“四化一體”的《傳感器技術(shù)》創(chuàng)新性教學(xué)模式實(shí)踐

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“四化一體”的《傳感器技術(shù)》創(chuàng)新性教學(xué)模式實(shí)踐

張玲娜

【摘要】本文創(chuàng)新性地歸納提出了“四化一體”新型教育模式，即“項(xiàng)目模塊化”課程內(nèi)容重新整合、“前沿信息化”課程優(yōu)化教學(xué)方式、“輔助個(gè)性化”課程學(xué)生興趣導(dǎo)向和“理論系統(tǒng)化”課程創(chuàng)新項(xiàng)目探索的全方位探索，通過多年在高職類教學(xué)工作中的教學(xué)實(shí)踐，為實(shí)現(xiàn)“人人皆可成才，人人盡展其才”電子類專業(yè)教學(xué)提供了豐富的理論指導(dǎo)和切實(shí)可行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】四化一體模塊化信息化個(gè)性化系統(tǒng)化

引言

《傳感器技術(shù)》是電氣自動(dòng)化專業(yè)、檢測(cè)專業(yè)、電子技術(shù)等電子類專業(yè)的必修課，在自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器儀表及電子測(cè)控系統(tǒng)所需的知識(shí)結(jié)構(gòu)中占有核心地位，更與國民生產(chǎn)生活密切相關(guān)。

據(jù)國家信息所估計(jì)，我國2015年傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)200億元。為適應(yīng)行業(yè)人才發(fā)展需要，有效提升傳感器課程授課效果，我們針對(duì)傳感器技術(shù)課程進(jìn)行了積極的教學(xué)探索?？紤]到高職院校工科學(xué)生起點(diǎn)較低、基本物理概念模糊、學(xué)習(xí)積極性較差等特點(diǎn)，本文首次提出基于“四化一體”的《傳感器技術(shù)》課程教學(xué)模式。

“項(xiàng)目模塊化”的課程內(nèi)容重新整合

1.課程內(nèi)容設(shè)計(jì)原則

首先我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)整合。教學(xué)中圍繞課程總體目標(biāo)，突出職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)；結(jié)合生產(chǎn)過程來設(shè)計(jì)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)任務(wù)，以真實(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)為載體，設(shè)置理論實(shí)踐一體化課程教學(xué)情境，突出學(xué)生為主體、教師為啟發(fā)引導(dǎo)的整合課程內(nèi)容，采用豐富的模塊化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)課程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性和互換性。

2.課程內(nèi)容分解

在課程的內(nèi)容整合中，按照不同傳感器（圖1）的工作原理、特性及應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計(jì)了包括金屬箔式應(yīng)變片、差動(dòng)變壓器性能、電渦流式傳感器、霍爾式傳感器等8個(gè)項(xiàng)目，分別進(jìn)行包括壓力、壓電、應(yīng)變、電容、霍爾、溫度、光敏、氣敏、光電耦合等各種常見傳感器分類對(duì)比了解，使其更好理解成熟電路對(duì)各種傳感器信號(hào)的拾取、轉(zhuǎn)換、調(diào)理、采樣、存儲(chǔ)、控制及顯示等處理，充分考慮抗干擾及可靠性技術(shù)。

圖1　傳感器的基本組成模塊

3.同步軌道課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

立足于職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，通過情景的設(shè)置、行為活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生在認(rèn)知中去體驗(yàn)，去參與實(shí)踐，從“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”。

通過模塊化的教學(xué)設(shè)計(jì)有利于廣大學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和深化，在完成傳感器技術(shù)一系列基本實(shí)驗(yàn)后，掌握傳感器技術(shù)課程群所要求的基本原理、操作技能。最后結(jié)合完成綜合型實(shí)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較為全面的認(rèn)識(shí)，形成解決實(shí)踐問題的知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和解決問題的能力。

