新技術(shù)背景下“傳感器技術(shù)與應(yīng)用”課程教學(xué)創(chuàng)新

彭學(xué)勤

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了物物相連、人物互聯(lián)，其中，傳感器的作用功不可沒(méi)。5G商用的全面化、智能制造的加速運(yùn)用、VR技術(shù)的不斷普及、觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)的來(lái)臨，使得傳感器課程教學(xué)模式向著智能化、個(gè)性化轉(zhuǎn)變，由單一模式向多元化模式轉(zhuǎn)變。為此，職校教師要與時(shí)俱進(jìn)，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展，積極探討新技術(shù)環(huán)境下的教學(xué)創(chuàng)新。筆者根據(jù)各種新技術(shù)特點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)，提出了傳感器課程教學(xué)改革的方法、教學(xué)資源的構(gòu)建模式，使傳感器課程教學(xué)貼近生產(chǎn)實(shí)際，與企業(yè)無(wú)縫對(duì)接，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工匠精神。

一、物聯(lián)網(wǎng)背景下的傳感器課程教學(xué)

（一）列舉實(shí)例，便于學(xué)生快速掌握學(xué)習(xí)重點(diǎn)

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)最重要的元器件，中職生需要從物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層面入手，了解傳感器的應(yīng)用原理，特別是對(duì)傳感器采集聲、光、熱、電、力學(xué)、生物、位置、運(yùn)動(dòng)速度等各種信息，包括相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控、連接、互動(dòng)的過(guò)程有所了解，從而理解各種傳感器的基本工作原理。

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師可以列舉智能制造業(yè)中機(jī)器人使用的傳感器，展示其如何執(zhí)行精細(xì)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)精密測(cè)距、精確定位，并完成流水線上的抓取、搬運(yùn)、分揀和裝配等任務(wù);列舉智慧交通中運(yùn)用的傳感器，展示其如何監(jiān)測(cè)交通流量，共享道路路況信息、交通事故信息提供發(fā)動(dòng)機(jī)打火以及車(chē)門(mén)關(guān)閉等情況;列舉智慧養(yǎng)老系統(tǒng)中的傳感器，展示其如何實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人的各項(xiàng)健康指標(biāo)以及活動(dòng)情況，為遠(yuǎn)程醫(yī)療提供最大便利;列舉智能建筑系統(tǒng)中的傳感器，展示其如何在監(jiān)控系統(tǒng)、安防管理系統(tǒng)、建筑管理系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、智能一卡通和能耗管理等方面發(fā)揮重要作用。學(xué)生只有對(duì)傳感器的功能和作用有了全面、深入地了解，才能快速掌握知識(shí)重點(diǎn)，順利消化學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

（二）重塑教材結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)基于工作過(guò)程的任務(wù)頁(yè)教材

面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，教師如果仍舊使用傳統(tǒng)的教材進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生難以跟上物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展步伐，影響學(xué)生的全面發(fā)展。所以，教師需要采取有效措施對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行重組、重構(gòu)，遵循“崗位引導(dǎo)、能力為重、學(xué)生為主”的理念，提升教學(xué)的針對(duì)性和有效性。

筆者在編寫(xiě)《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》教材時(shí)，采用“任務(wù)頁(yè)+教材”模式，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法來(lái)提升教學(xué)實(shí)效。教材根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用，將學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分到所設(shè)定的三個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目又分為若干個(gè)任務(wù); 教師引導(dǎo)學(xué)生按照情境描述、信息收集、計(jì)劃分析、任務(wù)實(shí)施、檢驗(yàn)評(píng)估、總結(jié)考核等幾個(gè)環(huán)節(jié)分步驟、分模塊完成該項(xiàng)目的制作。

教材僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)性材料，而任務(wù)頁(yè)則是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要材料，是教師運(yùn)用一系列引導(dǎo)性問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生從開(kāi)始接受任務(wù)到實(shí)施任務(wù)、完成任務(wù)整個(gè)過(guò)程中的主體性材料，其核心作用是幫助學(xué)生學(xué)會(huì)如何工作，引導(dǎo)學(xué)生獲得工作過(guò)程知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生關(guān)鍵能力和綜合素質(zhì)的提升。

