傳感器技術(shù)課程教學(xué)方法的設(shè)計(jì)與思考

鄧亞琦，李加升

摘要：傳感器技術(shù)是電子類專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。針對(duì)當(dāng)前教學(xué)方式存在的弊端和不足，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，提出了一些有效的教學(xué)方法：開(kāi)展案例教學(xué)和討論教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高學(xué)生積極性;采用基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的遞進(jìn)模式促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生探索、創(chuàng)新能力;多方面量化、統(tǒng)計(jì)學(xué)生平時(shí)成績(jī)，客觀反映學(xué)生學(xué)習(xí)效果，以提高教學(xué)質(zhì)量，滿足新時(shí)代對(duì)傳感器專業(yè)人才的需要。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù);教學(xué)模式;創(chuàng)新實(shí)踐;綜合測(cè)評(píng)

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）21-0193-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 引言

傳感器技術(shù)是電子類專業(yè)的一門重要課程，在現(xiàn)代檢測(cè)和控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位[1]。這門課程實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣，綜合性強(qiáng)，涉及電路分析、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)等課程專業(yè)知識(shí)。通過(guò)學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)既可以獲得專業(yè)理論知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、探索創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，為后續(xù)課程設(shè)計(jì)、電子競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。傳感器技術(shù)是控制系統(tǒng)用于感知和獲取外界信息的工具，已滲透至宇宙開(kāi)發(fā)、軍事國(guó)防、醫(yī)療診斷、生物工程、商檢質(zhì)檢等不同領(lǐng)域。隨著人工智能和電子信息技術(shù)的發(fā)展，用于獲取信息的傳感器技術(shù)在各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用，傳感器的發(fā)展成為極端技術(shù)研究和邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)[2]。同時(shí)，高速發(fā)展的信息時(shí)代對(duì)控制系統(tǒng)提出了更高要求，比如更強(qiáng)的適應(yīng)性（在超高溫、超高壓、超強(qiáng)磁場(chǎng)等環(huán)境中的適應(yīng)性）、更高的精確度、更好的靈敏性、更高的自動(dòng)化程度等，也對(duì)傳感器專業(yè)人才提出了更高的要求。筆者深刻意識(shí)到只有在教學(xué)過(guò)程中采用更加科學(xué)有效的教學(xué)方法，才能培養(yǎng)出優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人才，從而滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)傳感器專業(yè)人才的迫切需求。

2 《傳感器技術(shù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，一些地方本科院校的傳感器技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀并不樂(lè)觀，可能達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。結(jié)合筆者所在的地方本科院校，傳感器技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中主要存在教學(xué)方法單一、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性低和考核方式單一等問(wèn)題。

2.1 教學(xué)方法單一

目前，教師在傳感器課程教學(xué)過(guò)程中主要采用多媒體和粉筆板書教學(xué)，以講授原理為主。而教師利用課件向?qū)W生灌輸理論知識(shí)，學(xué)生在課堂上全程處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)。課堂上氣氛沉悶，學(xué)生的注意力難以集中，學(xué)習(xí)興趣難以激發(fā)[3-4]。同時(shí)，學(xué)生看不到傳感元件實(shí)物，缺乏對(duì)傳感器變量的感性認(rèn)識(shí)和對(duì)測(cè)量原理的直觀把握，學(xué)生的主動(dòng)性也隨之降低。這就使部分學(xué)生，尤其是理論基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)習(xí)積極性不高，跟不上教學(xué)進(jìn)度，對(duì)知識(shí)理解不到位，實(shí)踐操作能力不強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果不佳。因此，改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法勢(shì)在必行。

