傳感器原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革研究

王方媛

[摘? ? ? ? ? ?要]? 傳感器原理及應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程?；谧陨淼慕虒W(xué)實(shí)踐和對這門課現(xiàn)狀的深入了解，并結(jié)合現(xiàn)狀與我校應(yīng)用型課程改革的要求，力求從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核體系等幾個(gè)方面進(jìn)行改革，激發(fā)學(xué)生的興趣，全面提升教學(xué)效果與質(zhì)量。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 傳感器原理及應(yīng)用;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方式;考核體系

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2020）09-0116-02

傳感器技術(shù)作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)并稱為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱，是國內(nèi)外公認(rèn)的最具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。傳感器主要實(shí)現(xiàn)的是信息的采集，采集的信息準(zhǔn)確與否直接影響到信息傳輸與處理等后續(xù)一系列過程。我校作為一所應(yīng)用型高等院校，重在培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力與動(dòng)手實(shí)踐能力。傳感器原理及應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程架構(gòu)中起著承前啟后的作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)理解非電量信號的轉(zhuǎn)換和測量原理，并能進(jìn)行非電量信號的檢測，為學(xué)生走上工作崗位后從事相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。但是傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等都難以滿足學(xué)生對現(xiàn)代信息技術(shù)的需求，也難以滿足社會對學(xué)生專業(yè)知識和技能的需求。因此，本文從以下幾方面出發(fā)，對本課程教學(xué)進(jìn)行改革。

一、教學(xué)內(nèi)容分析與改革

傳感器原理及應(yīng)用課程是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，對培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新能力起著重要的作用。但傳統(tǒng)的課程以課堂教學(xué)為主（48課時(shí)），驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為輔（16課時(shí)）。傳感器原理及應(yīng)用課程是以傳感器的分類展開的，講授的主要內(nèi)容有電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器、輻射式傳感器、新型傳感器等內(nèi)容，每類傳感器都是從基本原理、等效電路、測量電路、靈敏度與誤差等幾個(gè)方面展開介紹的。實(shí)驗(yàn)16課時(shí)，依托學(xué)校購買的全功能物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研平臺（CBT-SuperIOT），以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。

可以看出，傳統(tǒng)的課堂講授內(nèi)容較多，按照教學(xué)大綱的要求，內(nèi)容以基本的傳感器為主，目前廣泛使用的光纖傳感器、圖像傳感器、超聲波傳感器、生物傳感器等新型傳感器安排的課時(shí)較少，這樣的內(nèi)容無法適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)對高水平人才的需要。同時(shí)，依托于已有實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不能使學(xué)生完全了解傳感器在生活中的應(yīng)用，也不能真正提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和思維創(chuàng)新能力。

因此，傳感器原理及應(yīng)用課程內(nèi)容改革可以從以下幾方面入手：

1.從內(nèi)容上優(yōu)化理論授課內(nèi)容，通過與地方企業(yè)進(jìn)行交流接觸，了解地方企業(yè)需要的人才需要具備的知識與能力，多增加新型傳感器的原理及應(yīng)用，讓學(xué)生了解主流傳感器在生活中的應(yīng)用。

2.實(shí)驗(yàn)部分以理論內(nèi)容為指導(dǎo)，以傳感器在生活中的應(yīng)用為依托，涵蓋驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等多種形式，加強(qiáng)鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。同時(shí)，結(jié)合我院開展的創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣與能力自主選擇設(shè)計(jì)一些開放性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生選做內(nèi)容的難度越大，完成質(zhì)量越好，那么對學(xué)生的評定等級越高，通過這種辦法鼓勵(lì)學(xué)生大膽地進(jìn)行實(shí)踐。

二、教學(xué)方法分析與改革

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以教師講授為主，在內(nèi)容上側(cè)重于不同傳感器的原理與測量電路，而在應(yīng)用上則多是舉一些簡單的例子，學(xué)生并不能真正掌握其應(yīng)用過程。這種教學(xué)方法很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此，在老師要求到課率的基礎(chǔ)上，學(xué)生去了教室也是偷偷地玩手機(jī)或者是干其他事情，即使老師一再要求課堂上認(rèn)真聽講，學(xué)生也是心不在焉，不能接受課堂上的內(nèi)容，因此，教學(xué)效果較差。

（一）采用學(xué)習(xí)通平臺進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂，改變傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式

鑒于傳感器原理及應(yīng)用這門課內(nèi)容較多，傳統(tǒng)的在課堂上進(jìn)行講授會使學(xué)生覺得枯燥無味。采用學(xué)習(xí)通平臺后，將課上的部分內(nèi)容轉(zhuǎn)移到課下，在學(xué)習(xí)通平臺上布置課下預(yù)習(xí)作業(yè)，并實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度及程度，課上針對問題進(jìn)行講解，使課堂更有針對性，能留給學(xué)生更多的思考時(shí)間，學(xué)生由被動(dòng)接收者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)者，對知識的掌握較傳統(tǒng)課堂有了較大的提高。

學(xué)習(xí)通平臺同時(shí)還有其他豐富的功能，如簽到、問卷、搶答、選人等，這種新穎的形式使學(xué)生能夠積極地參與到課堂中來，改變了傳統(tǒng)課堂老師拼命在講，學(xué)生假裝在聽的局面。通過這種形式上的改革，使學(xué)生在積極性上大大提升。

