基于超星泛雅的傳感器智慧課堂教學模式構(gòu)建

張雙雙，楊洪濤，張義龍

基于超星泛雅的傳感器智慧課堂教學模式構(gòu)建

張雙雙，楊洪濤，張義龍

（安徽理工大學 機械工程學院，安徽 淮南 232001）

針對傳感器教學與人才能力培養(yǎng)目標的不適應性，提出了傳感器課程智慧課堂教學模式．結(jié)合機械電子工程專業(yè)實際情況，以能力導向構(gòu)建課程內(nèi)容，利用多種信息化教學手段開發(fā)了超星泛雅網(wǎng)絡教學平臺并投入使用，信息化教學手段貫穿課前、課中和課后整個教學過程．該教學模式有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力，拓寬學生知識面，在有限學時內(nèi)提高教學質(zhì)量，取得了良好的教學效果．

傳感器；超星泛雅；智慧課堂；網(wǎng)絡教學平臺；信息化教學

傳感器是機械電子工程、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)的核心必修課程．所謂“物聯(lián)天下，傳感先行”，工業(yè)4.0技術(shù)、智能機器人、無人駕駛技術(shù)等無不依賴傳感技術(shù)的發(fā)展與應用，這對高校人才培養(yǎng)的目標和內(nèi)容提出了與時俱進的新要求．該課程內(nèi)容涵蓋各種傳感器的基本組成、工作原理、典型特性、技術(shù)性能、選型原則、測量電路及工程應用等，涉及機械、物理、化學、電學、光學、磁學、力學及信號學等眾多學科領(lǐng)域，是一門交叉性極強的綜合型課程，符合當前多學科交叉融合的趨勢，在整個專業(yè)課程體系中起到重要的承上啟下作用．多學科交叉需要教師在講授課程前期進行大量的知識鋪墊，然而相較于教學內(nèi)容及難易程度而言，教學課時明顯不足，以安徽理工大學機械電子工程專業(yè)為例，課程僅28學時，如何根據(jù)學生的實際學情，在有限的學時內(nèi)提高教學質(zhì)量，是教師們亟需解決的問題[1-3]．

教育部組織編制的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》中指出：“高等教育信息化是促進高等教育創(chuàng)新和提高質(zhì)量的有效途徑”，推進信息技術(shù)與教育教學深度融合，實現(xiàn)教育思想、理念、方法和手段全方位創(chuàng)新，對于提高教育質(zhì)量、促進教育公平、構(gòu)建學習型社會和人力資源強國具有重大意義．在此背景下，以智慧課堂網(wǎng)站建設為依托，以能力培養(yǎng)為目的，集合信息化教學優(yōu)勢，開發(fā)了傳感器課程網(wǎng)絡教學平臺并投入使用．實踐表明，智慧課堂教學模式是解決傳統(tǒng)教學模式下問題的理想途徑[4-5]．

1 傳感器課程網(wǎng)絡教學平臺的建設

超星泛雅網(wǎng)絡教學平臺是超星集團整合課程資源、學習軟件和數(shù)字圖書館等優(yōu)勢，研發(fā)的新一代網(wǎng)絡教學平臺．該平臺以課程為中心，提供并支持作業(yè)、測驗、通知、答疑、討論、課程資料、課程評價等較為全面的網(wǎng)絡教學功能．教師和學生既可以線上交流，也可以線下互動，為智慧課堂教學模式的發(fā)展提供了有力保障[6]．

傳感器課程網(wǎng)絡教學平臺主要展示課程信息、課程章節(jié)、課程介紹、教學團隊、教學方法、教學條件、課程效果和參考教材等條目，其中，課程章節(jié)建設是關(guān)鍵和核心．共組建了8章內(nèi)容，每章都配有完整的教學資料，如PPT、視頻、動畫、圖片、參考書籍、例題、課后作業(yè)等相關(guān)學習資料，同時設置了52個學習任務點，根據(jù)章節(jié)內(nèi)容的不同，主要有測試、閱讀、觀看視頻等，學生需要通過完成一個個學習任務點來掌握課程內(nèi)容，有利于激發(fā)學生的學習興趣．該課程網(wǎng)絡教學平臺可支持各種移動終端，滿足師生隨時隨地移動學習要求，能夠使教師在教學準備環(huán)節(jié)（課前）、課堂交互環(huán)節(jié)（課中）和課后提升環(huán)節(jié)（課后）的整個教學過程中實現(xiàn)有機結(jié)合，逐級達到教學目標[7]．