2.2實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性低

結(jié)合筆者所在的地方一本學(xué)校的實(shí)際情況，傳感器技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，絕大部分學(xué)生機(jī)械地重復(fù)講義中的實(shí)驗(yàn)步驟，僅通過(guò)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證傳感器特性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中并未深入思考實(shí)驗(yàn)流程設(shè)置的合理性和必要性，實(shí)踐教學(xué)鞏固理論知識(shí)的目的難以實(shí)現(xiàn)。并且實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳杂凶儎?dòng)，學(xué)生都很難獨(dú)立自主地完成實(shí)驗(yàn)[5]。同時(shí)，由于與工程應(yīng)用相結(jié)合的綜合性實(shí)驗(yàn)涉及較少，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中難以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。此外，學(xué)生作為教學(xué)活動(dòng)中學(xué)習(xí)的主體，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程固化的實(shí)踐教學(xué)中無(wú)法激勵(lì)他們的主觀能動(dòng)性，阻礙了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和探索創(chuàng)新能力的發(fā)展[6]。因此，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方法已無(wú)法滿足現(xiàn)代崗位對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，需要綜合考慮學(xué)生個(gè)體的差異對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革。

2.3考核方式單一

該課程通常采用30%的平時(shí)成績(jī)和70%的考試成績(jī)來(lái)進(jìn)行考核，其中平時(shí)成績(jī)包括作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和考勤，考試成績(jī)指期末考試的卷面成績(jī)。這樣的考核方式側(cè)重理論知識(shí)的考察，不注重過(guò)程評(píng)價(jià)，難以達(dá)到理想的教學(xué)評(píng)價(jià)效果。此外，平時(shí)成績(jī)沒(méi)有量化指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)的隨意性較大，總成績(jī)難以公平客觀地評(píng)價(jià)課堂表現(xiàn)好的學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[7]。因此，以課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方式為基礎(chǔ)，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，設(shè)計(jì)一套涵蓋收集相關(guān)文獻(xiàn)能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力和知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)能力的考核標(biāo)準(zhǔn)，更有利于對(duì)學(xué)生成績(jī)的綜合評(píng)價(jià)。

3 《傳感器技術(shù)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)

由于傳感器專業(yè)知識(shí)與生產(chǎn)、生活聯(lián)系逐步增加，高速發(fā)展的時(shí)代對(duì)傳感器專業(yè)人才提出了更高要求，傳感器技術(shù)這門課的講授面臨新的挑戰(zhàn)。因此需要教學(xué)改革提高學(xué)生綜合運(yùn)用傳感器專業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)知識(shí)、能力和技能全面發(fā)展的專業(yè)技術(shù)人才。結(jié)合筆者所在地方本科院校的情況，我們從課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)三方面對(duì)教學(xué)改革進(jìn)行討論。

3.1 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

教師在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，可以從案例教學(xué)和討論教學(xué)兩方面提高教學(xué)質(zhì)量。

首先，在案例教學(xué)中，教師在知識(shí)點(diǎn)講授前和講授后分析一個(gè)具體案例，但案例分析在講授前后各有側(cè)重，目的也各不相同。知識(shí)點(diǎn)講授前的案例可進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用中該傳感器知識(shí)的作用，目的在于引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該傳感器原理的思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。而知識(shí)點(diǎn)講授后的案例分析側(cè)重于對(duì)傳感器原理的復(fù)習(xí)，各傳感器適用范圍的分析，以及對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展，目的在加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)理解，促進(jìn)專業(yè)知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用。因此，講授前后的案例教學(xué)可使教學(xué)內(nèi)容由抽象到具體，課堂氛圍由沉悶到趣味，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生主觀能動(dòng)性，不斷擴(kuò)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間和時(shí)間。

其次，在討論教學(xué)中，教師在一堂課結(jié)束前布置一個(gè)與下節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題，要求學(xué)生課后查閱相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行思考與探索，在下堂課開(kāi)始的前10分鐘進(jìn)行分組討論，討論結(jié)束后提問(wèn)學(xué)生，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)情況。對(duì)回答較好的同學(xué)可加平時(shí)分進(jìn)行肯定和鼓勵(lì)。通過(guò)教師課內(nèi)提出問(wèn)題和學(xué)生課外解決問(wèn)題的方式，不僅可以提高學(xué)生收集相關(guān)資料、總結(jié)歸納相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的能力，還可以通過(guò)復(fù)習(xí)之前所學(xué)知識(shí)來(lái)提高基礎(chǔ)薄弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。