“四化一體”的《傳感器技術》創新性教學模式實踐

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“四化一體”的《傳感器技術》創新性教學模式實踐

張玲娜

【摘要】本文創新性地歸納提出了“四化一體”新型教育模式，即“項目模塊化”課程內容重新整合、“前沿信息化”課程優化教學方式、“輔助個性化”課程學生興趣導向和“理論系統化”課程創新項目探索的全方位探索，通過多年在高職類教學工作中的教學實踐，為實現“人人皆可成才，人人盡展其才”電子類專業教學提供了豐富的理論指導和切實可行的實踐經驗。

【關鍵詞】四化一體模塊化信息化個性化系統化

引言

《傳感器技術》是電氣自動化專業、檢測專業、電子技術等電子類專業的必修課，在自動控制系統、智能儀器儀表及電子測控系統所需的知識結構中占有核心地位，更與國民生產生活密切相關。

據國家信息所估計，我國2015年傳感器產業規模預計可達200億元。為適應行業人才發展需要，有效提升傳感器課程授課效果，我們針對傳感器技術課程進行了積極的教學探索。考慮到高職院校工科學生起點較低、基本物理概念模糊、學習積極性較差等特點，本文首次提出基于“四化一體”的《傳感器技術》課程教學模式。

“項目模塊化”的課程內容重新整合

1.課程內容設計原則

首先我們對教學內容進行了系統整合。教學中圍繞課程總體目標，突出職業技能和職業素養的培養；結合生產過程來設計教學、實訓任務，以真實產品生產為載體，設置理論實踐一體化課程教學情境，突出學生為主體、教師為啟發引導的整合課程內容，采用豐富的模塊化設計，增強課程系統的結構性和互換性。

2.課程內容分解

在課程的內容整合中，按照不同傳感器（圖1）的工作原理、特性及應用領域，設計了包括金屬箔式應變片、差動變壓器性能、電渦流式傳感器、霍爾式傳感器等8個項目，分別進行包括壓力、壓電、應變、電容、霍爾、溫度、光敏、氣敏、光電耦合等各種常見傳感器分類對比了解，使其更好理解成熟電路對各種傳感器信號的拾取、轉換、調理、采樣、存儲、控制及顯示等處理，充分考慮抗干擾及可靠性技術。

圖1　傳感器的基本組成模塊

3.同步軌道課程內容設計

立足于職業能力和職業素養的培養，通過情景的設置、行為活動引導學生在認知中去體驗，去參與實踐，從“學會”到“會學”。

通過模塊化的教學設計有利于廣大學生對理論知識的理解和深化，在完成傳感器技術一系列基本實驗后，掌握傳感器技術課程群所要求的基本原理、操作技能。最后結合完成綜合型實驗，對系統產生較為全面的認識，形成解決實踐問題的知識體系，培養學生創新精神和解決問題的能力。

“前沿信息化”課程優化教學方式

突出課程前沿和進展性，提出了以傳感器應用能力為目標，利用信息化教學條件，精選教學內容并精心組織的優化教學培養模式，為課程教學提供理論指導和實踐經驗。

1.現象問題引導，逐層深入

如在介紹超聲波傳感器時，我們先以一段視頻——有“活雷達”之稱的蝙蝠捕食昆蟲視頻，介紹蝙蝠的回聲定位系統，因此引入超聲波概念，激發并引起學生的好奇心。通過超聲波及超聲聚焦等概念，進一步引申到超聲聚焦技術在醫學上治療帕金森綜合征的應用。再如通過給學生觀看最新的素材《超聲波手術——無創愈合》（TED演講，約3min），該視頻中約翰·麥登(John Madden)分享了一項技術，通過使用核磁共振成像發現病灶，并聚焦超聲波來治療諸如腦部病變、子宮肌瘤和癌病變。通過不斷地追溯和深究進行知識擴散，拓寬了學生的視野，激發探索科學的決心。在整個過程中引導學生做到“學起于思，思源于疑”。

2.多媒體和資源庫建設豐富教學內容

在教學課件的準備時，采用視頻、動漫、網絡信息等使教學內容直觀形象豐富化。用幻燈、動畫、多媒體等多種手段展示抽象內容，如在介紹半導體應變片時引入用應變片測量橋梁斷裂過程實際試驗動畫，提高電阻式傳感器的教學效果。