2 傳感器課程網(wǎng)絡教學平臺的教學實施

本文以熱電偶傳感器為例，說明如何利用超星網(wǎng)絡教學平臺實現(xiàn)智慧課堂教學模式，重點講述熱電偶傳感器的工作原理、三大基本定律以及熱電偶的溫度補償．計劃學時為3學時，授課對象是機械電子工程專業(yè)三年級學生．該年級的學生具有一定的理論基礎和實驗常識，熟悉互聯(lián)網(wǎng)，有實施信息化教學的良好基礎．但同時存在學時較少，學生實操經(jīng)驗不足的情況．鑒于分析，確定本次課程的教學重點為熱電偶的工作原理及三大基本定律，教學難點是熱電偶的溫度補償方法及實踐．

信息化教學手段貫穿教學準備環(huán)節(jié)（課前）、課堂交互環(huán)節(jié)（課中）和課后提升環(huán)節(jié)（課后）整個教學過程．教師課前推送學習資料，包括PPT、視頻、動畫、圖片等，并設置簡單實驗操作任務．學生登錄學習通APP或網(wǎng)絡平臺進行學習，完成相關(guān)任務點．課中，教師可對學生進行簽到，將出勤情況作為平時成績依據(jù)．為了檢驗教學效果，可以設置搶答、隨機選人等環(huán)節(jié)，增加課堂趣味性，學生在緊張且活躍的氣氛中迅速強化知識點．教師采用理論與實踐相結(jié)合的方式，理論知識學習的基礎上用Labview進行仿真，為實踐操作打下基礎．課后，學生在平臺上鞏固所學知識，完成教師布置的作業(yè)，平臺設置討論區(qū)，方便師生互動、生生互動．

2.1 教學準備環(huán)節(jié)

課前，教師對教學內(nèi)容進行知識點分解，教學主線遵循“一個定理，兩個概念，三個定律”，針對每個知識點，教師錄制教學視頻、制作PPT、上傳熱電偶的相關(guān)應用視頻、圖片、文獻、動畫等，向?qū)W生推送教學資料．并對重要的教學環(huán)節(jié)進行質(zhì)量診斷，設置任務點，如將教師的教學視頻、熱電偶在煤氣灶中的應用視頻、熱電偶的工程應用視頻及練習題設置為任務點．學生登錄平臺完成自主學習任務，通過獨立的分析、探索、實踐等方式達成學習目標，包括PPT課件預習，觀看教學視頻、微課程、動畫演示等，增加感性認識．并完成一個簡單的實驗：找到２種不同材料的金屬絲，接到一起，中間放指南針，用打火機對一端加熱，要求學生觀察現(xiàn)象；然后用打火機對一端加熱，另一端接萬用表，再次要求學生觀察實驗現(xiàn)象．教師設置問題：指南針為什么偏轉(zhuǎn)？學生預習課程后回答問題，得出結(jié)論并上傳提交，完成翻轉(zhuǎn)課堂的有效知識儲備．教師可隨時登錄查看本班學生任務點的完成情況，使用平臺的數(shù)據(jù)分析功能了解學生教學內(nèi)容的掌握情況，有助于教師有針對性地對學生沒有掌握的知識點進行講解，充分體現(xiàn)“以學生為主體”的教育原則．

2.2 課堂交互環(huán)節(jié)

課堂交互環(huán)節(jié)是教師和學生面對面時，最容易溝通交流的時機，也是教學中最重要的環(huán)節(jié)[8]，包含情境導入、講授新知，虛擬仿真和評價總結(jié)4部分．

針對大家所熟悉的物理量——溫度，設置搶答環(huán)節(jié)，請學生列舉溫度常用的測量方法及工具，并總結(jié)各種方法及工具的優(yōu)缺點．通過設問，變學為思，活躍課堂氣氛，吸引學生注意力，從學生熟悉的實例入手，提高學生興趣，拉近與學生之間的距離．在此基礎上，提出對于冶煉爐、鋼坯軋制以及熱力管道內(nèi)部高溫的測量該采用何種工具，引出課程的內(nèi)容——熱電偶．教師播放flash動畫，引導學生觀察現(xiàn)象并從中分析歸納后做出總結(jié)，得出熱電偶的工作原理——熱電效應，培養(yǎng)學生掌握嚴謹、科學的求真態(tài)度．

