基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的傳感器課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐

【摘要】項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，是以完成工程項(xiàng)目任務(wù)為主線，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)模式。結(jié)合《傳感器與測試技術(shù)》課程內(nèi)容特點(diǎn)，以實(shí)例說明了任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在該課程中的具體實(shí)施。教學(xué)實(shí)踐證明：該教學(xué)模式極大地提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和研究能力，也培養(yǎng)了他們的工程意識，綜合應(yīng)用能力得到了提高。不僅有利于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，也為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】任務(wù)驅(qū)動 傳感器 教學(xué)模式 實(shí)踐

【基金項(xiàng)目】南陽理工學(xué)院2014年度教育教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：面向校企合作人才培養(yǎng)的傳感器與測試技術(shù)課程教學(xué)改革與實(shí)踐（編號：NIT2014JY-01）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）12-0213-02

《傳感器與測試技術(shù)》是我院測控技術(shù)與儀器專業(yè)的專業(yè)平臺必修課，開設(shè)在第5學(xué)期，課程要求學(xué)生掌握常用傳感器測量原理、輸出特性、誤差補(bǔ)償方法等方面的基礎(chǔ)知識，并掌握溫度、力、光、噪聲等常見物理量的測量方法。具有綜合利用傳感器與測試技術(shù)基礎(chǔ)知識和技能來分析、解決工程實(shí)際問題的能力，有著較強(qiáng)的理論性及實(shí)踐性。在目前高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的浪潮中，作為地方本科院校中的新生力量，如何堅(jiān)持應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，將高等工程教育的實(shí)踐性、技術(shù)性及應(yīng)用性在課堂教學(xué)中體現(xiàn)出來？學(xué)生的工程素質(zhì)如何培養(yǎng)？如何為地方和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)工程領(lǐng)域“整裝待發(fā)”的工程師？這是我們的課程教改必須解決的問題[1]。

面對地方院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的趨勢，緊緊圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，我們在《傳感器與測試技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面積極進(jìn)行探索，精煉教學(xué)內(nèi)容，以“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”為基本教學(xué)理念，將工程案例始終貫穿于課堂教學(xué)中。一年多的教學(xué)實(shí)踐證明：這些改革措施不僅有利于教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，也為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)打下了扎實(shí)基礎(chǔ)，有助于提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

一、“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”課堂教學(xué)的特點(diǎn)

項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為直接目的，在教學(xué)中教師根據(jù)教學(xué)要求提出具有工程背景的“任務(wù)”，將教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在每個“任務(wù)”之中。學(xué)生根據(jù)任務(wù)，可在老師的指導(dǎo)下提出解決有關(guān)問題的思路和方法，然后進(jìn)行具體地操作，由教師引導(dǎo)學(xué)生，邊學(xué)邊做完成相應(yīng)的“任務(wù)”。當(dāng)學(xué)生完成這個任務(wù)后也就建構(gòu)了本節(jié)課所學(xué)的新知識。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法以任務(wù)為主線，倡導(dǎo)的是教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)思想，改變了傳統(tǒng)“教師講、學(xué)生聽”的被動教學(xué)模式；學(xué)生唱起了“主角”，學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)造性、積極性等都調(diào)動了起來；學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅需要表達(dá)自己的見解，還需聆聽他人的意見，因此合作精神和溝通能力均可獲得提升。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法用于課堂教學(xué)中，對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力、提高學(xué)習(xí)效果及與他人協(xié)作能力等方面有很好的促進(jìn)作用。

二、“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法在《傳感器與測試技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例

在平常的教學(xué)工作中，常常聽到學(xué)生反映“傳感器太抽象”、“教材內(nèi)容串不起來”。造成以上問題的原因：一是與課程本身特點(diǎn)有關(guān)系，即知識點(diǎn)多、內(nèi)容零散、實(shí)踐性強(qiáng)、發(fā)展迅速[2]；二是與原有課程體系的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法直接關(guān)聯(lián)，該課程以各種常用傳感器的工作原理、轉(zhuǎn)換電路、典型應(yīng)用為主要內(nèi)容，按照傳感器的工作原理來劃分不同章節(jié)。長期以來，這些教學(xué)內(nèi)容多是在教室的課堂上來完成，且側(cè)重傳感器轉(zhuǎn)換原理和相應(yīng)接口測量電路的講授，少量的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)也是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。導(dǎo)致形成“老師為考而教、學(xué)生為考而學(xué)”的局面，這和應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)是相矛盾的，也很難實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的“無縫對接”。

在教學(xué)實(shí)踐中，我們以“將知識體系工程化、工程應(yīng)用具體化”為指導(dǎo)思想，重新整理課程內(nèi)容。打破理論課程和實(shí)踐課程之間的界限，以完成工程項(xiàng)目任務(wù)為主線組織教學(xué)過程。將原有課程內(nèi)容分為九個項(xiàng)目，如速度檢測、位移檢測、環(huán)境量檢測、力的檢測、液位檢測、溫度檢測等等，每個項(xiàng)目再劃分為不同的任務(wù)情境，將傳感器與檢測技術(shù)的知識點(diǎn)和相關(guān)技能融入項(xiàng)目的具體工作任務(wù)之中。在教學(xué)中采用“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”的方法后，將課程中各章節(jié)零散的知識點(diǎn)有效串聯(lián)成一個有機(jī)的整體，不僅充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，而且使學(xué)生能夠體會到“學(xué)之為何，何處用之”。

下面以速度檢測項(xiàng)目為例，介紹“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法在《傳感器與測試技術(shù)》教學(xué)中的具體實(shí)施。

（一）創(chuàng)設(shè)情景，提出任務(wù)