（二）采用實(shí)物教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生對枯燥的理論知識缺乏興趣，但是對真實(shí)存在的物體還是比較感興趣的。利用這一點(diǎn)，把相關(guān)的傳感器帶入課堂上，讓學(xué)生真實(shí)了解到傳感器的外觀，從外觀出發(fā)去研究它的原理，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。常言道：“興趣是最好的老師?！币坏W(xué)生產(chǎn)生了興趣，就會主動(dòng)去認(rèn)識事物、探索真理。我院每年都在進(jìn)行電子大賽，部分電子大賽的作品就是基于傳感器進(jìn)行的，如電子秤設(shè)計(jì)。電子秤在稱重過程中是基于應(yīng)變導(dǎo)致某些導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，從而將被測的非電量轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，通過測量電阻值的變化實(shí)現(xiàn)重量的檢測。如果能將學(xué)生參加比賽的電子秤帶到課堂上，通過稱重不同的物體顯示不同的重量，讓學(xué)生研究其原理，通過學(xué)生主動(dòng)積極地探索，學(xué)生對知識的理解與掌握程度也會大大提升。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，空調(diào)、電冰箱、電飯煲等家用電器都離不開測溫元件，手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)捕獲圖像時(shí)都離不開光學(xué)元件，判斷司機(jī)是否酒駕的酒精檢測儀離不開氣體敏感元件等，可以說生活中到處都是傳感器。如果能通過實(shí)物教學(xué)法，讓學(xué)生認(rèn)識到傳感器在日常生活中的重要性，揭去傳感器原理及應(yīng)用這門課的神秘面紗，可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）采用引導(dǎo)啟發(fā)式的教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

在我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是我們的主要目標(biāo)之一，其主要特點(diǎn)就是重運(yùn)用知識、重啟發(fā)、重發(fā)現(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索，發(fā)散思維。在教法上，重在傳授研究方法。為了使學(xué)生獲得較高的創(chuàng)新思維能力，這就要求教師必須具備一定的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐能力，同時(shí)還要有一定的創(chuàng)新意識。在實(shí)施引導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)時(shí)，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)作為主要方法，先給學(xué)生假設(shè)一個(gè)場景，提出相應(yīng)的問題，采用拋出疑問的方法激發(fā)學(xué)生的興趣。比如，在光電式傳感器這部分內(nèi)容的講授過程中，結(jié)合日常生活中的應(yīng)用給學(xué)生拋出問題“為什么一些大型商場里的自動(dòng)門會根據(jù)有無人靠近實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)門的效果”，提出問題后讓學(xué)生進(jìn)行查閱資料、獨(dú)立思考，課堂上再進(jìn)行小組討論、發(fā)言，教師對結(jié)果進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評，使學(xué)生對問題的理解更加深刻透徹。

（四）將傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)方法有效結(jié)合起來，提高課堂教學(xué)效率

傳感器原理及應(yīng)用這門課程在講授過程中，有很多原理圖、結(jié)構(gòu)圖等，那么展現(xiàn)這些內(nèi)容最好的方式就是選用現(xiàn)代化多媒體手段，還可以通過設(shè)置一些動(dòng)畫來吸引學(xué)生的注意力，同時(shí)加深學(xué)生理解和記憶。此外，還有一些誤差分析、測量電路則需要傳統(tǒng)的板書來講授，涉及的推理部分用板書更易于讓學(xué)生接受。因此，在傳感器原理及應(yīng)用這門課授課方式上，應(yīng)該根據(jù)講授內(nèi)容的特點(diǎn)有效地將傳統(tǒng)的板書與現(xiàn)代化的多媒體手段結(jié)合起來，不應(yīng)該盲目地選擇其中某一種方式而排斥另一種方式。

三、考核體系分析與改革

傳統(tǒng)的傳感器原理及應(yīng)用課程考核主要包括四個(gè)方面：平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績、期中成績、期末成績，其中各部分所占的比例為1∶1∶1∶7，平時(shí)成績又由課堂出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等幾部分組成?？梢姡谡麄€(gè)考核過程中，期末成績占相當(dāng)一大部分，導(dǎo)致有些學(xué)生不注重平時(shí)成績與實(shí)驗(yàn)成績，認(rèn)為在考試前進(jìn)行突擊臨時(shí)抱佛腳，就可以取得好成績。因此，在考核方式上宜進(jìn)行改革。改革后的考核體系仍采用過程考核和綜合考核結(jié)合的方式，主要考核方面依然包括平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績、期中成績、期末成績四部分。但是要逐漸增加過程考核所占的比例，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新。通過評價(jià)體系的改革，有效地提高了學(xué)生對這門課的重視程度，同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的提升。

四、結(jié)語

傳感器原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核體系等幾方面實(shí)施，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)的興趣。同時(shí)，整個(gè)課程以學(xué)生作為主體，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，有效增加了師生間的互動(dòng)，從而提高了傳感器理論和實(shí)踐課堂教學(xué)的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]尤源.傳感器原理及應(yīng)用課堂教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2016（5）：41-43.

[2]紀(jì)辛然.應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型背景下傳感器課程改革的研究[J].辦公自動(dòng)化雜志，2017（10）：17-18.

◎編輯 張 俐

Research on the teaching reform of sensor principle and application course

WANG Fang-yuan

Abstract：The principle and application of sensors is a required course for the professionalism of the Internet of Things. Based on my own teaching practice and in-depth understanding of the current situation of this course，combined with the current situation and the requirements of the application-oriented curriculum reform of our college，this paper tries to reform from the aspects of teaching content，teaching methods，assessment system and the like. It can stimulate studentsinterest and comprehensively improve teaching effectiveness and quality.

Keywords：the principle and application of sensors;teaching content;teaching method;assessment system