傳感檢測類課程混合式教學改革研究

郭紅英 張瓊

【摘要】? ? 為了適應(yīng)傳感檢測學科在各行各業(yè)的不斷更新，以培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新精神為宗旨，開展了傳感檢測課程的混合式教學模式探索。教學實踐表明，混合式教學模式的應(yīng)用對激發(fā)學生的學習興趣和提高學生成績效果顯著，可以更好地達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的目標，進而滿足培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展人才的需要。

【關(guān)鍵詞】? ? 混合式教學模式? ? 傳感檢測? ? 虛擬實驗

引言：

近年來人工智能及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，帶動傳感檢測技術(shù)產(chǎn)生了日新月異的變化，同時也為傳感檢測課程的教學帶來了新的挑戰(zhàn) [1]。為了使廣大學生能夠適應(yīng)信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，對電子信息類專業(yè)學生的教育不斷提出了新的要求;在學習本專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，更多的致力于促進多學科之間的交叉和融合;努力擴大應(yīng)用型、技能型復合人才的培養(yǎng) [2]。

傳感檢測在電子信息類專業(yè)當中，它上承電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課，下接EDA、DSP、單片機、sopc等學科動態(tài)變化迅速的前沿課程，在整個專業(yè)培養(yǎng)中起承上啟下的作用。這就要求傳感檢測課程的培養(yǎng)方向應(yīng)該以培養(yǎng)學生自主學習，增強處理問題的綜合能力為主[4-6]。

一、傳感檢測課程實施教改的必要性

為了滿足電子信息專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境發(fā)展的創(chuàng)新型復合人才[7]的目標，傳感檢測類課程的教學方法須達到以下要求：

1.以不同檢測環(huán)境的具體需求為研究目標，開展研究性，教學建立多學科融合的綜合性學科知識體系;

2.以擴展知識的外延性和應(yīng)用性為目標，建立理論和實踐并重的教學體系;

3.通過“線上+線下”的教學模式，有效的融入傳感檢測的前沿技術(shù);

4.加強過程性考核，增強學生的自主創(chuàng)新、綜合能力的考查，增加對設(shè)計性項目的考核比例。

二、混合式教學的設(shè)計方案

所謂混合式教學并不是線上線下的簡單疊加，而是屬于廣義的有機范疇，而是通過對PPT、音視頻、虛擬仿真實驗平臺、硬件實驗設(shè)備等多種教學手段綜合運用，實現(xiàn)教學資源的優(yōu)化組合，開展綜合應(yīng)用研究性教學。作為實踐性強、前沿急速發(fā)展的科技類課程，開展傳感檢測課程混合式教學必須以綜合應(yīng)用多種教學模式，針對不同的教學內(nèi)容特點有效的融合多種的教學方法，達到學生自主學習、自覺解決問題提高綜合能力的目標，具體思路為：

1.對教材內(nèi)容進行優(yōu)化，主要包括兩方面內(nèi)容，一推陳出新，不斷將前沿知識引入課堂教學，同時摒棄部分陳舊內(nèi)容;二項目化理論教學內(nèi)容，改變傳統(tǒng)教材以傳感器的發(fā)生原理分章節(jié)展開的方式為針對具體檢測需求的項目化教學模塊。

對地方高校學生來講，缺少一定的具體內(nèi)容原理介紹其過于抽象，難以理解，尤其是在介紹新型傳感器時，更是如此。采用因“生”制宜的項目式教學改革可以有效的解決此類問題。根據(jù)不同教學內(nèi)容以及學生知識接納度，針對不同的傳感原理設(shè)計出符合情境的檢測項目。

通過對實際檢測需求的分析，幫助學生了解掌握不同傳感器的應(yīng)用場合，形成對教學內(nèi)容的模塊化項目化處理。例如通過山體滑坡的檢測環(huán)境，引入應(yīng)變傳感器及應(yīng)變傳感原理的講解，既把傳感器的應(yīng)用有機的融入了實際項目中，又有效的提高了學生對課程的關(guān)注度，同時也一定程度上提高了該課程的工程項目價值。

2.作為現(xiàn)代教學改革的一個方向，將多媒體、自媒體等先進技術(shù)融入教學過程，在新課講解過程中，通過插入一些傳感器的實物圖片及應(yīng)用視頻，讓學生更形象地了解傳感器工作原理及使用方法;在課下鞏固方面，可以將課后習題及相關(guān)院校的歷屆考研真題納入線上課程包，學生可以通過訪問線上系統(tǒng)完成課后作業(yè)，由系統(tǒng)即時批改達到鞏固課堂知識的效果。

3.在此基礎(chǔ)上將對當前傳感檢測領(lǐng)域的學科前沿動態(tài)進行認真調(diào)查和分析，及時調(diào)整教學內(nèi)容，及時將傳感檢測的最新技術(shù)、工程案例，融入課堂教學;借助虛擬仿真技術(shù)，構(gòu)建更加接近現(xiàn)實的教學情境，制定教學方案，通過教學的實施、調(diào)整，不斷探索虛擬仿真在教學中的最佳體現(xiàn)模式，將各種先進的教學方法有機融合，提高課堂教學效果。充分調(diào)動學生學習興趣，激發(fā)學生主動學習的潛能。

4.加強與校外實習基地的合作，打造與企業(yè)真實工作場景接近的教學環(huán)境，合理利用現(xiàn)有實驗室軟硬資源，借助我系電子信息虛擬仿真中心建設(shè)契機，設(shè)計具有一定學科前沿性的虛擬仿真項目，最大程度地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設(shè)計能力。

