基于“三雙培養(yǎng)”的傳感器課程教學(xué)模式研究

鄧貽香

重慶城市科技學(xué)院，重慶 402167

一、研究背景

（一）進入21世紀以來，我國教育事業(yè)發(fā)展迅猛，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)輸送了大批應(yīng)用型人才，為加快社會的經(jīng)濟發(fā)展作出了重大貢獻。但同時，由于管理體制和管理理念等諸多因數(shù)影響，高校培養(yǎng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才與企業(yè)需求脫節(jié)現(xiàn)象比較嚴重，企業(yè)招不到他們想要的人才，而高校畢業(yè)生找不到合適工作。在這樣的背景下，高校對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革迫在眉睫。雙能力培養(yǎng)、雙師資培養(yǎng)、深化產(chǎn)教融合是改變現(xiàn)狀的迫切要求，對新形勢下全面培養(yǎng)應(yīng)用型人才、擴大就業(yè)創(chuàng)業(yè)、培育經(jīng)濟發(fā)展新動能具有重要意義。根據(jù)黨的十九大精神，深化產(chǎn)教融合，全面提升人力資源質(zhì)量是高校未來發(fā)展的必然趨勢。

（二）近些年，很多用人單位對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的人才需求出現(xiàn)嚴重不足的狀況，人才供需出現(xiàn)失衡的情況越來越嚴重。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因之一，就是高校對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)與企業(yè)需求的脫節(jié)，導(dǎo)致人才供需結(jié)構(gòu)性矛盾的。物聯(lián)網(wǎng)是通過各種傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的前端技術(shù)，有著不可或缺的作用。他是物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)的關(guān)鍵組件?？梢?，傳感器技術(shù)這門課程對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)又起到關(guān)鍵的作用。

二、傳統(tǒng)傳感器教學(xué)模式

傳感器技術(shù)這門課程是電子信息工程和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，也是一門專業(yè)必修課程，它的重要性不言而喻。然而，目前不少高校在教育觀念上，仍存在著重理論、輕實踐，重理論知識傳授、輕動手能力培養(yǎng)的傾向。在課程體系上，實驗教學(xué)少有獨立的教學(xué)體系以及相應(yīng)的學(xué)分評價體系［1］。在實驗內(nèi)容上，傳統(tǒng)的傳感器實驗項目多為驗證性，從實驗原理、步驟、實驗注意事項，甚至連結(jié)果都由老師講解，沒有任何懸念，這樣的實驗課程沒有新意。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，集成化、多功能智能新型傳感器層出不窮，多傳感器信息融合技術(shù)等得到快速發(fā)展和應(yīng)用，然而實驗教學(xué)卻遠遠滯后于傳感器信息融合技術(shù)的更新?lián)Q代［2］。

三、何為“三雙培養(yǎng)”

為了滿足社會需要的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用型人才，我們急需對相關(guān)課程進行調(diào)整。傳感器技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的重要入口，我們迫切需要重構(gòu)目前的傳感器教學(xué)模式，以緩解目前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用型人才“用工荒”的現(xiàn)狀。在此背景下，本課題提出了“三雙培養(yǎng)”的傳感器教學(xué)模式?！叭p培養(yǎng)”即“應(yīng)用能力+創(chuàng)新能力”雙能力培養(yǎng)，“教師+工程師”雙師資教學(xué)，“校內(nèi)課程+校外企業(yè)課程”雙課程學(xué)習［3］?！叭p培養(yǎng)”的傳感器教學(xué)模式框架如圖1所示。

圖1 “三雙培養(yǎng)”教學(xué)模式框架

四、“三雙培養(yǎng)”傳感器教學(xué)模式實施方案

（一）實驗項目內(nèi)容從驗證性轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用型

通過改變實驗項目內(nèi)容，將驗證性實驗轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用型實驗，將單一性實驗轉(zhuǎn)變成課題性實驗，提高實驗項目的新穎性。原有的傳感器實驗一般都是驗證性實驗、單一性實驗，例如：電阻式傳感器的振動實驗、電容傳感器的振動實驗、霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗以及超聲波傳感器的位移特性實驗等實驗項目。學(xué)生在做這些實驗的時候，并不清楚做這些實驗的目的及用途，而僅僅只是為了完成一個實驗任務(wù)。如果把這些實驗項目換成課題性、帶有實際用途的項目。

例如：智能吸塵器紅外避障、超聲波傳感器在礦山救援機器人中應(yīng)用、超聲波傳感器在倒車中的應(yīng)用以及氣體傳感器在監(jiān)測化工空氣污染中的應(yīng)用等項目。這些課題的應(yīng)用性很強，比較貼合實際。

這種應(yīng)用型的實驗項目更能提高學(xué)生的學(xué)習興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習熱情。對于這些課題可以做前期的數(shù)據(jù)采集、放大、濾波，后期工作可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將這些數(shù)據(jù)進行分析、整合和處理。例如：給定一個項目如“智能晾衣架”，然后把這個項目拆成幾個部分來實現(xiàn)，信息采集、閾值設(shè)置、電機控制，信息采集部分涉及到光敏電阻、雨滴傳感器、熱敏電阻傳感器、濕敏電阻傳感器以及風機檢測，閾值設(shè)置包括光照閾值、雨滴閾值、溫度閾值以及濕度閾值，功能框圖如圖2所示。通過這種具體的項目式課題，讓學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R和實踐相結(jié)合。在實踐的應(yīng)用中，更能充分掌握理論知識。

圖2 智能晾衣架的功能框圖

（二）“教師和工程師”雙師資教學(xué)