二、智能制造背景下的傳感器課程教學(xué)

長(zhǎng)期以來(lái)，傳感器品種繁雜，市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，先進(jìn)的傳感技術(shù)和成熟的傳感器產(chǎn)品不斷迭代更新，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)利層出不窮。而“傳感器技術(shù)及應(yīng)用”作為一門(mén)課程，如何緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，吸收新技術(shù)，引入新應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，引導(dǎo)他們掌握新時(shí)代出現(xiàn)的新技能，是任課教師需要深入探討的問(wèn)題。

智能背景下傳感器課程的課程模式、教學(xué)模式、學(xué)習(xí)模式、評(píng)價(jià)模式、管理模式以及職業(yè)特征模式都要與時(shí)俱進(jìn)。傳感器課程的教學(xué)模式應(yīng)實(shí)現(xiàn)“從原理中學(xué)”向“從應(yīng)用中學(xué)” 轉(zhuǎn)變，拋棄晦澀難懂的理論式教學(xué)，從“面向內(nèi)容設(shè)計(jì)”到“面向?qū)W習(xí)過(guò)程設(shè)計(jì)”;課程模式從線下的面對(duì)面教學(xué)向線上線下多方位轉(zhuǎn)變;學(xué)習(xí)模式從集中學(xué)習(xí)向個(gè)性化學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，從結(jié)論性學(xué)習(xí)向過(guò)程性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求;評(píng)價(jià)模式從總結(jié)性評(píng)價(jià)向過(guò)程性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變，從單一評(píng)價(jià)到多元化評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變;課堂管理模式實(shí)行引導(dǎo)式動(dòng)態(tài)管理，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

課程還應(yīng)充分體現(xiàn)職業(yè)特征，適當(dāng)增加傳感器生產(chǎn)的工藝流程，智能設(shè)備中傳感器的布局、安裝、調(diào)試、維修、保養(yǎng)等內(nèi)容，通過(guò)介紹相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)工藝，引導(dǎo)學(xué)生了解加工生產(chǎn)過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

三、5G、觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)和VR背景下的傳感器課程教學(xué)

未來(lái)的學(xué)習(xí)模式將立足于一個(gè)開(kāi)放的、即時(shí)的、虛擬的、互動(dòng)的環(huán)境，學(xué)習(xí)過(guò)程將以學(xué)生為中心、以技能為中心，新的移動(dòng)技術(shù)和互聯(lián)設(shè)備使遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程指導(dǎo)、虛擬大學(xué)、虛擬教室、虛擬團(tuán)隊(duì)協(xié)作成為可能，學(xué)生有機(jī)會(huì)在教師的幫助下，通過(guò)自主探索和同伴互助的形式來(lái)完成學(xué)業(yè)。

（一）利用5G的低時(shí)延性和觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)的真實(shí)性，與企業(yè)實(shí)時(shí)互聯(lián)

由于5G的超低延時(shí)，可以使傳感器課程的教學(xué)更貼近生產(chǎn)實(shí)際。在課堂上，師生利用觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)使觸覺(jué)能夠遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶匦?，與從事傳感器生產(chǎn)的企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，展現(xiàn)傳感器的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程，學(xué)生在教室里就能看到傳感器的生產(chǎn)、裝配、調(diào)試過(guò)程，觸摸傳感器內(nèi)復(fù)雜的零部件結(jié)構(gòu);通過(guò)觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)可以觸摸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所安裝的傳感器，詢(xún)問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員關(guān)于各類(lèi)傳感器的使用場(chǎng)合，安裝位置以及傳感器的故障識(shí)別、定位、維修等問(wèn)題，使學(xué)生與企業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景緊密結(jié)合，所學(xué)內(nèi)容緊貼生產(chǎn)實(shí)際，新材料、新技術(shù)、新工藝能同步走入課堂。