“前沿信息化”課程優(yōu)化教學(xué)方式

突出課程前沿和進(jìn)展性，提出了以傳感器應(yīng)用能力為目標(biāo)，利用信息化教學(xué)條件，精選教學(xué)內(nèi)容并精心組織的優(yōu)化教學(xué)培養(yǎng)模式，為課程教學(xué)提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1.現(xiàn)象問題引導(dǎo)，逐層深入

如在介紹超聲波傳感器時(shí)，我們先以一段視頻——有“活雷達(dá)”之稱的蝙蝠捕食昆蟲視頻，介紹蝙蝠的回聲定位系統(tǒng)，因此引入超聲波概念，激發(fā)并引起學(xué)生的好奇心。通過超聲波及超聲聚焦等概念，進(jìn)一步引申到超聲聚焦技術(shù)在醫(yī)學(xué)上治療帕金森綜合征的應(yīng)用。再如通過給學(xué)生觀看最新的素材《超聲波手術(shù)——無創(chuàng)愈合》（TED演講，約3min），該視頻中約翰·麥登(John Madden)分享了一項(xiàng)技術(shù)，通過使用核磁共振成像發(fā)現(xiàn)病灶，并聚焦超聲波來治療諸如腦部病變、子宮肌瘤和癌病變。通過不斷地追溯和深究進(jìn)行知識(shí)擴(kuò)散，拓寬了學(xué)生的視野，激發(fā)探索科學(xué)的決心。在整個(gè)過程中引導(dǎo)學(xué)生做到“學(xué)起于思，思源于疑”。

2.多媒體和資源庫建設(shè)豐富教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)課件的準(zhǔn)備時(shí)，采用視頻、動(dòng)漫、網(wǎng)絡(luò)信息等使教學(xué)內(nèi)容直觀形象豐富化。用幻燈、動(dòng)畫、多媒體等多種手段展示抽象內(nèi)容，如在介紹半導(dǎo)體應(yīng)變片時(shí)引入用應(yīng)變片測(cè)量橋梁斷裂過程實(shí)際試驗(yàn)動(dòng)畫，提高電阻式傳感器的教學(xué)效果。

3.動(dòng)畫應(yīng)用使得抽象教學(xué)內(nèi)容形象易懂

首先多媒體教學(xué)中動(dòng)畫的運(yùn)用使教學(xué)內(nèi)容由抽象變?yōu)橹庇^，便于觀察和認(rèn)識(shí)。對(duì)于電容傳感器，我們采用的是電容式接近開關(guān)在物位測(cè)量控制中的應(yīng)用演示。多媒體教學(xué)化難為易，提高教學(xué)速度節(jié)省課時(shí)，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)范圍。

“輔助個(gè)性化”的課程學(xué)生興趣導(dǎo)向

從個(gè)性化培養(yǎng)出發(fā)，以學(xué)生興趣為引導(dǎo)，引入自主創(chuàng)新性項(xiàng)目設(shè)計(jì)，讓學(xué)生主動(dòng)參與課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育目標(biāo)，即“人人皆可成才，人人盡展其才”這才是教育應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)。

1.個(gè)性化教學(xué)的理論基礎(chǔ)

孔子曾經(jīng)在兩千多年前就已經(jīng)提出“因材施教，有教無類”的教育思想。在承認(rèn)學(xué)生個(gè)體差異的前提下，幫助學(xué)生發(fā)掘、形成和發(fā)展個(gè)性，使學(xué)生的個(gè)性得到充分發(fā)揮，可做到“有教無類”，又“因材施教”。

