“全鏈條協(xié)同”傳感器應(yīng)用技術(shù)課教學(xué)方法研究

韓志艷　王健

［摘 要］ “傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程是自動化相關(guān)專業(yè)大學(xué)三年級開設(shè)的專業(yè)必修課，其理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)。通過講述課程的定位及目標(biāo)，總結(jié)出課程的三個教學(xué)痛點(diǎn)，針對三個教學(xué)痛點(diǎn)提出了“五個三——全鏈條協(xié)同”傳感器應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)方法。經(jīng)過幾年的實(shí)踐檢驗(yàn)，此方法不僅解決了三個痛點(diǎn)問題，也提高了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力、團(tuán)隊合作能力，以及采用辯證法的思維解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價值觀。教學(xué)有法，但無定法，希望通過教學(xué)創(chuàng)新為社會輸送更多更有用的人才，使祖國越來越強(qiáng)大。

［關(guān)鍵詞］ 傳感器；教學(xué)方法；實(shí)踐能力；自動化

［基金項目］ 2022年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)探索與研究”（220504643183656）；2022年度遼寧省教育廳遼寧省普通本科教育教學(xué)改革項目“‘全鏈條協(xié)同模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課專創(chuàng)融合教學(xué)方法研究”（202210167625）；2021年度渤海大學(xué)研究生教學(xué)改革項目“研究生課堂教學(xué)效率提升的策略研究”（202129）；2022年度渤海大學(xué)本科生教學(xué)改革項目“‘三一四一式專創(chuàng)融合課程教學(xué)方法研究”（202224）

［作者簡介］ 韓志艷（1982—），女（蒙古族），內(nèi)蒙古赤峰人，博士，渤海大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院教授（通信作者），主要從事情感識別和傳感器應(yīng)用技術(shù)研究；王 ?。?982—），男，遼寧大連人，博士，渤海大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院副院長，副教授，主要從事故障診斷和電子技術(shù)研究。

［中圖分類號］ TP334.9［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）04-0136-04［收稿日期］ 2022-11-21

引言

“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程內(nèi)容涉及面很廣，集電路基礎(chǔ)、數(shù)字電路、模擬電路、光學(xué)、機(jī)械、電磁學(xué)理論于一體，涉及物理、環(huán)境、電子、材料、地質(zhì)、化工、機(jī)械、核技術(shù)等方面，包括信息的獲取、信息的變換處理和信息的輸出等，是一門綜合的實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。傳感器是能夠?qū)崿F(xiàn)信息采集的重要部件，人類通過感官感受外界信息，而機(jī)器則是通過傳感器感受外界信息。傳感器能將非電的信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后交由處理器進(jìn)行處理傳輸利用。在日常生活中都在使用著各種各樣的傳感器，如電冰箱中的溫度傳感器、空調(diào)中的溫度和濕度傳感器、抽油煙機(jī)中的煤氣泄漏傳感器、照相機(jī)中的光傳感器等［1-3］。傳感器不僅給我們帶來了許多便利，也為人類的社會文明提供了更多更科學(xué)的物質(zhì)條件［4］。本文對“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)做研究如下。

一、課程的定位及目標(biāo)

“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程的定位是培養(yǎng)學(xué)生使用各類傳感器的技巧和能力，為智能儀器的設(shè)計和自動化控制技術(shù)的研究奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。課程的定位決定著課程的知識目標(biāo)，知識目標(biāo)主要有七大教學(xué)模塊，分別是概述、電阻式傳感器、磁電式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器和光電式傳感器。每個教學(xué)模塊由各教學(xué)單元構(gòu)成，每個教學(xué)單元又包含若干個知識點(diǎn)。知識目標(biāo)又影響著能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，能力目標(biāo)就是使學(xué)生能夠根據(jù)具體的實(shí)際問題合理地選用所需的傳感器，并對相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路具有一定的分析和設(shè)計能力，學(xué)會團(tuán)隊合作。能力目標(biāo)又促進(jìn)了價值目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。課程的定位和目標(biāo)如圖1所示。

二、三個教學(xué)痛點(diǎn)

經(jīng)過多年的實(shí)踐教學(xué)總結(jié)，“傳感器應(yīng)用技術(shù)”這門課主要有三個教學(xué)痛點(diǎn)，具體如下：（1）“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程是一門集機(jī)械、光學(xué)、電磁學(xué)、電子電路理論于一體的交叉性較強(qiáng)的學(xué)科，相應(yīng)的理論和課程案例更新速度快，如何掌握新的前沿理論和案例是本課程改革需要解決的首要問題［5-6］。（2）部分學(xué)生對電學(xué)及信號處理等相關(guān)知識的掌握不牢，造成在理論課授課過程中學(xué)生對某些問題不能徹底理解，影響對新知識的掌握。那么采用何種方式幫助學(xué)生來彌補(bǔ)知識上的欠缺呢？長期以來，“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程只有40多個學(xué)時（包括實(shí)驗(yàn)課學(xué)時），課程時間短而內(nèi)容多，想要獲得良好的教學(xué)效果，在課程進(jìn)行前、課程進(jìn)行中、課程結(jié)束后幾個環(huán)節(jié)如何設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，是需要教師重點(diǎn)研究的問題［7-16］。（3）“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程中蘊(yùn)含著豐富的思政元素，但這些思政元素在課程內(nèi)容中并沒有直接體現(xiàn)出來，所以需要教師用心加以發(fā)掘、加工和利用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程的過程中，既學(xué)習(xí)了專業(yè)知識，又培養(yǎng)了正確的世界觀、人生觀和價值觀，但如何將其挖掘出來并有機(jī)地融合到課程中去，也是一個教學(xué)痛點(diǎn)［17-24］。

