基于工程實踐應用能力培養的傳感器課程教學改革

劉海妹,夏　旭

(湖南安全技術職業學院,湖南 長沙 410151)

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基于工程實踐應用能力培養的傳感器課程教學改革

劉海妹,夏旭

(湖南安全技術職業學院,湖南 長沙 410151)

摘要:根據高職院校培養高技能型人才的目標要求，結合傳感器課程實踐性強的特點，文中分析了傳感器課程傳統教學存在的問題，提出了基于工程實踐應用能力培養的新的教學模式，以及在教學方法、手段和考核評價體系方面的改革思路。

關鍵詞：工程實踐；傳感器；教學改革

當前，人類已經進入了科學技術迅猛發展的信息社會，傳感器技術是信息社會的重要基礎技術。隨著電子計算機、互聯網、機器人、自動控制以及單片機嵌入系統的迅速發展，傳感器在工業、生物、醫學、環保、航空等領域得到了廣泛應用，已經在現代科學技術領域中占據了極其重要的地位。了解和掌握傳感器技術及應用成為了自動控制技術、電子技術、機器人技術等專業的必修課。

針對目前湖南安全技術職業學院傳感器課程教學現狀，為了能夠適應和滿足社會需求，做好傳感器課程改革，我們收集了大量行業信息，對人才需求情況進行了調研。結果顯示，企業為了適應市場需求，需要的技能型人才不僅要具有扎實的理論基礎，更需要良好的工程應用能力。因此，高校在傳感器課程的教學內容、教學方式以及手段的選取上需要與時俱進，改變傳統的理論教學為主的教學模式，提出更多有創新、有實效的教學手段和方法。本文針對以上現狀提出了基于工程實踐應用能力培養的傳感器課程教學改革思路。

1　傳統傳感器課程教學中存在的問題

傳感器課程是電子類專業的一門重要課程，主要講述傳感器與自動檢測技術的實用科學，涉及電子學、物理學、光學、力學、化學以及計算機技術等多門學科，內容繁雜，實踐性強，在自動檢測和控制系統中應用廣泛。學好傳感器課程對于電子信息、自動化、測控等專業的學生是非常必要的。但是，目前很多高校的傳感器教學仍然延用傳統的教學模式，已經遠遠跟不上傳感器技術的發展，更無法滿足現代實際工程的需要。傳感器課程教學改革迫在眉睫。

傳統的傳感器課程教學主要存在以下問題：

(1)傳感器技術飛速發展，各種新型的傳感器不斷涌現，但是很多高校還在延用傳統的教學內容，新型傳感器技術的理論知識和相關技術涉及的很少，不利于學生了解新知識、新技術，無法與社會的實際需要接軌。

(2)教學方式主要以課堂講授為主，側重講解各類傳感器原理，開設一定量的驗證性或者演示教學實驗。這種方式與實際應用結合少，缺乏創新性，學生學習興趣不高，學習效果不理想，甚至是學完傳感器課程也無法理解傳感器的實際應用價值。

(3)傳統的考核方式是以試卷成績、實驗成績、平時成績各占不同比例合成總評成績，單純以成績來評價學生學習的最終效果。這樣的考核方式不能真實反映學生的學習能力、應用能力以及對專業知識的掌握程度，導致學生在學習中缺乏積極性、主動性和創造性，顯然這種傳統考試方式難以達到理想的考核評價效果，更不能滿足素質教育的要求。

2　教學改革措施

針對傳統教學方式存在的問題，我們對傳感器的教學模式和考核評價體系進行了全方位的改革。在傳感器課程授課過程中引入項目教學法，從工程實踐中選取合適的案例作為實踐任務，將理論與實際緊密結合起來，使學生既學到了傳感器相關理論知識，又掌握了傳感器的應用技術，同時學生的創新能力、動手能力和工程實踐能力也得到了培養和鍛煉，進而滿足“技能型”人才的培養要求。

2.1　教學模式改革

以工程實踐能力培養為目標，采用模塊化項目式教學。在具體教學過程中，針對每一個教學模塊，教師在講解完相關理論之后，選取一個與專業相關的工程實例，以常用傳感器的應用為項目，讓每一位學生親身參與到項目的設計、制作、仿真和調試中來。學生通過親身參與并完成傳感器的應用項目，及時將相關理論知識融入到具體的工程項目中，真正實現理論與實際的有機結合。這種教學模式徹底改變了傳統的重理論、輕實踐的教學思路。

例如：學生在學習完光電傳感器的相關知識后，以電路小制作來完成一個項目，要求學生設計制作一個測光文具盒。將測光傳感器安裝在文具盒的表面直接感受光的強弱，用兩個發光二極管作為光照強弱的指示。根據提示，為保護視力，應該加強或者減弱光照。通過電路的設計和制作，極大地激發學生學習的興趣。利用簡單的傳感器制作的實用產品，使學生將理論運用于實踐，充分了解相關類型傳感器的性能。最終，學生通過在相應模塊中項目的參與和實踐動手制作，充分理解傳感器的原理以及在專業領域中的實際應用。

