“傳感器原理與應(yīng)用”課程教學(xué)改革初探

李 怡，張力寧，馮永亮，雷偉軍

（西安文理學(xué)院 信息工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

0 引 言

西安文理學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是陜西省一流建設(shè)專業(yè)，同為西安市一流建設(shè)專業(yè)，“傳感器原理與應(yīng)用”為其核心專業(yè)課，同時也是電子信息工程、智能感知等工科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課之一。學(xué)習(xí)該課程不僅需要較多的前授課程知識，如高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、模擬電子線路基礎(chǔ)等，還會對后續(xù)嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)項目綜合規(guī)劃等相關(guān)專業(yè)課程起到支撐作用[1-5]。同時，其中涉及的傳感器知識也是學(xué)生參加物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計大賽、中國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽以及開展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃和畢業(yè)設(shè)計實踐時不可或缺的[6-7]。

在“新工科”建設(shè)背景下[8]，結(jié)合學(xué)校“堅持地方性、應(yīng)用型、開放式，建設(shè)特色鮮明的高水平城市大學(xué)”的辦學(xué)定位，本課程教學(xué)重點突出應(yīng)用性，針對課程教學(xué)中存在的一些痛點問題，融合多種教學(xué)模式，創(chuàng)新實驗方式，深挖課程思政，建成多元考核評價體系，以期全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1 教學(xué)痛點問題剖析

“傳感器原理與應(yīng)用”課程教學(xué)過程中，影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果、制約學(xué)生全面發(fā)展的痛點問題主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）教學(xué)內(nèi)容繁雜、抽象，教學(xué)活動缺少系統(tǒng)性設(shè)計，考核方式單一，沒有激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，未能達到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的

“傳感器原理與應(yīng)用”課程總學(xué)時為48課時，其中36課時為理論課時，12課時為實驗課時。課程中的傳感器原理推導(dǎo)不僅需要用到高數(shù)相關(guān)知識，還涉及大學(xué)物理中的電學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等知識以及模擬電子線路基礎(chǔ)課程中的二極管、三極管等工作原理。對于應(yīng)用型大學(xué)的學(xué)生而言，課程中理論部分的內(nèi)容如果單純依靠教師線下教學(xué)講授以及單一的考核方式，難以吸引學(xué)生注意力，學(xué)生在課堂上對課程的興趣和參與度不高。

（2）學(xué)生實踐創(chuàng)新能力不夠強，解決實際系統(tǒng)中傳感器應(yīng)用問題的能力不足

“傳感器原理與應(yīng)用”課程實驗應(yīng)用實驗箱，多為針對某一個或兩個傳感器性能的驗證性實驗，學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書上的步驟即可完成實驗。在學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計中，需要學(xué)生根據(jù)具體的應(yīng)用場景選擇合適的傳感器，并在實踐中運用知識分析和解決問題，然而學(xué)生在這方面的實踐創(chuàng)新能力不足。

（3）價值引領(lǐng)與知識傳遞和能力培養(yǎng)之間存在脫節(jié)

由于“傳感器原理與應(yīng)用”理論內(nèi)容繁多，如果采取全線下課堂講授，則課時緊湊，課堂上思政育人時間就不足，缺乏對學(xué)生進行價值觀的引導(dǎo)，部分學(xué)生缺乏專業(yè)自信和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

2 課程教學(xué)的創(chuàng)新思路及舉措

我們秉承以學(xué)生為中心、問題導(dǎo)向、持續(xù)改進的教學(xué)理念，遵循新工科“學(xué)、思、踐、悟”的教學(xué)策略，采用更新整合教學(xué)內(nèi)容、線上線下混合式教學(xué)模式、創(chuàng)新實驗方式、深挖課程思政、構(gòu)建多元考核評價體系等創(chuàng)新舉措，以期解決教學(xué)中的以上痛點問題。

（1）整合、更新教學(xué)內(nèi)容，不斷進行課程資源建設(shè)。對課程內(nèi)容進行梳理、重構(gòu)，增加新技術(shù)。教師在教學(xué)過程中要及時關(guān)注國內(nèi)科研動態(tài)，將領(lǐng)域的前沿內(nèi)容引入課程，如將無袖帶血壓測量方法、納米傳感器等技術(shù)融入“新型傳感器”章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中[9]。同時，關(guān)注國內(nèi)熱點問題，聯(lián)系課程中學(xué)到的傳感器知識，啟發(fā)學(xué)生思考傳感器的應(yīng)用，如降雨量過大引發(fā)的隧道積水、電梯按鍵的及時消殺等現(xiàn)實問題，讓學(xué)生思考運用何種傳感器來解決上述問題，以達到學(xué)以致用的目的。