三、“五個三——全鏈條協(xié)同”教學(xué)方法

根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)痛點(diǎn)，教學(xué)團(tuán)隊設(shè)定了“五個三——全鏈條協(xié)同”的教學(xué)方法，分別是：突重點(diǎn)、顯學(xué)生、強(qiáng)能力、引卓越和重素質(zhì)。具體思路如圖2所示。

第一個“三”是突重點(diǎn)。主要針對課程內(nèi)容多時間少的問題，考慮將多數(shù)容易理解掌握的知識點(diǎn)放在微課及導(dǎo)學(xué)文檔中，由學(xué)生課前自行完成，同時針對部分學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握不牢的情況，課前也會在QQ群發(fā)布相關(guān)微課視頻供學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，這樣在課上就可以把更多的時間和精力放在解決重點(diǎn)和難點(diǎn)的問題上。第二個“三”是顯學(xué)生。在課堂教學(xué)中，采用頭腦風(fēng)暴式的、以學(xué)生為中心的互動教學(xué)方法，整個課程的講述并非由教師一人完成，而是由教師和學(xué)生共同探討完成。比如，可以采用教師提問、學(xué)生回答，教師質(zhì)疑、學(xué)生再回答，或者學(xué)生提問、學(xué)生回答，學(xué)生質(zhì)疑、教師補(bǔ)充等策略，不斷將問題細(xì)化深入，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)由教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。第三個“三”是強(qiáng)能力。注重對學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力的考核。比如，鼓勵學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目，參加傳感器智能設(shè)計大賽，增加期末課程設(shè)計環(huán)節(jié)，注重對學(xué)生在項目中的工作態(tài)度、動手操作能力、團(tuán)隊合作精神及項目報告處理能力的考核，為今后工作奠定良好的基礎(chǔ)。而且在課程講授具體內(nèi)容前，先帶學(xué)生觀察工程中是如何使用這類傳感器的，效果如何，與之相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用項目都有哪些等，不但能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還提高了學(xué)習(xí)的自主性和實(shí)際的動手操作能力。第四個“三”是引卓越。引領(lǐng)拔尖學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。比如，參加實(shí)際工程項目或教師科研項目等，讓學(xué)生體會所學(xué)知識的用處，發(fā)現(xiàn)還有哪些欠缺，反過來再深入學(xué)習(xí)——實(shí)踐——學(xué)習(xí)，形成良性循環(huán)。第五個“三”是重素質(zhì)。在課程教學(xué)中，教學(xué)團(tuán)隊引入思政元素，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時又培養(yǎng)了其正確的世界觀、人生觀和價值觀。比如，可以讓學(xué)生了解我國智能控制在傳感器技術(shù)方面的需求、已取得的成果，以及與國際先進(jìn)技術(shù)的差距，鼓勵學(xué)生樹立奮起直追的意識。

結(jié)語

通過幾年的“五個三——全鏈條協(xié)同”教學(xué)改革方法的運(yùn)行，我校自動化專業(yè)的“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)效果有了顯著的提升，課程平均成績逐年呈遞增趨勢，學(xué)生無論是在學(xué)習(xí)興趣上還是在學(xué)習(xí)積極性上都有了明顯的改善，而且培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力，對優(yōu)秀復(fù)合創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有重要意義。有效實(shí)現(xiàn)了三個目標(biāo)即知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和價值目標(biāo)的融合統(tǒng)一，建立了課堂生活與社會實(shí)踐能力的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)的目標(biāo)。

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Research on the Teaching Method of “Whole Chain Collaboration” Sensor Application

Technology Course

HAN Zhi-yan， WANG Jian

（College of Control Science and Engineering， Bohai University， Jinzhou， Liaoning 121013， China）

Abstract： Sensor Application Technology is a required course of automation related majors in junior college， which has characteristic of theory， practice and application. We first described the positioning and objectives of the course， then summarized the three teaching pain points of the course， and finally put forward the “whole chain collaboration” sensor application technology course teaching method. After several years of practice test， this method not only solves the three pain points problem， but also improves the students comprehensive practical ability， teamwork ability， the ability to solve practical problems with dialectic thinking， and cultivates the students correct world outlook， outlook on life and values， hoping to provide more and more useful talents for the society and make our motherland stronger and stronger.

Key words： sensor; teaching method; practical ability; automation