項目教學法與傳感器課程改革探索

摘要：在應用型本科院校中，傳統的傳感器課程教學方法已經不能滿足對學生培養的要求。針對傳感器課程的特點，將項目教學法應用于傳感器的課程教學中，學生的學習積極性以及分析、解決實際問題的能力得到了很大的提高，取得了較好的教學效果。詳細介紹了項目教學法的具體實施步驟，指出了項目教學法應用時需要注意的若干問題。

關鍵詞：應用型；項目教學法；傳感器；課程改革

作者簡介：張鵬（1980-），男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江工程學院電氣與信息工程學院，講師；吳東艷（1975-），女，黑龍江哈爾濱人，黑龍江工程學院電氣與信息工程學院，講師。（黑龍江 哈爾濱 150050）

基金項目：本文系2012年黑龍江工程學院教學改革項目（項目編號：JG2012046）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0078-02

應用型本科作為一種新型高等教育類型，其主要特點為：培養對象的地方性、培養目標的應用性、培養體系的社會性以及課程體系的實踐性。應用型本科教育培養的是現代社會發展迫切需要的“應用型”人才，其“應用性”不只是對現有工藝、技術、方法的傳承，更是對新技術、新工藝、新方法的應用、拓展和創新。黑龍江工程學院作為黑龍江省首批應用型本科試點院校，提出了培養“立足地方，基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高、具有創新精神的應用型高級專門人才，努力把黑龍江工程學院建設成為一所以工為主，多學科發展，特色鮮明的高水平應用型工程技術大學”的辦學指導思想。在該指導思想的引領下，學院課程應能充分體現“應用性”。傳感器及檢測技術課程是電類專業的一門重要的課程，具有很強的實踐性。該課程主要介紹常用傳感器的基本原理、結構、特性和應用技術，是一門內容繁雜的交叉學科，涉及物理學、電學、磁學、力學、光學、聲學、化學、計算機技術等多門學科，知識密集性強，內容離散性大，應用性較強。[1]長期以來，傳感器及檢測技術課程在教學內容上側重于傳感器定義的講解、公式的推導、原理的分析等內容，在教學方法上主要以課堂講解為主，學生對傳感器相關理論知識掌握較好，但對于實際工程中傳感器的應用方法所知甚少，甚至是在學習完傳感器課程時，無法正確理解傳感器的實際應用價值。為了改變這種教學狀況，在傳感器課程授課過程中引入項目教學法，使學生既能在學習傳感器相關理論知識的同時掌握傳感器的應用技術，從而提高學生的工程實踐能力，進而滿足“應用型”本科對人才培養的要求。

一、項目教學法

項目教學法是指學生在教師的指導下，將一個相對獨立、完整的“項目”交由學生自己處理，由學生在一定的時間范圍內，獨立組織和實施項目工作的教學方法。項目教學法所用項目應具有一定難度，項目當中所涉及的信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價等工作，均由學生自己負責。學生通過項目的實施，了解并把握整個過程中每一個環節的基本要求，在運用已有知識、技能的同時，學習新的知識和技能，解決過去從未遇到過的實際問題，同時學習掌握教學大綱中規定的教學內容。

項目教學法是萌芽于歐洲的勞動教育思想，最早的雛形是18世紀歐洲的工讀教育和19世紀美國的合作教育，到20世紀中后期逐漸趨于完善，并成為一種重要的理論思潮。項目教育模式是建立在工業社會、信息社會基礎上的現代教育的一種形式，它以大生產和社會性的統一為內容，以將受教育者社會化，以使受教育者適應現代生產力和生產關系相統一的社會現實為導向，為社會培養實用型人才為直接目的的一種人才培養模式。項目教學法最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，在參與實際工程應用項目的同時，培養了學生的實踐動手能力、團隊協作能力和綜合創新能力。

二、傳感器課程的項目教學實施

在傳感器及檢測技術課程教學中，從實際工程應用項目中選取部分內容并將其融入到授課內容中，設計出符合教學要求的虛擬工程項目供學生實際操作。下面以“鍋爐水溫溫度測量項目”為例說明項目教學法在傳感器課程教學中的應用。

