工作。在項目的實(shí)施過程中，教師應(yīng)為學(xué)生提供項目實(shí)施所需的場所、技術(shù)設(shè)備等必要條件。教師應(yīng)要求學(xué)生在項目實(shí)施的各個階段進(jìn)行技術(shù)討論，養(yǎng)成學(xué)生的團(tuán)隊意識和協(xié)作精神。項目制作過程中的所有環(huán)節(jié)需由學(xué)生獨(dú)立完成，教師可以在需要的情況下向?qū)W生提供建議。當(dāng)學(xué)生遇到困難時，教師應(yīng)幫助學(xué)生分析、尋找失敗的原因。

4.項目評價

項目評價階段主要包括項目成果展示和考核兩個部分。在成果展示過程中，首先由學(xué)生項目小組中的一個或多個代表就項目的構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)施、運(yùn)行、調(diào)試等各階段進(jìn)行講解，然后現(xiàn)場演示傳感器的測量結(jié)果。參與成果展示的觀眾范圍可以按情況進(jìn)行選擇，比如：全班學(xué)生、一個專業(yè)的學(xué)生或者學(xué)生家長、企業(yè)代表等。

教師對項目的完成情況進(jìn)行點(diǎn)評，對小組中的每位同學(xué)的表現(xiàn)給予評價，對項目中的亮點(diǎn)進(jìn)行說明和表揚(yáng)，對不足之處提出改進(jìn)意見，并依據(jù)項目實(shí)施全過程給出學(xué)生成績。項目的考核應(yīng)充分體現(xiàn)公正性和靈活性，對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行全面考核。考核的主要內(nèi)容有：綜合素養(yǎng)的考核，主要包括項目執(zhí)行過程中學(xué)生的表現(xiàn)、出勤情況、工作態(tài)度、團(tuán)隊協(xié)作能力、溝通能力、創(chuàng)新能力等；實(shí)踐能力的考核，主要包括項目方案的設(shè)計能力、技術(shù)資料的查詢能力、電路的設(shè)計和調(diào)試能力、器件的選型能力、查找和解決問題的能力等；項目總結(jié)報告的考核，主要包括報告撰寫的認(rèn)真情況、報告的完整性和準(zhǔn)確性等；項目成果的考核，主要包括項目技術(shù)指標(biāo)的完成情況、傳感器的實(shí)用性、項目演示情況等。

5.項目總結(jié)

項目完成后，教師對整個項目的實(shí)施過程進(jìn)行總結(jié)，確定項目實(shí)施過程中的得失，對項目本身及項目相關(guān)過程文件進(jìn)行修訂。同時，思考將項目結(jié)果運(yùn)用到新的或類似的任務(wù)或項目中的方法，確保學(xué)習(xí)過程的延續(xù)性。

三、項目教學(xué)法應(yīng)用中的注意事項

項目教學(xué)法作為讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下通過完成一個完整的“工程項目”而進(jìn)行學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，它將傳統(tǒng)教學(xué)體系中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個“教學(xué)項目”，圍繞著項目組織和開展教學(xué)，使學(xué)生直接全程參與，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)。在項目教學(xué)法執(zhí)行的過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.工程項目選擇的合理性

項目教學(xué)法的執(zhí)行對教師的要求較高，教師應(yīng)對該課程相關(guān)的工程實(shí)際項目有一定程度的理解，所選項目最好能從教師做過的實(shí)際工程項目中選擇且盡可能全面包含大綱要求的教學(xué)內(nèi)容。同時，項目的難易度應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平來決定，項目要被大多數(shù)學(xué)生喜歡并接受，并可用某一標(biāo)準(zhǔn)公平的給予評價。

2.以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮教師的協(xié)助作用

項目教學(xué)法是在教師的指導(dǎo)下學(xué)生自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程實(shí)際上是基于項目的主動知識構(gòu)建過程，是學(xué)生主動地解決問題的過程，讓學(xué)生充分展示自己的才華，從而激發(fā)學(xué)生自我發(fā)展的學(xué)習(xí)積極性。教師則負(fù)責(zé)為學(xué)生項目的完成創(chuàng)造情境，讓學(xué)生充分意識到項目相關(guān)知識的重要性，從而主動去完成資料的收集、分析。教師要起到組織和監(jiān)督的職責(zé)，以和學(xué)生平等合作的身份與學(xué)生一起進(jìn)行設(shè)計，讓學(xué)生感到教師對自己的尊重，真正做到教學(xué)相長。

3.學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)

學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生主動學(xué)習(xí)的前提。傳統(tǒng)的傳感器教學(xué)中，偏重于對傳感器理論的講解，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得教學(xué)內(nèi)容枯燥，與傳感器的實(shí)際應(yīng)用結(jié)合較少，因而難以產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。在項目教學(xué)法實(shí)施過程中，盡量選取學(xué)生熟悉且在市場上常見的傳感器作為工程項目實(shí)施對象，并以項目的工程應(yīng)用背景案例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，引入小組間競爭，通過階段性分組評比，進(jìn)一步調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)束語

本文針對應(yīng)用型本科對學(xué)生培養(yǎng)的新要求，對實(shí)踐性很強(qiáng)的傳感器及檢測技術(shù)課程的授課過程進(jìn)行了改革，探索出項目教學(xué)法在傳感器課程中的應(yīng)用方法。學(xué)生在項目實(shí)踐過程中理解和把握課程要求的知識和技能，體驗(yàn)創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法。實(shí)踐表明，通過項目教學(xué)法的應(yīng)用，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣得到增強(qiáng)，學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力顯著提高，獲得了較好的教學(xué)效果。

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（責(zé)任編輯：王意琴）