熱電效應產(chǎn)生了熱電勢，但熱電勢是導體內(nèi)部自由電子活動的結(jié)果，難以說明．教師制作動畫，簡單明了地顯示電子的移動軌跡，深入分析了熱電勢產(chǎn)生的微觀解釋，由此引出接觸電勢和溫差電勢的概念，學生易于掌握．動態(tài)顯示總熱電勢的組成，得出計算公式，為后續(xù)內(nèi)容分析打下基礎．熱電偶是工業(yè)中應用最為廣泛的測溫元件，但學生尚未真正走入企業(yè)，對熱電偶比較陌生，教師輔以實物展示，并播放其結(jié)構(gòu)拆分動畫，增加學生感性認識，學生在學習過程中能夠理論聯(lián)系實際，具體實例真實易于理解，降低了學習難度，有助于學生迅速掌握．

對于熱電偶三大定律，采用問題導入法．如熱電偶中產(chǎn)生了熱電勢，需要用儀表進行顯示，那么儀表的引入會不會帶來誤差，熱電偶周圍溫度不穩(wěn)定又該如何解決，依據(jù)設問，教師引入熱電偶的三大基本定律，理論貼近實際，有利于提高學生興趣．知識點學習完成之后，播放應用動畫并設置問題，要求學生回答應用的理論基礎，此時可利用平臺中的隨機選人環(huán)節(jié)，了解學生對知識點的真實掌握情況．

實踐方面是學生的薄弱環(huán)節(jié)，學生可在實驗之前先利用Labview進行虛擬仿真，根據(jù)任務單，完成練習，加深熱電偶傳感器測量溫度的進一步認識，為實驗環(huán)節(jié)做好最充分的準備．

2.3 課后提升環(huán)節(jié)

傳感器種類、型號眾多，并不斷涌現(xiàn)出各種新型傳感器，應用領(lǐng)域也在不斷拓展，有限的課堂時間遠不夠傳感器知識的深入學習，教師可利用課后提升環(huán)節(jié)將任務后延，培養(yǎng)學生的自主學習和解決實際問題的能力[9]．教師通過超星網(wǎng)絡教學平臺或APP向?qū)W生推送復習任務單，布置課后作業(yè)并設置完成時間．教師可提出發(fā)散性問題，并提供學習網(wǎng)站和文獻的檢索關(guān)鍵詞，培養(yǎng)學生能夠利用信息檢索工具獲取解決相關(guān)工程問題的相關(guān)知識，使學生具備自主建立不斷演進的知識體系的能力，適應終身學習的能力需要．同時，相關(guān)文獻可使學生緊跟最新技術(shù)發(fā)展動態(tài)和前沿，既能夠檢驗課堂學習效果，也能引導學生進行任務延伸，開闊學生視野．教師可以利用思維導圖幫助學生梳理知識脈絡，學生有任何問題，都可以在平臺中進行在線交流和討論，分享新觀點、新資源，有利于拓展知識面．教師也可以對學生的復習進行及時地監(jiān)控、釋疑解惑、在線評閱作業(yè)、打分和評價．基礎相對薄弱的學生可以根據(jù)自身情況選擇性地進行重復或者加強學習，學生的學習不受空間和時間的約束[10]．在線測試及在線課后作業(yè)等替代傳統(tǒng)的紙質(zhì)作業(yè)，從一定程度上提高了教學效率．對于客觀選擇題，教師可直接設置答案與得分，學生完成客觀題并提交后，教師可直接在教師管理界面看到得分情況．在統(tǒng)計界面，教師可直觀地看到該課程學生的學習進度及任務完成情況，學生也可以看到自己的學習進度和任務達成情況，以及自己在教學班級中的排名情況，這對于學生的學習起到一定的促進作用．此外，互動教學還可以通過通知、討論、作業(yè)、答疑等予以實現(xiàn)．超星泛雅網(wǎng)絡教學平臺的使用讓師生之間有了更多的互動交流，增加了師生之間的感情，這對提高教師的教學熱情和學生的學習積極性都大有裨益．