2.強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化

在傳感器技術(shù)實(shí)踐中，我們培養(yǎng)學(xué)生傳感器檢測(cè)查詢能力，讓其了解型號(hào)，使用、識(shí)別、檢測(cè)、維修汽車中不同的傳感器。鼓勵(lì)學(xué)生課余時(shí)間用加速度傳感器設(shè)計(jì)組裝電子計(jì)步器并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記步測(cè)量。鼓勵(lì)學(xué)生在傳感器課程外觀看相關(guān)視頻制作，討論如何理解制作網(wǎng)球比賽中用的鷹眼的原理作弊傳感器，以及模擬人類舌頭的風(fēng)味傳感器等，鼓勵(lì)其進(jìn)一步動(dòng)手和實(shí)踐。

3.對(duì)基礎(chǔ)較好學(xué)生開展拓展項(xiàng)目化教學(xué)

通過具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)，結(jié)合小組興趣選題設(shè)計(jì)簡單傳感器，進(jìn)行基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。在教、學(xué)、做合一的過程中要及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題，積極鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)問，教師及時(shí)回答針對(duì)問題，把教、學(xué)、做合一的教學(xué)過程作為培養(yǎng)職業(yè)核心能力的平臺(tái)。通過小組互動(dòng)來實(shí)踐探索，做到“教育不在傳授知識(shí)，而在于激勵(lì)，喚醒，鼓舞和習(xí)慣的養(yǎng)成。”下圖是學(xué)生項(xiàng)目化作品（圖2）。

圖2　霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)物圖

4.傳感器選擇性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及仿真

用軟件技術(shù)來制作動(dòng)態(tài)效果的富有演示功能的教學(xué)素材，達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生熱愛和主動(dòng)學(xué)習(xí)。通過理論模擬，完成組裝儀器的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證工作情況。如用光敏電阻設(shè)計(jì)一個(gè)弱光報(bào)警電路，用Protus仿真來實(shí)現(xiàn)觀察仿真，結(jié)果顯示對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，以及數(shù)據(jù)處理等能力的培養(yǎng)具有作用，極大地提高了學(xué)習(xí)效果。

5.科普及前沿閱讀增加課程趣味

課外的閱讀可讓學(xué)習(xí)的過程更加充滿興趣和期待，有利于學(xué)習(xí)和掌握內(nèi)容。如采用教學(xué)研討的方法把實(shí)際汽車用傳感器問題引入汽車用傳感器種類和基本應(yīng)用（圖3）。在課外閱讀中，可提及到汽車的位置傳感器、氧傳感器、磨損檢測(cè)傳感器、安全氣囊用碰撞傳感器等相關(guān)內(nèi)容，會(huì)讓學(xué)生更加期待學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)課程。

圖3　汽車傳感器的應(yīng)用

小結(jié)

“理論系統(tǒng)化”課程創(chuàng)新項(xiàng)目探索在此不作論述了。綜上，以“四化一體”的新型教學(xué)模式探索實(shí)踐顯示，它突破了具體學(xué)科為中心的體系，減少理論推導(dǎo)介紹，重點(diǎn)突出項(xiàng)目模塊應(yīng)用。

以目標(biāo)任務(wù)為組織課程核心進(jìn)行整合，在內(nèi)容安排上由簡單到繁雜，逐步深入，以應(yīng)用性教學(xué)為主，注重增進(jìn)學(xué)生實(shí)際操作能力的培養(yǎng)。

鼓勵(lì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的能力實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)；在具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)與制作環(huán)節(jié)中又能使一部分更加優(yōu)秀的學(xué)生脫穎而出，幫助他們實(shí)現(xiàn)人生的出彩機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)進(jìn)取創(chuàng)新，終身教育的理念。參考文獻(xiàn)：

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[3]《新型電子傳感器像人體皮膚一樣靈敏》，《金卡工程》2012年第7期，第43-44頁。

[4]張文初：《電子傳感器在機(jī)械制造中的集成問題略論》，《電子測(cè)試》2013年第17期，第109-110頁。

[5]簡輝華：《電子傳感器應(yīng)用于電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)》，《無線互聯(lián)科技》2013年第4期，第160頁。

作者單位：陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系陜西西安

中圖分類號(hào):TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

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