任務驅(qū)動下的高職《傳感器與檢測技術(shù)》課程教學改革探索

□王云興 鄒小金 黃海軍

一、引言

2016年4月，工信部、國家發(fā)改委、財政部聯(lián)合發(fā)布《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016～2020年)》，為“十三五”期間，我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展描繪了清晰的藍圖。特別是2017年3月5日，第十二屆全國人民代表大會第五次會議在北京人民大會堂開幕，國務院總理李克強作政府工作報告，指出加快新材料、人工智能、第五代移動通信等技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是人工智能、第五代移動通信中的關(guān)鍵領(lǐng)域，而傳感器與相關(guān)檢測技術(shù)又是物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵部分，所以《傳感器與檢測技術(shù)》這門課程的重要性不言而喻。該課程具有很強的綜合性和實踐性，是電子信息工程、通信工程、自動化、機械設計及其自動化等工科專業(yè)專業(yè)核心課程。

目前，高職院校的人才培養(yǎng)目標為“以能力培養(yǎng)為根本，注重素質(zhì)教育，培養(yǎng)社會需要的高素質(zhì)應用型、技能型人才”。而應用型、技能型人才的基本特征是理論基礎(chǔ)知識夠用，實踐動手能力較強。對于高職院校畢業(yè)生，要求在相應的工作崗位上，會根據(jù)生產(chǎn)實際需要，恰當選擇和使用性價比高的傳感器，能夠充分利用已有的元器件去解決生產(chǎn)實際問題，不必向產(chǎn)品研發(fā)人員一樣去專門設計和發(fā)明相應傳感器。所以，在《傳感器與檢測技術(shù)》這門課程教學中一定要注重理論聯(lián)系實際，提前設計好恰當?shù)娜蝿眨寣W生在任務驅(qū)動下掌握工程實際中用到的各類傳感器及相關(guān)檢測技術(shù)。

二、任務驅(qū)動教學法的基本原則

以任務為主線，以學生為中心，以教師為主導。在課堂教學過程中，通過引導學生挑戰(zhàn)一個個預先設計好的任務，像做游戲一樣不知不覺中完成相關(guān)知識的學習與理解。在任務驅(qū)動教學法實施過程中，一定要注意每一個任務設計的趣味性、連貫性、合理性，以實現(xiàn)《傳感器與檢測技術(shù)》課程教學的最佳效果。

《傳感器與檢測技術(shù)》是注重實踐操作與應用的一門課程，需要進行反復實驗才能熟練掌握，通過采用任務驅(qū)動教學法，預先設計好一個個合理的母任務與子任務，把所學知識分解成一個個任務，讓學生在完成任務、解決問題的過程中主動掌握各類傳感器的具體應用。通過任務驅(qū)動教學法，不僅可以使學生很快達到教學目標所規(guī)定的要求，而且可以增強學生的自信心和學習《傳感器與檢測技術(shù)》課程的興趣，并且能夠大幅度提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

三、《傳感器與檢測技術(shù)》教學現(xiàn)狀

(一)理論部分教學現(xiàn)狀。目前，學院電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，《傳感器與檢測技術(shù)》理論部分教學計劃中安排學時48個，選用的教材是徐科軍主編的《傳感器與檢測技術(shù)》(第四版，電子工業(yè)出版社)。該教材從內(nèi)容上可以分為各類傳感器與相關(guān)檢測技術(shù)兩大部分，分別從相應傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、主要特性、分類等角度來闡述，應用部分講述偏少，內(nèi)容缺乏創(chuàng)新，可操作行不強。教學方法大多采用教師PPT講授為主，學生被動接受相關(guān)理論知識。通過學評教和期末考試成績可以看出，教學效果較差，學生感覺該課程很枯燥乏味。

(二)實驗部分教學現(xiàn)狀。目前，在學院電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，《傳感器與檢測技術(shù)》實驗部分教學計劃中安排學時24個，采用的實驗臺為集成式的，各類相關(guān)傳感器分模塊分別固定封裝在實驗臺內(nèi)部。相關(guān)傳感器模塊分別為電阻式傳感器模塊、電容式傳感器模塊、自感式傳感器模塊、壓電式傳感器模塊、熱電式傳感器模塊、光電式傳感器模塊等。這些模塊大多是將相關(guān)測量電路與傳感器一起封裝在實驗臺內(nèi)部，不利于學生認識相關(guān)傳感器及相關(guān)元器件，且大多數(shù)實驗為驗證性實驗，相關(guān)實驗操作步驟比較固定、簡單，實驗結(jié)果沒有懸念、缺乏挑戰(zhàn)性，不能激發(fā)學生學習積極性、主動性。

