基于傳感器的《垃圾分類檢測裝置的設(shè)計與制作》教學(xué)實施報告

陳娟 方堃 姚衛(wèi)

摘要：《傳感器應(yīng)用綜合實訓(xùn)》作為專業(yè)核心課程《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》的配套實訓(xùn)課程，是電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的核心實訓(xùn)課程。本項目為《垃圾分類檢測裝置的設(shè)計與制作》，通過“定（方案）、理（思路）、仿（電路）、識（元件）、焊（電路）、調(diào)（電路）、驗（電路）、評（作品）”八個步驟進行傳感器應(yīng)用設(shè)計的綜合訓(xùn)練，從而培育學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、強化學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。

關(guān)鍵詞：傳感器;教學(xué)策略;教學(xué)實施報告

中圖分類號：TP368? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）18-0108-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 教學(xué)整體設(shè)計

1.1 內(nèi)容分析

《傳感器應(yīng)用綜合實訓(xùn)》分為《火災(zāi)報警測量裝置的設(shè)計與制作》《垃圾分類檢測裝置的設(shè)計與制作》兩個項目?！独诸悪z測裝置的設(shè)計與制作》由六個模塊組成，分別為“腦洞大開——方案選擇確定（2課時）”“守株待兔——垃圾入鄉(xiāng)檢測（3課時）”“金石為開——廢舊電池識別（3課時）”“光可鑒物——塑料袋識別（3課時）”“蜻蜓點水——香蕉皮檢測（3課時）”“止于至善——產(chǎn)品展示評價（2課時）”;讓學(xué)生通過查閱資料、制定設(shè)計方案、對電路進行仿真、焊接、調(diào)試、可靠性測試，到統(tǒng)一裝配，最終實現(xiàn)項目任務(wù)，以便更好地對接就業(yè)崗位，正是學(xué)生進行傳感器綜合實訓(xùn)的最終目標(biāo)。

1.2 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

依據(jù)電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的課程標(biāo)準、崗位要求、對接“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”職業(yè)技能等級證書初級標(biāo)準，確定該項目單元的三維目標(biāo)[1]：

知識目標(biāo)：①掌握項目方案設(shè)計的方法;②掌握產(chǎn)品的焊接和調(diào)試方法。

能力目標(biāo)：①能自主設(shè)計合理的方案;②能正確實現(xiàn)電路功能;③能使作品產(chǎn)品化。

素質(zhì)目標(biāo)：①具備創(chuàng)新精神;②具備一絲不茍的工匠精神;③樹立環(huán)保節(jié)能意識。

1.3 學(xué)情分析

本項目學(xué)習(xí)之前，通過對待授課全體學(xué)生進行調(diào)研與學(xué)習(xí)測試，根據(jù)傳感器理論知識測試、項目一中各電路的調(diào)試情況、學(xué)生最喜歡的學(xué)習(xí)方式和傳感器實訓(xùn)困境調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況，將學(xué)情分析總結(jié)如表1所示[2-3]：

1.4 重點難點

依據(jù)學(xué)情分析，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，確定項目教學(xué)重點和難點（表2）。

1.5 教學(xué)策略設(shè)計

針對教學(xué)的重點和難點，制定以下教學(xué)策略：

1）建設(shè)結(jié)構(gòu)化教學(xué)團隊

本項目采用“雙導(dǎo)師”制，即校內(nèi)教師和企業(yè)導(dǎo)師相互合作、共同指導(dǎo)，并且選拔優(yōu)秀的學(xué)生作為學(xué)生助教，構(gòu)成“校內(nèi)導(dǎo)師—企業(yè)導(dǎo)師—學(xué)生助教”三者共同協(xié)作的一體化教學(xué)，為學(xué)生順利完成項目任務(wù)保駕護航。

2）教法設(shè)計

本項目以真實需求為載體，基于行動導(dǎo)向理論，進行項目化教學(xué)，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法，基于學(xué)生的學(xué)情，教師課堂引導(dǎo)啟發(fā)，通過示范操作、小組討論、仿真模擬等方法突出重點，化解難點[4]。

3）資源和環(huán)境設(shè)計

本項目使用多種教學(xué)環(huán)境，依托立體化教學(xué)資源和多樣化技術(shù)手段，包含活頁式教材、課件、微課視頻、動畫、試題庫等，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供需要。

（1）云班課平臺

教學(xué)團隊在云班課平臺上建設(shè)了《傳感器應(yīng)用及綜合實訓(xùn)》課程，并已經(jīng)運用到實際教學(xué)中。該平臺能實現(xiàn)老師與學(xué)生之間的即時互動、資源推送和作業(yè)任務(wù)布置以及完整的學(xué)習(xí)行為記錄，實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性考核。課程中還擁有豐富的學(xué)習(xí)資料，在滿足教學(xué)的同時，也完全可以滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需要。