1.項目準備

溫度是工業控制中主要的控制參數之一，其檢測和控制在冶金、化工、食品、民用及工業生產領域中得到和廣泛的應用。在各類本科院校傳感器及檢測技術課程的教學大綱中，作為溫度檢測用的各種溫度傳感器的特點、原理及使用方法被規定為重點講述的內容且分配了較多的學時。在大綱規定的各類溫度傳感器中，鉑電阻因其具有穩定性好、溫度測量范圍寬、抗震動、抗沖擊等優點成為了溫度檢測領域中一種常用的溫度傳感器。因此，項目以鉑電阻的應用為主線，結合實際工程應用案例，利用所學傳感器制作溫度測量傳感器，當傳感器測量溫場的溫度數值發生變化時，傳感器輸出當前溫度所對應的物理量。在項目實施前，通過將現實工業生產中使用的工業用鉑電阻溫度傳感器實例展示給學生，給學生以感性認識，從而激發學生的學習興趣。

項目涉及到的知識點包括：鉑電阻的測溫原理、鉑電阻的分度表；鉑電阻的驅動電路設計、鉑電阻的非線性補償；鉑電阻傳感器的結構及安裝方式。

2.項目設計

項目來源于實際工程項目——某廠供熱鍋爐水溫控制系統。準確的溫度測量是實現精確溫度控制的前提，項目以某廠供熱鍋爐水溫控制系統中鍋爐水溫溫度測量子項目為虛擬工程項目展開。指導教師作為甲方發布水溫測量項目需求，學生制作小組以乙方身份，根據甲方提出的測量任務，進行工程技術方案設計，并以甲方工程承包商的身份進入現場實施工程項目，以綜合考察學生的項目分析能力、項目設計能力以及項目實施能力。

溫度傳感器的輸出通常為模擬電壓信號和模擬電流信號，考慮到在大多數情況下，溫度傳感器工作環境相對惡劣且測量儀器遠離傳感器，需要較長的傳輸信號線。若以電壓信號傳輸較長距離，容易受到電磁噪聲干擾；若以電流信號傳輸，則不易受傳輸線長度的影響，因此，項目選取4～20mA電流信號作為傳感器的輸出，提高被測信號的遠距離傳輸抗干擾能力。

項目主要技術指標如下：使用鉑電阻測量鍋爐水溫，測量精度為0.2℃，測量范圍為1～200℃；鉑電阻溫度傳感器輸出信號為4～20mA；傳感器使用直徑為Φ10的帶密封螺紋不銹鋼管作為鉑電阻保護套管。

3.項目實施

項目設計完成后，學生依據項目的技術要求，在指導教師的指導下，開始全面的工程設計與實施工作，主要包括項目的需求分析、項目的方案制訂、傳感器驅動及測量電路的設計與制作、電路的調試、鉑電阻與保護套管的安裝方式、現場實測調試、撰寫項目總結報告等工作。在項目的實施過程中，教師應為學生提供項目實施所需的場所、技術設備等必要條件。教師應要求學生在項目實施的各個階段進行技術討論，養成學生的團隊意識和協作精神。項目制作過程中的所有環節需由學生獨立完成，教師可以在需要的情況下向學生提供建議。當學生遇到困難時，教師應幫助學生分析、尋找失敗的原因。

4.項目評價

項目評價階段主要包括項目成果展示和考核兩個部分。在成果展示過程中，首先由學生項目小組中的一個或多個代表就項目的構思、設計、實施、運行、調試等各階段進行講解，然后現場演示傳感器的測量結果。參與成果展示的觀眾范圍可以按情況進行選擇，比如：全班學生、一個專業的學生或者學生家長、企業代表等。