5.在原有學生調(diào)查問卷及考試評價等反饋辦法的基礎(chǔ)上，通過微信和QQ等交流平臺，與學生及時互動，接收學生反饋情況。通過課程設(shè)計、大學生創(chuàng)新實踐項目等手段，引導學生在學好基礎(chǔ)知識的同時主動探究傳感檢測學科前沿知識，以全程跟蹤的理念構(gòu)建評價體系，從理論、實踐、創(chuàng)新和能力四個方面考核學生的綜合水平，激發(fā)學生潛能。

三、混合式教學法的實施

3.1開放式課堂模式

在3年來持續(xù)實施傳感檢測教學改革過程中，不斷在教學過程中引入新的教學理念，并對傳感檢測和單片機等相關(guān)課程的一體化教學方法進行了實踐，效果良好。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同教學內(nèi)容的特點，參照教學大綱要求，開發(fā)APP指導學生進行線上課前預(yù)習、課后內(nèi)容鞏固并將學科前沿動態(tài)通過線上發(fā)布，拓寬了學生眼界，既培養(yǎng)了學生自主學習，獨立創(chuàng)新能力，又能及時監(jiān)督管理的開放式課堂模式。

3.2 具體措施

3.2.1完善實驗項目的動態(tài)調(diào)整

傳感器與檢測技術(shù)課程實驗教學項目的選擇，在以鞏固驗證理論原理的基礎(chǔ)上，增設(shè)綜合性、設(shè)計性較強，更接近當前學科前沿動態(tài)的實訓項目，起到拓寬學生視野，增強學生分析問題、解決問題能力的效果。通過實物講解傳感器的受力和拉伸過程信號的輸出變化，結(jié)合有限元仿真，可以讓學生了解傳感器的制作方法及傳感機理。通過對傳感部件的拆卸組裝，研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及內(nèi)部線路的布設(shè)原則。通過這樣的實踐實訓環(huán)節(jié)，讓學生能真正參與到傳感器電路設(shè)計、組裝調(diào)試與生產(chǎn)制作當中。

3.2.2 引入虛擬實驗

將虛擬實驗引入實踐教學環(huán)節(jié)中，也逐漸成為傳感檢測課程實踐教學的趨勢之一。傳感器種類繁多，科技的飛速發(fā)展使得新型傳感器不斷涌現(xiàn)，教學設(shè)備不可能緊跟時代步伐。同時，對于一些成本高昂如光柵傳感器，分布式光纖傳感器、太赫茲檢測等，購置費用過高，無法實現(xiàn)。將新型傳感器的實訓引入虛擬實驗，在計算機軟件中模擬實驗環(huán)境，進行相關(guān)實訓環(huán)節(jié)填補實驗項目空白。相比傳統(tǒng)的實物實驗平臺，虛擬實驗具有易于開發(fā)新項目，實驗內(nèi)容靈活多樣，無器材消耗與設(shè)備損壞等優(yōu)點，更易于創(chuàng)新性、綜合性實驗項目的實施。通過將虛擬仿真教學和理論實踐教學相結(jié)合，設(shè)計貼近學科前沿動態(tài)的教學情境，注重講解前沿學科動態(tài)對于基礎(chǔ)原理的應(yīng)用發(fā)展，全方位地培養(yǎng)學生的專業(yè)綜合能力和認同感。

改變以往以教師為中心的填鴨式教學模式為教學情境生動逼真、以學生為主導的混合式教學模式。培養(yǎng)學生學習的積極主動性。讓學生帶著需解決的問題學習，提高其主動分析問題、解決問題的能力，進一步實現(xiàn)學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

理論課與實踐課獨立設(shè)課的初衷是為了更好地培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，凸顯實踐教學的重要性。但是，這種模式還存在一些不足，即實踐課的項目和時間安排無法與理論課緊密銜接，通過虛擬仿真技術(shù)與理論知識的有機融合，架起理論知識與實踐操作聯(lián)系的橋梁，增強知識的形象性、生動性，使學生能夠在探究的過程中認知心理得到滿足，使其主動創(chuàng)新能力在不知不覺中得到提升。

3.3課程考核

為了加強混合教學法的教學效果，引導學生注重學習過程，對原有的考核方式進行了調(diào)整。將由單元小結(jié)、期中測試和課程設(shè)計組成過程性考核比例，從原來的 20%增加到 40%，并對各部分比例進行細化，課程設(shè)計占20%，單元小結(jié)、期中測試各占比 10%。

3.4實踐效果

經(jīng)過323 名學生的持續(xù)性教改實踐，平均成績從73增加到81分;在畢業(yè)設(shè)計選題環(huán)節(jié)，傳感檢測類題目的被選比例明顯增多，選用的傳感器及檢測手段的前沿性明顯增加，應(yīng)用領(lǐng)域也得到進一步拓展。

四、結(jié)束語

近 20 年來，傳感檢測被廣泛應(yīng)用于人工智能、航空航天、地質(zhì)探測、生物醫(yī)療等各行各業(yè)[8]，傳感技術(shù)的發(fā)展對我國的科技進步起著重要作用，具有傳感檢測專長的應(yīng)用型專業(yè)人才是提升綜合國力的有效支撐?；旌鲜浇虒W法的推廣有助于學生綜合創(chuàng)新能力的有效提升，從而達到促進我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，進一步提高國家的科技力量的目的。

作者簡介：郭紅英（1977-），女，忻州師范學院電子系副教授，博士，研究方向：光纖傳感

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