3.動畫應用使得抽象教學內容形象易懂

首先多媒體教學中動畫的運用使教學內容由抽象變為直觀，便于觀察和認識。對于電容傳感器，我們采用的是電容式接近開關在物位測量控制中的應用演示。多媒體教學化難為易，提高教學速度節省課時，擴展學生的知識范圍。

“輔助個性化”的課程學生興趣導向

從個性化培養出發，以學生興趣為引導，引入自主創新性項目設計，讓學生主動參與課堂教學，實現個性化教育目標，即“人人皆可成才，人人盡展其才”這才是教育應達到的目標。

1.個性化教學的理論基礎

孔子曾經在兩千多年前就已經提出“因材施教，有教無類”的教育思想。在承認學生個體差異的前提下，幫助學生發掘、形成和發展個性，使學生的個性得到充分發揮，可做到“有教無類”，又“因材施教”。

2.強調理論知識的應用和轉化

在傳感器技術實踐中，我們培養學生傳感器檢測查詢能力，讓其了解型號，使用、識別、檢測、維修汽車中不同的傳感器。鼓勵學生課余時間用加速度傳感器設計組裝電子計步器并進行現場記步測量。鼓勵學生在傳感器課程外觀看相關視頻制作，討論如何理解制作網球比賽中用的鷹眼的原理作弊傳感器，以及模擬人類舌頭的風味傳感器等，鼓勵其進一步動手和實踐。

3.對基礎較好學生開展拓展項目化教學

通過具體項目設計，結合小組興趣選題設計簡單傳感器，進行基于霍爾傳感器的電機測速系統設計等。在教、學、做合一的過程中要及時地發現問題，積極鼓勵引導學生自己發問，教師及時回答針對問題，把教、學、做合一的教學過程作為培養職業核心能力的平臺。通過小組互動來實踐探索，做到“教育不在傳授知識，而在于激勵，喚醒，鼓舞和習慣的養成。”下圖是學生項目化作品（圖2）。

圖2　霍爾傳感器的電機測速系統設計實物圖

4.傳感器選擇性實驗驗證及仿真

用軟件技術來制作動態效果的富有演示功能的教學素材，達到引導學生熱愛和主動學習。通過理論模擬，完成組裝儀器的實驗室驗證工作情況。如用光敏電阻設計一個弱光報警電路，用Protus仿真來實現觀察仿真，結果顯示對于培養學生科學嚴謹的科學態度，以及數據處理等能力的培養具有作用，極大地提高了學習效果。

5.科普及前沿閱讀增加課程趣味

課外的閱讀可讓學習的過程更加充滿興趣和期待，有利于學習和掌握內容。如采用教學研討的方法把實際汽車用傳感器問題引入汽車用傳感器種類和基本應用（圖3）。在課外閱讀中，可提及到汽車的位置傳感器、氧傳感器、磨損檢測傳感器、安全氣囊用碰撞傳感器等相關內容，會讓學生更加期待學習傳感器技術課程。

圖3　汽車傳感器的應用

小結

“理論系統化”課程創新項目探索在此不作論述了。綜上，以“四化一體”的新型教學模式探索實踐顯示，它突破了具體學科為中心的體系，減少理論推導介紹，重點突出項目模塊應用。

以目標任務為組織課程核心進行整合，在內容安排上由簡單到繁雜，逐步深入，以應用性教學為主，注重增進學生實際操作能力的培養。

鼓勵學生團隊合作精神和培養學生創造性解決問題的能力實現個性化教學；在具體項目設計與制作環節中又能使一部分更加優秀的學生脫穎而出，幫助他們實現人生的出彩機會，培養學生不斷學習進取創新，終身教育的理念。參考文獻：

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[4]張文初：《電子傳感器在機械制造中的集成問題略論》，《電子測試》2013年第17期，第109-110頁。

[5]簡輝華：《電子傳感器應用于電氣設備的監測》，《無線互聯科技》2013年第4期，第160頁。

作者單位：陜西國防工業職業技術學院電子工程系陜西西安

中圖分類號:TP391.9

文獻標識碼:A

基金項目：校科研支持項目《人光電式轉速表設計》。