在傳統的教學方式下，學生是被動的聽老師講授課程，這種被動的教學方式，不利于激發學生的學習興趣，培養學生的創新能力，教學效果往往不盡人意。而項目教學法采用讓學生主動參與實際工程項目的方式，以項目為載體，激發學生的學習興趣，同時，培養學生的團隊協作精神以及創新和工程實踐能力。

2.2　教學方法手段改革

(1)在教學中，通過引入實際案例，讓學生先利用網絡資源查找相關資料，獨立思考，提出解決問題的方案，從而培養學生自主學習和解決問題的能力。在傳統的教學方式下，教師更為注重的是理論知識的講授，學生在課堂中處于被動角色，由于理論知識比較枯燥，難以和實際應用進行結合，也無法讓學生看到實驗現象和結果。因此，學生的學習效果往往不佳，所以，在傳感器課程的授課過程中，應該結合目前的實際應用，從學生身邊與傳感器相關的典型案例入手，讓學生充分了解傳感器的功能和作用。例如，以學生的手機傳感器為例進行講解或者以目前物聯網技術中常用的無線傳感器為例進行講解。通過這些案例的講解，能更快更好地激發學生的學習興趣，引導學生積極思考，實現多方位的互動教學，使學生加深對傳感器知識的理解和掌握。

為充分發揮學生的學習主動性，培養實踐應用能力，可以鼓勵學生通過一些渠道親身到工廠企業中了解傳感器的實際應用情況，從而領會、消化、鞏固和擴大知識面，使學生具有進一步與企業接觸的經歷，加強對學生實踐應用能力的培養。

(2)充分運用現代技術手段加強教學效果。在傳感器課程的教學過程中，充分利用現代多媒體技術，讓學生從直觀上獲得感性認識，例如，利用多媒體動畫、圖片或者視頻的手段，讓學生了解傳感器的基本應用、功能和外觀，從而幫助學生更快地理解和掌握傳感器的應用知識，提高教學效果。

在傳感器的電路設計部分，可以改變以往的傳統實驗教學的方式，利用仿真軟件對電路進行設計和驗證。在對傳感器電路進行仿真過程中，由于使用了仿真軟件，有利于學生觀察電路的工作過程，理解并掌握傳感器的工作原理。同時，利用仿真的手段，可以方便學生根據自己的想法設計和仿真電路，從而培養學生獨立思維的能力，為學生將來參加工作后的創新能力和工程能力打下良好的基礎。仿真軟件的使用，可以盡可能地降低實訓成本，學生不一定需要在實驗室才能完成電路的設計和實現，可以將課堂擴展到學生寢室，甚至是任何有計算機的場所。學生的自主學習能力可以得到提升，學生可以在宿舍根據自己的理解和想法，進行電路的設計與仿真，從而真正實現理論知識和實踐能力的結合。

(3)利用網絡技術和網絡平臺，拓寬學生知識面，強化工程實踐應用能力。學生在實踐項目的設計和制作中，可能會遇到各種問題和困難。借助于網絡技術，學生可以迅速了解一個問題并尋找到不同的解決方案，經過綜合分析比較以及老師的指導，選取合適的方案解決問題。通過這樣的鍛煉，使學生能夠在紛繁的各類資源中快速定位，找到自己所需要的東西，解決實際問題。這樣做既可以提高學生的信息素養，又鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，還可以使學生進一步明白理論知識對于工程設計的重要性，激發其在理論課程中的學習積極性。

當前無線傳感網絡技術發展迅速，應用越來越廣泛。雖然無線傳感網絡技術的核心器件是傳感器，但是網絡技術也至關重要，尤其是網絡智能化技術。因此，對于電子信息類專業，在人才培養和課程體系設置過程中，需要將傳感器技術和網絡技術進行有機結合，讓學生了解一些組網的知識和信息處理技術等，從而滿足未來網絡智能化發展趨勢的需求。

在目前傳感器技術應用十分普遍的背景下，傳感器技術的教學在電子類相關專業的課程設置中具有重要的地位，在課程內容的選取和課程教學手段的運用上，需要緊跟時代潮流，合理利用各類教學資源，工程實踐項目，培養符合企業需求的高技能應用復合型人才。

2.3　考核評價體系改革

傳感器是一門實踐性很強的學科，要想傳感器課程改革收到實效，非常有必要對傳統的考核方式進行改革，引入新的考核機制。本教學改革方案是以提高學生的工程實踐應用能力為目標，采取項目式、模塊化的教學方法，考察的是學生的綜合應用能力。因此，新的考核評價體系要緊密結合課堂教學改革措施，實行多元化、全方位的考核方式，對學生的學習和工程實踐能力進行綜合測評，使學生的學習積極性不斷提升，綜合能力不斷增強。