實(shí)際生產(chǎn)中，對各種運(yùn)轉(zhuǎn)的車輛和運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，經(jīng)常需要對它們的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，如汽車防抱死裝置、車床的主軸等?，F(xiàn)實(shí)中測量速度的方法很多，涉及多章知識點(diǎn)和技能，在課程教學(xué)中，將機(jī)械工程中這個典型的物理量作為測量對象，引入具有工程背景的速度測量項(xiàng)目。該項(xiàng)目具體實(shí)施時(shí)，根據(jù)實(shí)際任務(wù)情景的不同，又分為幾個子項(xiàng)目，將幾種典型傳感器的知識融入到具體的任務(wù)中。如表1所示。

表1 速度測量項(xiàng)目的任務(wù)情景

（二）自主、協(xié)作學(xué)習(xí)，分析任務(wù)

教師將該項(xiàng)目任務(wù)布置給學(xué)生后，將學(xué)生分為四組，針對每組任務(wù)提出要求。學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求，通過自學(xué)書本內(nèi)容、查閱資料，在教師的引導(dǎo)下，最終確定每個任務(wù)的實(shí)施方案。如汽車行車速度測量，學(xué)生通過查閱資料，了解到在汽車運(yùn)行中，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)都需要對轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量。如何將速度信號輸入到速度表、里程表指示，并用它來進(jìn)行汽車的牽引控制、導(dǎo)航控制、發(fā)動機(jī)及變速箱控制呢？顯然首先就要選擇傳感器來進(jìn)行這一非電量到電量信號的轉(zhuǎn)換。通過對查閱到的各種速度傳感器（光電式、電渦流式、霍爾式、磁電式速度傳感器）特性進(jìn)行對比，最終確定了應(yīng)用霍爾式傳感器來實(shí)現(xiàn)這一測量任務(wù)。接著學(xué)生要了解這種傳感器的轉(zhuǎn)換原理、工作特性以及相應(yīng)的測量電路，從而討論分析出完整的測量系統(tǒng)方案。在這個過程中，他們掌握了常用的各種速度傳感器轉(zhuǎn)換原理，理解了測量電路的作用，熟悉了每種傳感器的典型應(yīng)用及特點(diǎn)。完成這個項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，小組成員之間既要有分工，又要有合作，另外教師的及時(shí)指導(dǎo)也必不可少。

（三）自主、合作探究，完成任務(wù)

每個項(xiàng)目任務(wù)的測量方案確定好后，學(xué)生就要以此為指導(dǎo)，利用各種方法或手段去實(shí)現(xiàn)。如上面提到的汽車行車速度測量任務(wù)，根據(jù)制定出的測量系統(tǒng)方案，需要合理選擇傳感器的類型與型號、工作電路所需電子元器件的規(guī)格型號，從而制作出一個完整的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。這個教學(xué)環(huán)節(jié)教師應(yīng)為學(xué)生提供完成任務(wù)所需的各種硬件和軟件資源，如技術(shù)資料、網(wǎng)絡(luò)資源、制作場地、各種電子元器件、單片機(jī)控制器、電路板、焊槍、導(dǎo)線等等。且應(yīng)是開放性的，即課內(nèi)、課外相結(jié)合；教室、實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合；個人、團(tuán)隊(duì)相結(jié)合。在這個過程中，學(xué)生能夠了解用于速度測量傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)；學(xué)會了讀懂傳感器說明書；掌握了正確安裝和使用常用傳感器的方法；會用儀器儀表檢查各種傳感器及電子元器件性能；鞏固了電路識圖技能，熟練了電路板焊接能力等等。同時(shí)在做、學(xué)、教一體化的過程中，學(xué)生的工作態(tài)度和團(tuán)隊(duì)精神都能得到鍛煉和提升。

（四）匯報(bào)、總結(jié)、評價(jià)

學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成每個項(xiàng)目任務(wù)后，要在實(shí)驗(yàn)室或金工車間以組為單位，進(jìn)行現(xiàn)場測試，接受同學(xué)和教師的提問，進(jìn)行答辯。在提問、回答環(huán)節(jié)，老師要對一些重點(diǎn)、難點(diǎn)問題及時(shí)進(jìn)行講解、分析，如“霍爾傳感器的接線與安裝”、“霍爾傳感器的溫度誤差、零位特性及補(bǔ)償”等等，這些常常是學(xué)生在自學(xué)、討論、實(shí)施階段容易忽略的問題。同時(shí)還要引導(dǎo)學(xué)生對完成這個項(xiàng)目任務(wù)所學(xué)的知識點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行歸納、總結(jié)。最后對學(xué)生任務(wù)的完成情況做出評價(jià)，根據(jù)學(xué)習(xí)態(tài)度、交流合作能力、制作的測試系統(tǒng)、測試結(jié)果，給出綜合成績，這個成績將作為該課程的平時(shí)成績。

三、結(jié)束語

在轉(zhuǎn)型背景下，采用“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，以完成工程項(xiàng)目任務(wù)為主線來組織教學(xué)，打破理論課和實(shí)踐課之間的界限，不僅充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，而且使學(xué)生體會到“學(xué)之為何，何處用之”。 教學(xué)實(shí)踐證明：該教學(xué)模式極大地提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和研究能力，也培養(yǎng)了他們的工程意識，綜合應(yīng)用能力得到了提高。不僅有利于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，也為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐立敏，樓利琴，奚柏君.校企合作探索“3+1”應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式[J].職業(yè)教育研究，2007，（1）：67-68.

[2]徐宏飛，劉西琳，王淑琴.傳感器與檢測技術(shù)課程教學(xué)探索與實(shí)踐[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，25（3）：237-240.

作者簡介：

趙華（1969-），女，河南鄭州人，碩士，教授，主要從事測控技術(shù)教學(xué)及研究。