課程建設(shè)方面，梳理“傳感器原理與應(yīng)用”課程近40個重點知識，并錄制微課視頻、編寫導(dǎo)學(xué)案（明確學(xué)習(xí)目標(biāo)及學(xué)習(xí)內(nèi)容）、建設(shè)線上題庫，學(xué)生可通過視頻資源、課后測驗、討論、考試等形式全方位完成理論知識的學(xué)習(xí)。

（2）采用混合式教學(xué)模式，運用多種教學(xué)方法，組織多種教學(xué)活動，增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與課程參與度。通過課前推送導(dǎo)學(xué)案、微課視頻、課前預(yù)習(xí)作業(yè)等資源，讓學(xué)生預(yù)先學(xué)習(xí)微課視頻、完成預(yù)習(xí)作業(yè)，歸納自己遇到的問題，帶著問題走進線下的課堂學(xué)習(xí)。課堂上，注重培養(yǎng)思維和實踐創(chuàng)新能力，采用多種教學(xué)方法組織教學(xué)活動，如CBL、PBL、TBL、生導(dǎo)生演、啟發(fā)式、實踐式等教學(xué)法，讓學(xué)生“動”起來，提高學(xué)習(xí)興趣、積極參與課堂，進行師生互動、生生互動，解決學(xué)生參與度不高、缺乏學(xué)習(xí)興趣的問題。課下，讓學(xué)生完成不同層次的多種形式作業(yè)（習(xí)題及拓展分組報告）。

（3）實踐教學(xué)方面，堅持“以應(yīng)用為導(dǎo)向”，增設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，采用“虛實結(jié)合”的實驗方式，以增強學(xué)生實踐創(chuàng)新能力和崗位勝任能力。以應(yīng)用為導(dǎo)向，落實校企合作共同育人的“多混合”形式，將企業(yè)內(nèi)相關(guān)的傳感器技術(shù)案例等放在“智慧樹”平臺供學(xué)生學(xué)習(xí)，同時結(jié)合公司傳感器應(yīng)用方面的實際案例，增加綜合性、設(shè)計性實驗。采用“虛實結(jié)合”的實驗方式，利用物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的傳感器虛擬軟件進行智能家居、智慧農(nóng)業(yè)、智能交通等行業(yè)中的傳感器應(yīng)用模擬，并在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用綜合實驗室開展具體的傳感器應(yīng)用實驗。此外，還可結(jié)合教師科研、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、學(xué)科競賽等，增設(shè)設(shè)計性實驗內(nèi)容，以全方位提高學(xué)生的實踐能力。

（4）深度挖掘課程的思政案例。結(jié)合“傳感器原理與應(yīng)用”課程的內(nèi)容與特點，我們深挖課程思政，引入思政案例，課程育人與思政育人并重。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)中的重要傳感設(shè)備，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等方向的國家重大戰(zhàn)略實施的基礎(chǔ)，因此國家注重傳感器產(chǎn)品的國產(chǎn)化，對于提高我國科技水平、保障國家基礎(chǔ)信息安全意義非凡。由此，在授課中，要引入課程思政內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的使命感和專業(yè)自豪感，使學(xué)生成為有擔(dān)當(dāng)?shù)纳鐣髁x建設(shè)者。

（5）建成多元考核評價體系[10]，學(xué)生的最終成績由線上、線下以及筆試成績組成。其中，線上成績占22%，線下課堂成績占18%，期末考試成績占60%。秉承以學(xué)生為中心的原則，構(gòu)建了基于知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、價值目標(biāo)的過程性考核評價體系，將課程目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求達成作為考核的主要依據(jù)，綜合評價學(xué)生分析問題和解決問題的能力。分別從線上、線下以及期末考試三方面對學(xué)生進行全面考核，同時根據(jù)過程性考核的實施效果，對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中暴露出的問題與不足進行及時總結(jié)、改進，不斷提升教學(xué)效果，助力課程目標(biāo)的達成。其中，線上綜合評價主要包括視頻學(xué)習(xí)進度，作業(yè)測驗，線上討論、交流、發(fā)帖等；由線上平臺實時記錄學(xué)生行為數(shù)據(jù)，設(shè)置各項目活動權(quán)值，由平臺自動統(tǒng)計并給出成績。線下評價主要包括課堂出勤、討論交流、發(fā)言及實驗報告、網(wǎng)絡(luò)方案、成果展示等。期末考試成績?yōu)殚]卷筆試成績。

3 結(jié) 語

本課程的整套改革方案已在本校2019級物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生中完成一輪運行，且仍在不斷更新微課視頻、試題庫。實踐表明，通過以上課程教學(xué)改革舉措，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，可以更好地促進學(xué)生全面發(fā)展，落實立德樹人。