授課教師理論知識雖然扎實，但仍缺乏企業(yè)項目實戰(zhàn)工作實踐經(jīng)歷，對前沿技術(shù)及應(yīng)用了解較少。而采用教師和工程師相結(jié)合的方法，學(xué)校教師主要負責理論知識教學(xué)，企業(yè)工程師承擔實驗教學(xué)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等實踐教學(xué)，互為輔助，互為支撐，讓理論和實踐相結(jié)合，實現(xiàn)實驗實踐教學(xué)效果大幅提升。學(xué)校教師把自己扎實的理論知識傳授給學(xué)生，讓學(xué)生能夠快速地掌握最基礎(chǔ)的理論知識。企業(yè)工程師通過自己實踐工作經(jīng)驗，將理論知識應(yīng)用到實踐中，以項目的形式開展實踐課程。

傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計課題一般都是由畢業(yè)指導(dǎo)老師給定，例如：“基于單片機的溫度報警系統(tǒng)設(shè)計”“基于單片機的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計”“基于嵌入式的溫濕度檢測系統(tǒng)”“基于DSP的步進電機控制系統(tǒng)”“基于FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計”，該類畢業(yè)設(shè)計題目的核心控制器給定，然后學(xué)生根據(jù)題目進行相應(yīng)的制作。而在企業(yè)，畢業(yè)設(shè)計的題目會更靈活，學(xué)生可以根據(jù)自己優(yōu)勢，再結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有的一些硬件平臺，自己給出畢業(yè)設(shè)計的題目，這樣可以大大提高畢業(yè)設(shè)計的完成度。例如：學(xué)生自己定一個題目“基于DSP的按摩椅制作”，對前端的數(shù)據(jù)采集可以使用單片機，也可以采用DSP、嵌入式或是FPGA，數(shù)據(jù)采集進入核心控制器后，對數(shù)據(jù)進行處理，輸出控制信號。按摩椅的控制系統(tǒng)分為傳感器數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、電機控制、功能按鈕等幾個模塊。功能框圖如圖3所示。

圖3 基于DSP的按摩椅制作的功能框圖

（三）“校內(nèi)課程和校外課程”雙課程學(xué)習

采用“校內(nèi)課程+校外企業(yè)課程”雙課程學(xué)習，充分利用校企合作平臺，讓學(xué)生提前接觸企業(yè)課程，在實訓(xùn)中，企業(yè)提供專業(yè)實訓(xùn)技能的講解和實訓(xùn)的環(huán)境。只有在有規(guī)劃的前提下，才能更進一步地提高校企合作水平，促進學(xué)生的全面發(fā)展。同時，解決人才供需失衡的現(xiàn)狀。校內(nèi)課程主要是學(xué)校的老師教授課本上的基礎(chǔ)理論知識，學(xué)生在掌握了理論知識的基礎(chǔ)上，然后利用校企合作平臺，利用企業(yè)的相關(guān)設(shè)備完成實踐課程。傳感器的課程設(shè)計或是畢業(yè)設(shè)計都可以在企業(yè)完成，企業(yè)的工程師提供相應(yīng)的指導(dǎo)，給出相應(yīng)的題目或課題，也可以采用題目自擬的方式，讓實踐課程更靈活。有了企業(yè)平臺，學(xué)生更能與社會接軌，接觸到當前傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，為后續(xù)更好地進入社會打下堅實基礎(chǔ)。

（四）考核評價

立足于素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，建立根據(jù)學(xué)生掌握的知識、獲得的能力和素質(zhì)進行評價的體系，使得成績評價體系能多層次、多角度、全方位的考查學(xué)生對知識的掌握程度，使成績能更全面、真實地反映學(xué)生的知識和能力，并且反饋學(xué)生工程能力的不足和長處，輔助學(xué)生成長。基于“三雙培養(yǎng)”的傳感器課程教學(xué)模式的考核評價改變了傳統(tǒng)的評價體系，考核評價采用“雙評價”的考核機制，即校內(nèi)評價與校外評價相結(jié)合（見圖4）。在校期間，主要由在校教師對學(xué)生的學(xué)習態(tài)度、理論知識、實作能力和創(chuàng)新能力等方面進行考查。在企期間，則由在企教師對學(xué)生的職業(yè)道德、工作態(tài)度、基礎(chǔ)知識、專業(yè)技能和整體素質(zhì)等方面進行考核。

圖4 “雙評價”考核機制

通過采用“雙評價”的考核機制，強化校內(nèi)教師與校外教師的互聯(lián)互動，在培養(yǎng)方案修訂、培養(yǎng)計劃制定、課程體系構(gòu)建、論文選題等應(yīng)用型人才全周期培養(yǎng)中，以項目合作為紐帶，最大限度地發(fā)揮團隊的協(xié)同指導(dǎo)作用［4］。

五、結(jié)語

目前，“三雙培養(yǎng)”的傳感器教學(xué)模式已應(yīng)用于重慶城市科技學(xué)院傳感器技術(shù)這門課程。通過該教學(xué)模式，引入企業(yè)工程師直接參與課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生更多的了解前沿技術(shù)及應(yīng)用；采用雙課程學(xué)習，讓學(xué)生提前接觸企業(yè)課程，培養(yǎng)學(xué)生成為企業(yè)所需人才，緩解了高校對物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)與企業(yè)人才需求脫節(jié)的矛盾。通過該教學(xué)模式，豐富了傳感器課程教學(xué)資源，建立完善的課程教學(xué)體系。同時，激發(fā)學(xué)生學(xué)習積極性、主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習能力。