（2）動畫、視頻、微課等信息化教學(xué)資源

教學(xué)團隊為學(xué)生提供了多樣化的教學(xué)資源。動畫、視頻、微課等信息化教學(xué)資源化解了教學(xué)中的抽象知識;學(xué)生在實踐操作時，通過掃描二維碼就能觀看相應(yīng)操作方法的微課視頻，不僅為學(xué)生的學(xué)習(xí)打破了時間和空間上的限制，而且為學(xué)生反復(fù)訓(xùn)練技能提供了保障。

（3）多種教學(xué)、實訓(xùn)教室和企業(yè)可靠性檢測中心

學(xué)校建成的傳感器實驗室、焊接實訓(xùn)室、智慧教室以及校內(nèi)合作企業(yè)的可靠性檢測中心為課程順利開展理論、實訓(xùn)教學(xué)等提供保障。

4）教學(xué)評價設(shè)計

（1）構(gòu)建多方評價機制

評價主體除了教師評價、小組自評和小組互評以外，在能力目標(biāo)中引入企業(yè)導(dǎo)師的評價。素質(zhì)目標(biāo)評價環(huán)節(jié)引入了項目的委托方后勤處老師的評價，有利于促進學(xué)生個性化的發(fā)展，把育人目標(biāo)落到實處。

（2）建立及時可測評價體系

建立了及時可測的評價體系，便于對教學(xué)策略進行調(diào)整。評價體系主要利用云班課平臺采集包括測試成績在內(nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，問卷星采集調(diào)研評價數(shù)據(jù)，教師及時對學(xué)生的操作技能等打分并輸入到平臺，在此過程中注重增量評價。多樣化的評價手段相結(jié)合方式，使得數(shù)據(jù)采集及時有效。

2 教學(xué)實施過程

2.1 實施主線

本項目的教學(xué)設(shè)計來源于學(xué)校后勤處的委托，傳感器應(yīng)用綜合實訓(xùn)教學(xué)團隊的教師與企業(yè)導(dǎo)師共同制定任務(wù)并優(yōu)化任務(wù)，確定用傳感器實現(xiàn)“垃圾入箱檢測”“廢舊電池識別”“塑料袋識別”和“香蕉皮檢測”四種功能。根據(jù)方案的制定，涉及紅外傳感器、超聲波傳感器、電感傳感器、電容傳感器和光敏傳感器等常用的傳感器電路。對接傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)職業(yè)技能要求，教學(xué)過程中利用幾種傳感器的綜合應(yīng)用突出學(xué)生電路分析、電路焊接與調(diào)試等核心能力的培養(yǎng)，“定（方案）、理（思路）、仿（電路）、識（元件）、焊（電路）、調(diào)（電路）、驗（電路）、評（作品）”八個步驟循序漸進地達成了三維教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)過程以垃圾分類的環(huán)保意識為引領(lǐng)，并適時融入團隊精神、職業(yè)精神、創(chuàng)新精神及勞動精神等育人元素，實現(xiàn)了思政育人與專業(yè)引領(lǐng)同向同行，提升學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)并促進學(xué)生全面成長[5]。

從方案制定、電路的仿真、焊接、調(diào)試、可靠性測試，到最后裝配和展示，整個教學(xué)不僅關(guān)注過程、更注重對學(xué)生的傳感器應(yīng)用能力的培養(yǎng)，將知識傳授與價值引領(lǐng)有機貫穿在了整個教學(xué)全過程當(dāng)中，環(huán)環(huán)相扣，循序漸進，達成育人目標(biāo)。

2.2 實施案例

本項目圍繞《智垃圾分類裝置的設(shè)計與制作》進行，從學(xué)生認知角度出發(fā)，在項目驅(qū)動法教學(xué)理念的指導(dǎo)下，分為六個任務(wù)開展教學(xué)（16課時）：

以任務(wù)三《金石為開——廢舊電池識別》的教學(xué)實施過程為例進行教學(xué)實施過程的闡述。

1）根據(jù)第一個任務(wù)中制定的方案，六個小組分別匯報任務(wù)具體功能和分工情況，教師總結(jié)指導(dǎo)。

2）為了驗證電路的合理性，各小組采用Proteus軟件仿真調(diào)試電路。小組成員自行查閱傳感器模塊資料，并按照規(guī)范要求焊接電路，企業(yè)導(dǎo)師視頻指導(dǎo)、教師點評，采用練習(xí)法提升核心技能。

3）各小組自行學(xué)習(xí)電路調(diào)試方法的資料，對電路進行調(diào)試，教師進行共性示范、個性指導(dǎo)，并且根據(jù)企業(yè)標(biāo)準驗收電路。在理解電路原理的基礎(chǔ)上實現(xiàn)技能的提升。各小組完成基本電路的調(diào)試任務(wù)后，可以完成拓展任務(wù)——對電路進行個性化的改進，通過分層任務(wù)，實現(xiàn)因材施教，提升教學(xué)效果。