3 傳感器網(wǎng)絡教學平臺的使用效果

傳感器課程網(wǎng)絡教學平臺建設完成后，已面向安徽理工大學機械工程學院機械電子工程專業(yè)、測控技術(shù)與儀器專業(yè)學生開放使用，收到了普遍歡迎和好評．同時，教師反饋，以前該課程安排28學時，明顯感覺時間不夠用，使用該教學平臺進行翻轉(zhuǎn)課堂教學后，大大提高了教學質(zhì)量和學生的學習效率．以2017級測控技術(shù)與儀器專業(yè)的班級為對照班，在傳感器教學中仍采用傳統(tǒng)教學方式，不使用課程網(wǎng)絡教學平臺；以2017級機械電子工程專業(yè)的班級為實驗班，傳感器課程教學中使用該平臺，課程結(jié)束后進行測試．結(jié)果顯示，實驗班學生的成績明顯好于對照班．實踐表明，傳感器課程網(wǎng)絡教學平臺使用效果較好，能夠極大地調(diào)動學生自主學習的積極性．引導學生主動參與和思考，有利于學生對關(guān)鍵技能的掌握，加深他們對知識的理解．提高了學生動手操作能力和求知欲，開闊了學生的視野，激發(fā)了學生的創(chuàng)新能力．學生能夠?qū)W以致用，最終達到全面提升學生綜合素質(zhì)的目的．

[1] 鄭春嬌，趙越嶺．《傳感器與檢測技術(shù)》課程復合型教學模式的探索與實踐[J]．遼寧工業(yè)大學學報：社會科學版，2019，21（2）：111-114

[2] 王勤．《傳感器與檢測技術(shù)》課程改革探討[J]．武漢工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2018（4）：103-104

[3] 劉濤．傳感器與檢測技術(shù)課程“以學生為中心”的教學方法改革探索[J]．黑龍江科學，2019，10（17）：14-17

[4] 李文君．解讀《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》[J]．教育與職業(yè)，2012（22）：58-62

[5] 韓盼盼．以促進學生發(fā)展為導向的智慧教育發(fā)展路徑研究[J]．教學管理與教育研究，2017（13）：30-33

[6] 詹長娟，王翼，王華．基于泛雅網(wǎng)絡教學平臺的藥物化學網(wǎng)絡課程的建設[J]．廣東化工，2016（12）：285

[7] 郭昊坤．基于泛雅平臺的高職電路分析課程信息化教學改革與實踐[J]．電子元器件與信息技術(shù)，2018（3）：26-29

[8] 沈建明，何鶯，陶雄春．“雨課堂”在電工基礎課程中的應用初探[J]．職業(yè)，2017（35）：110-111

[9] 吳蓉．“微課”教學在大學教學中的應用探索——以《傳感器與檢測技術(shù)》課程為例[J]．大陸橋視野，2018（4）：65

[10] 葛貝德，于微微，張建華．“工程造價管理與控制”網(wǎng)絡教學資源平臺的建設與探析[J]．無線互聯(lián)科技，2019（4）：35-36

Construction of intelligent classroom teaching mode of sensor course based on Chaoxingfanya internet teaching platform

ZHANG Shuangshuang，YANG Hongtao，ZHANG Yilong

（School of Mechanical Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China）

In view of the inadaptability of sensor teaching and talent training，the information-based teaching tool Chaoxingfanya internet teaching platform is introduced，and the intelligent classroom teaching mode of sensor course is proposed．Combined with the actual situation of the mechanical and electronic engineering major，the course content is constructed based on the ability orientation，and the network teaching platform of the course is developed by using a variety of information-based teaching methods．This mode is conducive to cultivating students′ indepen-

sensor；Chaoxingfanya；intelligent classroom；internet teaching platform；information-based teaching

TP212∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.10.017

1007-9831（2020）10-0078-04

dent learning ability，broadening students′ knowledge，improving teaching quality in limited class hours，and achieving good teaching results．

2020-05-22

安徽省質(zhì)量工程項目（2017zhkt178）；安徽省大規(guī)模在線開放課程（MOOC）示范課程（2018mooc073）

張雙雙（1986-），女，山東德州人，講師，在讀博士，從事機械電子工程、測控技術(shù)與儀器研究．E-mail：sszhangxm@163.com