四、任務驅(qū)動下教學改革

傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號調(diào)理電路和輔助電源等組成，在人工智能、自動監(jiān)控、移動通信中，最常見的物理參數(shù)有溫度、濕度、濃度、位移、速度、加速度、壓力、轉(zhuǎn)速、氣體、力矩、紅外、流量、紅外等，《傳感器與檢測技術(shù)》課程開課目的為學生通過本課程的學習，能夠熟練應用相關(guān)傳感器及輔助電路采集以上物理參數(shù)，并能夠進行相關(guān)信號的轉(zhuǎn)化、處理。所以，在該課程的教學改革中，要想辦法激發(fā)學生的學習積極性、主動性，多設計一些與生產(chǎn)實際有關(guān)的具體任務，通過做任務來引導學生之間相互分工合作、查閱相關(guān)文獻資料，自主設計、搭建實驗平臺，完成相關(guān)任務，培養(yǎng)學生的實踐動手能力。

根據(jù)上述構(gòu)思，結(jié)合學院實際情況，《傳感器與檢測技術(shù)》課程教學改革后分類別設計的具體任務有：一是溫度檢測。電熱水壺的控制加熱，豆?jié){機測量溫度的過程，蔬菜大棚內(nèi)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計，智能家居監(jiān)控系統(tǒng)溫度信號的采集，電飯鍋的工作原理，數(shù)字溫度計的設計等；二是濕度監(jiān)測。自動氣象站系統(tǒng)濕度信號的采集，蔬菜大棚監(jiān)控系統(tǒng)濕度信號的采集，自動灌溉系統(tǒng)的設計，智能家居監(jiān)控系統(tǒng)濕度信號的采集，糧庫監(jiān)控系統(tǒng)濕度信號的采集；三是位移檢測。汽車倒車雷達的設計，智能尋跡小車速度的測量，自動化生產(chǎn)線感知到位部分的設計，液位監(jiān)測系統(tǒng)的設計等；四是壓力檢測。家用電子秤的設計與實現(xiàn)，冷卻液或潤滑油等流體的壓力測量和監(jiān)控，空氣壓縮機壓力的監(jiān)測，汽車闖紅燈抓拍原理，汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設計等；五是聲光檢測。聲音的檢測，話筒是如何工作的，可見光的檢測，條形碼掃描筆的設計與實現(xiàn)，二維碼的生成與應用，產(chǎn)品計數(shù)器的設計，小夜燈識別白天、黑夜，自動抄表系統(tǒng)的設計，樓道燈如何識別白天與黑夜等；六是紅外檢測。智能小車的循軌，汽車夜視系統(tǒng)的設計，安防監(jiān)控系統(tǒng)的設計，自動門的設計，紅外遙控器的設計與實現(xiàn)，迎賓機器人設計與實現(xiàn)等；七是磁場檢測。電子燃氣表的測量，金屬探測器的設計，無塤探傷儀的設計，電動自行車的測速，電磁爐的工作原理等；八是氣體檢測。酒精檢測儀的設計，火災報警系統(tǒng)的設計，有害氣體報警系統(tǒng)的設計等；九是綜合檢測。自動氣象站監(jiān)控系統(tǒng)的設計，智能小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)的設計，智能家居環(huán)境因子監(jiān)控系統(tǒng)的設計，便攜式人體健康指標檢測系統(tǒng)的設計等。

通過這些生產(chǎn)、生活實際應用案例，分別提出一個個具體可行的子任務，讓學生在相應任務驅(qū)動下自己組隊設計、實現(xiàn)規(guī)定監(jiān)控系統(tǒng)。學生在完成一個個任務的同時，不知不覺中掌握了各種傳感器的使用方法，培養(yǎng)了團隊協(xié)作和實踐動手能力，提高了專業(yè)知識和專業(yè)技能。

五、結(jié)語

高職院校學生基礎(chǔ)較差，思想容易開小差，但其好奇心強，喜歡實踐操作，所以結(jié)合本課程的特點，分類別設計各種項目及具體操作任務，讓學生在相應任務驅(qū)動下解決生產(chǎn)、生活實際問題。這樣不僅能夠徹底改變該課程教學中學生學習缺乏興趣、教師“填鴨式”灌輸知識的現(xiàn)狀，而且還能使學生更好的掌握傳感器和相關(guān)檢測技術(shù)的應用技能。