4） 學(xué)生對電路進行可靠性測試，以達到實際應(yīng)用的要求。學(xué)生整理完善生產(chǎn)文件，培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)。

3 學(xué)習(xí)效果

3.1 知識達成度全面增強

貼合學(xué)情的教學(xué)設(shè)計能激發(fā)內(nèi)生學(xué)習(xí)動力，使得學(xué)習(xí)效果更佳。課程重點通過多種技術(shù)手段的有機融合，得到有效化解，通過本綜合項目的實施，學(xué)習(xí)成績呈現(xiàn)穩(wěn)定增長。

3.2 三大核心能力大幅提高

三大核心能力即方案分析設(shè)計能力、電路焊接調(diào)試能力、產(chǎn)品化能力，通過綜合項目的實施得到了大幅提升，學(xué)生能夠進行自主分析、焊接與調(diào)試電路，從而完成項目任務(wù)。

3.3 核心素養(yǎng)有效落實深化

教學(xué)結(jié)束后通過問卷調(diào)查的形式，對學(xué)生的創(chuàng)新精神、職業(yè)素養(yǎng)和環(huán)保意識三大核心素養(yǎng)進行了統(tǒng)計，由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，學(xué)生的素養(yǎng)得到極大的深化提升。

4 特色創(chuàng)新

4.1 學(xué)習(xí)環(huán)境多樣化

為了保障學(xué)生高效學(xué)習(xí)、更好地提升職業(yè)技能、感受職業(yè)精神，本項目使用了智慧教室、焊接實驗室、傳感器實驗室和校內(nèi)企業(yè)可靠性檢測中心等多種教學(xué)環(huán)境。

4.2 教學(xué)團隊結(jié)構(gòu)化

采用“雙導(dǎo)師”制，企業(yè)導(dǎo)師全程配合校內(nèi)教師對學(xué)生進行指導(dǎo)、點評與考核。同時選拔優(yōu)秀的學(xué)生作為學(xué)生助教，使得教學(xué)團隊結(jié)構(gòu)化，提升教學(xué)效果。

4.3 教學(xué)過程項目化

以垃圾分類裝置的設(shè)計與制作為項目載體，通過方案制定、焊接并調(diào)試電路、對電路進行可靠性測試并改進，以及作品展示等步驟，強化學(xué)生規(guī)范操作意識、產(chǎn)品意識并提升職業(yè)素養(yǎng);在競爭與合作中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神;樹立了學(xué)生保護環(huán)境、尊重勞動者的意識，同時也培養(yǎng)了學(xué)生一絲不茍的工匠精神。

4.4 教學(xué)評價個性化

本項目設(shè)計了知識、能力、素質(zhì)三維評價體系，以凸顯對傳感器的調(diào)試方法、傳感器應(yīng)用分析設(shè)計能力以及職業(yè)素養(yǎng)等方面的評價。評價主體多元化，包含教師評價、小組自評、小組互評、企業(yè)導(dǎo)師的評價以及項目委托方——后勤處老師的評價。評價數(shù)據(jù)主要來源于云班課和問卷星等平臺，采集的數(shù)據(jù)客觀、有效、實時，并且教師在整個教學(xué)過程中關(guān)注增量評價。本項目的教學(xué)過程中，通過及時、有效、可測的多元考核評價方式全方位促進學(xué)生的發(fā)展。

5 教學(xué)反思與改進

反思1：個別小組的電路焊接工藝和產(chǎn)品化還有一定差距。

改進措施1：課上校內(nèi)老師和企業(yè)導(dǎo)師示范指導(dǎo)，課后學(xué)生助教一對一輔導(dǎo)練習(xí)焊接、裝配技能，提高產(chǎn)品化質(zhì)量。

反思2：作品匯報環(huán)節(jié)，因?qū)W生表達能力不夠，導(dǎo)致互評分偏低。

改進措施2：一方面強化學(xué)生對專業(yè)術(shù)語表達的準確性，提升匯報能力;另一方面督促學(xué)生要全面客觀地評價同學(xué)的作品。

6 結(jié)論

通過《垃圾分類檢測裝置的設(shè)計與制作》項目的完成，學(xué)生熟練掌握了方案設(shè)計、電路調(diào)試及產(chǎn)品化的方法，有效達成了三大教學(xué)目標(biāo)。教師可以進一步地利用網(wǎng)絡(luò)資源，捕捉行業(yè)動向，吸收新技術(shù)，補充完善活頁式教材，從而提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生就業(yè)競爭力，培養(yǎng)出更具創(chuàng)新性的應(yīng)用型人才。

參考文獻：

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[5] 牛彩雯，張 冉. 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在高職《傳感器與檢測技術(shù)》課程中的應(yīng)用[J].工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育， 2015（9）：46-48.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】