（二）運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生沉浸感和體驗(yàn)感

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)VR）是利用三維圖形生成、多傳感交互、多媒體運(yùn)用、人機(jī)互聯(lián)、人工智能運(yùn)用、高分辨顯示等高新科技，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行仿真的一種技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逼真的沉浸感和交互性對(duì)于知識(shí)傳遞有著重要作用。VR技術(shù)與傳感器課程的結(jié)合有著極大的現(xiàn)實(shí)意義。例如，汽車(chē)使用的傳感器很多，豪華汽車(chē)內(nèi)的傳感器通常超過(guò)200個(gè)。通過(guò)VR技術(shù)構(gòu)建三維汽車(chē)模型，學(xué)生可以在虛擬的汽車(chē)環(huán)境中查看每個(gè)傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝位置等;學(xué)生也可模擬駕駛汽車(chē)，深切感受超速、急拐彎、緊急制動(dòng)下，汽車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)以及汽車(chē)傳感器的儀表顯示和報(bào)警方式等。學(xué)生通過(guò)立體、動(dòng)態(tài)、逼真的沉浸體驗(yàn)，了解汽車(chē)的性能，增強(qiáng)了體驗(yàn)的真實(shí)感，有利于更好地掌握知識(shí)點(diǎn)。

（三）創(chuàng)建虛擬系統(tǒng)，體會(huì)工作崗位職責(zé) ? ? ?通過(guò)VR技術(shù)，可以構(gòu)建類(lèi)似智能家居的場(chǎng)景，學(xué)生選擇自己想要體驗(yàn)的情景，點(diǎn)擊模塊，創(chuàng)建諸如構(gòu)建智能燈光控制、空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)等任務(wù)。例如，在智能家居中，學(xué)生開(kāi)啟模擬的情景，扮演設(shè)計(jì)人員、建設(shè)者，通過(guò)設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等流程，完成控制系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)，在任務(wù)中通過(guò)情景模擬方式自主處理問(wèn)題。在任務(wù)完成之后，教師針對(duì)每個(gè)人的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分。這種方式大大增強(qiáng)了學(xué)生的職業(yè)認(rèn)同感。

（四）開(kāi)發(fā)教育類(lèi)電子游戲，豐富教學(xué)形式

教育類(lèi)電子游戲在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境下可以融合傳感器專(zhuān)業(yè)內(nèi)容，其趣味性、挑戰(zhàn)性和交互性能夠進(jìn)一步增強(qiáng)。學(xué)生通過(guò)游戲進(jìn)行多級(jí)通關(guān)、晉級(jí)競(jìng)賽來(lái)辨別、拆卸、安裝汽車(chē)傳感器，使學(xué)生處于一種與真實(shí)世界非常相似的虛擬世界，有效提高了學(xué)生的認(rèn)知體驗(yàn)和教學(xué)效果。

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，引發(fā)了制造業(yè)模式、運(yùn)營(yíng)手段和生態(tài)系統(tǒng)的變化以及人工智能發(fā)展巨大變革，新興產(chǎn)業(yè)不斷出現(xiàn)。傳感器技術(shù)是新技術(shù)革命和信息社會(huì)的基礎(chǔ)性技術(shù)，正是有了傳感器的普遍存在，才會(huì)有大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，才有政務(wù)商務(wù)的信息化，才實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、知識(shí)與社會(huì)、物質(zhì)的相互融合。與之相適應(yīng)，職業(yè)院校教師的教學(xué)觀念、教學(xué)方式也應(yīng)隨之改變，利用物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、5G、觸覺(jué)換聯(lián)網(wǎng)、VR技術(shù)，可以使傳感器課程的教學(xué)更具科學(xué)性、有效性和時(shí)代性，學(xué)生也將以全新的學(xué)習(xí)方式和更高效的學(xué)習(xí)方法，盡快掌握新知識(shí)、練就真本領(lǐng)。（責(zé)編 ?王鵬飛）