(1)學生的考核成績比例可以進行適當調整，改變傳統考核方式中，主要以卷面成績為主的現狀，可以將總成績分為兩大項，分別是卷面成績和應用能力考核成績，前者占30%，后者占70%，具體分值分配如表1所示。

表1　學生考核分值分配表

(2)在項目教學法實施過程中，授課老師需要對學生項目的進展進行監控，了解每個學生在項目中的地位和完成的任務，并根據實際情況給出成績。實驗的考核成績包括仿真實驗的完成情況、實驗的準備、實驗操作、實驗報告的撰寫、實驗創新能力以及實驗考核六個方面。這六個方面可以從整體對學生的各個實驗完成情況進行考核，對實驗考核部分不達標的學生，采用一票否決制，提倡學生實踐能力的培養，注重學生綜合素質、學習能力以及創新能力的提高，通過這種新的考核方式，激勵學生不斷創新，并培養學生的團隊協作能力，提高學生的實際動手能力。

當前社會需要大學畢業生既有扎實的理論功底又動手能力強，上述新的考核方式能改變傳統的依賴于理論考核的弊端，激發學生的創新能力，從而提高教學效果。

3　結束語

本文針對傳統的傳感器課程教學中存在的問題，結合多年的傳感器教學經驗，按照高職院校高技能型人才的培養要求，以提升學生的工程實踐應用能力、創新能力、學習能力為目標，對傳感器教學從教學模式、教學方法和手段以及考核評價體系三個方面進行了全方位的改革和嘗試。通過教學改革，確實在一定程度上改善了以往傳統教學中“重原理、輕實驗、少實踐”的問題，增強了學生學習的興趣和熱情，提高了學生學習的效果，使學生在掌握傳感器技術的同時提高了學習能力、工程實踐能力和創新能力，取得了明顯的改革成效。

隨著傳感器技術、計算機技術、網絡技術以及信息技術的高速發展，傳感器的教學改革將會不斷地進行下去。筆者認為就目前而言，傳感器的教學改革還應該在以下幾個方面進行改進。

(1)開發與教學改革相配套的教材

由于傳感器技術日新月異，新型傳感器層出不窮，應用范圍也越來越廣。因此，在傳感器教材中也要跟上時代的發展，根據實際應用，不斷對傳感器的種類進行更新，引入新型的傳感器技術，以工程項目為載體，逐步形成項目式的教學方式，開發項目式的傳感器教材，從而不斷提升學生的實踐動手能力，滿足社會對人才的需求。

(2)緩解實驗設備不充足和學生實踐能力提升之間的矛盾

實驗和實踐環節在改革中處于非常重要的地位。但是由于實驗設備昂貴、耗資過大，很多學校的實驗室建設受到制約，設備落后，設施不完善，條件不足，很多實驗課程無法開設，無法鍛煉學生的動手能力，導致實踐教學效果不理想。目前湖南安全技術職業學院在這面的問題特別突出。針對上述情況，我們采取了一些措施，比如應用仿真軟件進行傳感器電路的設計和驗證，在一定程度上擺脫了實踐教學對實驗室的依賴，但是實驗設施的不完善和學生實踐能力的培養矛盾依然是今后教學改革中需要重點解決的問題。

(3)將創新性的教學方法和教學模式應用于教學改革中

現在逐漸興起的MOOC(大規模公開線上課程)，因其獨特、便捷的學習模式在全球發展迅速，對傳統的教學模式產生了很大的沖擊。不管是MOOC還是其他網絡學習課堂，這些新的教學方法和模式，在未來的教學中都有廣闊的應用前景，也是未來課程改革的方向和發展趨勢，對高等教育提出挑戰的同時，也給未來高等教育的發展帶來了機遇。

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夏旭(1980-)，女，湖南益陽人, 碩士, 講師, 研究方向：無線傳感器網絡。

運營探討

Teaching Reform of Sensor Courses for Cultivating Applied Engineering Capacity of Students

LIU Hai-mei, XIA Xu

(Hunan Vocational Institute of Safety Technology, Changsha 410151, China)

Abstract:Based on targets of vocational colleges to cultivate high-skilled talents, and considering the practice-oriented features of sensor courses, this article presents existing questions in conventional teaching of these courses. Some new teaching modes to cultivate applied engineering capacity of students are proposed, together with reform ideas in aspects of teaching methods and evaluation system.

Key words:engineering practice; sensor; teaching reform

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3664(2015)02-0123-03

作者簡介：劉海妹(1981-)，女，河北唐山人，本科，講師，研究方向：電子技術。

收稿日期：2014-11-17