教師對項目的完成情況進行點評，對小組中的每位同學的表現給予評價，對項目中的亮點進行說明和表揚，對不足之處提出改進意見，并依據項目實施全過程給出學生成績。項目的考核應充分體現公正性和靈活性，對學生的綜合能力進行全面考核。考核的主要內容有：綜合素養的考核，主要包括項目執行過程中學生的表現、出勤情況、工作態度、團隊協作能力、溝通能力、創新能力等；實踐能力的考核，主要包括項目方案的設計能力、技術資料的查詢能力、電路的設計和調試能力、器件的選型能力、查找和解決問題的能力等；項目總結報告的考核，主要包括報告撰寫的認真情況、報告的完整性和準確性等；項目成果的考核，主要包括項目技術指標的完成情況、傳感器的實用性、項目演示情況等。

5.項目總結

項目完成后，教師對整個項目的實施過程進行總結，確定項目實施過程中的得失，對項目本身及項目相關過程文件進行修訂。同時，思考將項目結果運用到新的或類似的任務或項目中的方法，確保學習過程的延續性。

三、項目教學法應用中的注意事項

項目教學法作為讓學生在教師指導下通過完成一個完整的“工程項目”而進行學習的教學方法，它將傳統教學體系中的知識內容轉化為若干個“教學項目”，圍繞著項目組織和開展教學，使學生直接全程參與，從而提高學生的實踐能力與綜合素質。在項目教學法執行的過程中，應注意以下幾點：

1.工程項目選擇的合理性

項目教學法的執行對教師的要求較高，教師應對該課程相關的工程實際項目有一定程度的理解，所選項目最好能從教師做過的實際工程項目中選擇且盡可能全面包含大綱要求的教學內容。同時，項目的難易度應根據學生的實際水平來決定，項目要被大多數學生喜歡并接受，并可用某一標準公平的給予評價。

2.以學生為中心，充分發揮教師的協助作用

項目教學法是在教師的指導下學生自主地進行學習的教學方法，學生的學習過程實際上是基于項目的主動知識構建過程，是學生主動地解決問題的過程，讓學生充分展示自己的才華，從而激發學生自我發展的學習積極性。教師則負責為學生項目的完成創造情境，讓學生充分意識到項目相關知識的重要性，從而主動去完成資料的收集、分析。教師要起到組織和監督的職責，以和學生平等合作的身份與學生一起進行設計，讓學生感到教師對自己的尊重，真正做到教學相長。

3.學生學習興趣的激發

學習興趣是學生主動學習的前提。傳統的傳感器教學中，偏重于對傳感器理論的講解，學生在學習過程中覺得教學內容枯燥，與傳感器的實際應用結合較少，因而難以產生學習興趣。在項目教學法實施過程中，盡量選取學生熟悉且在市場上常見的傳感器作為工程項目實施對象，并以項目的工程應用背景案例來激發學生的學習興趣。同時，引入小組間競爭，通過階段性分組評比，進一步調動學生的學習積極性，提高學習效果。

四、結束語

本文針對應用型本科對學生培養的新要求，對實踐性很強的傳感器及檢測技術課程的授課過程進行了改革，探索出項目教學法在傳感器課程中的應用方法。學生在項目實踐過程中理解和把握課程要求的知識和技能，體驗創新的艱辛與樂趣，培養分析問題和解決問題的思想和方法。實踐表明，通過項目教學法的應用，學生的學習熱情和學習興趣得到增強，學習能力、工程實踐能力和創新能力顯著提高，獲得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]張鵬， 吳東艷，張凌志.“卓越計劃”背景下的傳感器課程改革與探索[J].中國電力教育，2013，7（19）：68-69.

[2]張愉.CDIO項目教學法在自動檢測技術課程中的應用[J].常州信息職業技術學院學報，2011，（1）：54-56.

[3]冷芳.項目教學法在傳感器技術課程中的應用研究[J].遼寧教育行政學院學報，2010，（4）：58-59.

[4]訾琨， 彭鵬峰，龍志軍，等.地方本科院校應用型人才培養的基本特點及實現路徑初探[J].中國電力教育，2012，（2）：11-12.

[5]周明虎，汪木蘭，封世新.項目教學法的實施與典型案例分析[J].中國現代教育裝備，2010，（13）：6-7.

（責任編輯：王意琴）