基于翻轉(zhuǎn)課堂的傳感器原理教學探討

林紅+曲波+黎穗瓊

摘要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，傳感器的應用領域不斷擴大，新型傳感器日新月異，對相關課程的教學內(nèi)容也提出了挑戰(zhàn)。針對本三院校學生的具體情況改革教學方法，將翻轉(zhuǎn)課堂的理念引入到《傳感器原理及微傳感》的課堂教學和實驗教學過程中，提高了學生的學習積極性，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；傳感器原理；教學探討

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）02-0166-02

傳感器技術是當代科學技術領域中的一個極其重要的分支，它涉及光學、電磁學、電子學等多門學科領域，是信息技術的核心之一[1]。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和新工藝、新材料的應用，新型傳感器日新月異，其在國民經(jīng)濟中發(fā)揮越來越重要的作用。《傳感器原理及微傳感》作為電子信息類專業(yè)學生的一門專業(yè)課，在大三下學期開設，課程的重點在于使學生掌握各類傳感器的應用。在當今科技迅速發(fā)展的背景下，企業(yè)對大學畢業(yè)生的動手能力和探索創(chuàng)新能力的要求逐步提升。這門課是對學生已學課程知識的綜合應用，對于本三院校的學生，由于其理論水平偏低，傳統(tǒng)的教學模式常使學生感到枯燥、乏味，如何在教學過程中發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的自主學習能力和專業(yè)素質(zhì)，從而適應應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求，成為教學過程中探索的重點。秉承改進教學模式、探索教學方法的理念，把翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式經(jīng)過改進引入到傳感器原理及微傳感的教學過程中，取得了較好的效果。

一、翻轉(zhuǎn)課堂概述

所謂翻轉(zhuǎn)課堂，就是在信息化環(huán)境中，課程教師提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生在上課前完成對教學視頻等學習資源的觀看和學習，師生在課堂上一起完成作業(yè)答疑、協(xié)作探究和互動交流等活動的一種新型的教學模式[2]。傳統(tǒng)教學過程通常包括知識傳授和知識內(nèi)化兩個階段，知識傳授是通過教師在課堂中的講授來完成，知識內(nèi)化則需要學生在課后通過作業(yè)、操作或者實踐來完成[3]。而翻轉(zhuǎn)課堂與此恰恰相反，信息傳遞被放在課下，由學生自主學習完成，知識內(nèi)化則放在了課堂之上，在教師的幫助下，通過學生之間、師生之間的協(xié)作實現(xiàn)[4]。作為教師，需要調(diào)整教學策略，在不干預學生自主學習的同時，通過及時的評測來促進學生的學習。針對學生的具體情況，對翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式進行了改進，給予學生更多的發(fā)揮空間。不僅把翻轉(zhuǎn)課堂應用于課堂教學，還在實驗教學中進行嘗試，真正體現(xiàn)出富有成效的面對面互動學習活動才是翻轉(zhuǎn)課堂最重要的價值。

二、教學實施過程

為了把翻轉(zhuǎn)課堂的理念應用于《傳感器原理及微傳感》的整個教學過程，經(jīng)過三個學期的探索，通過以下具體措施，取得了預期的成效。

1.教學流程改革。在“傳感器原理及微傳感”課程的理論教學中，傳統(tǒng)的教學方法是老師在課堂上的單向注入式教學，在內(nèi)容上側(cè)重講解各類傳感器的原理及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而在傳感器的應用上則是簡單地舉若干例子。這樣平鋪直敘式的教學過程，常常會給學生帶來枯燥、乏味的感覺，學生學習起來缺乏興趣和動力。在翻轉(zhuǎn)課堂的教學過程中，教師不再單單是課程內(nèi)容的傳授者，而是變?yōu)閷W生學習過程的指導者與促進者；學生則從被動的內(nèi)容接受者變?yōu)閷W習活動的主體。課堂教學的流程如圖1所示。

為了提高課堂時間的效率，在新學期的第一次課上，向?qū)W生介紹翻轉(zhuǎn)課堂的實施過程，取得學生的認同，為達到預期的教學效果打下良好的基礎。在將每次課堂教學的內(nèi)容布置下去之后，教師提供部分相關視頻和網(wǎng)站網(wǎng)址，學習資料由學生自行查找，包括視頻、音頻資料和實物。要求學生通過網(wǎng)絡和圖書館，收集并整理生活中相關傳感器的資料，具體內(nèi)容由學生討論確定。每次指定兩組同學制作課件，并請部分學生上講臺主講。第一次實施時，考慮到學生各有所長，讓學生自主分工合作，包括查找資料、課件制作和課堂演講，實施的結(jié)果是大部分工作都由主講的同學完成，不利于調(diào)動所有學生的積極性。第二次實施時，將每個專題分成原理、應用和擴展三部分，每組由三位同學組成，每位同學都要上講臺主講和回答問題，調(diào)動了所有學生的學習積極性。實施過程中，講臺上的同學熱情講解，講臺下的同學積極思考，還會提出疑問和不同的觀點，課堂氣氛非常活躍。學生講解討論結(jié)束后，教師則對一些理論上的難點問題加以補充和總結(jié)。在提高學生對于知識的理解程度的同時，使課堂上的交互性變得更加有效。

2.教學內(nèi)容改革。在教學內(nèi)容方面，傳統(tǒng)的教學內(nèi)容復雜而枯燥，無法調(diào)動起學生學習興趣和求知欲。在對該課程的特點進行深入研究和分析的基礎上，采取了可選擇性的教學內(nèi)容。在布置教學內(nèi)容時將每個專題分成原理、應用和擴展三部分。原理部分和應用部分針對某類傳感器，比如壓電式傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器和微傳感器等，而擴展部分則是傳感器在某方面的應用，比如傳感器在手機上的應用、傳感器在智能家居上的應用、傳感器在醫(yī)療方面的應用等等。每組學生在相互協(xié)作的同時可各有側(cè)重，幾乎所有的學生在查找資料和制作課件中都表現(xiàn)出極大的興趣。特別是在擴展部分大家充分發(fā)揮小組成員的創(chuàng)造性和想象力，將在生活中發(fā)現(xiàn)的傳感器的應用拍成視頻或以圖片的方式呈現(xiàn)給大家，比如新近開發(fā)的銀行智能服務機器人、機器人餐廳的機器人服務生和無人駕駛汽車，并且把涉及到的傳感器分門別類。作為教師，在解決同學的難點問題之余，考慮到新型傳感器在汽車電控技術智能化、網(wǎng)絡化方面所起的作用和傳感器在手機上的應用。一學期中分兩個專題將這兩方面的應用貫穿于整個教學過程，使得學生對每次課上教師的講解內(nèi)容都有所期盼并帶有濃厚的興趣。

3.實驗教學改革。傳感器技術的快速發(fā)展使得新型傳感器不斷涌現(xiàn)，學校開設的配套實驗課越來越不能滿足學生的探索欲望，學生對傳統(tǒng)的實驗方法也提出了很多看法。通過調(diào)研和與實驗室協(xié)調(diào)，提出了實驗課的改進建議。在實驗內(nèi)容中減少驗證型環(huán)節(jié)，加入設計創(chuàng)新型環(huán)節(jié)。驗證型環(huán)節(jié)主要是訓練學生掌握各類傳感器的測量電路和典型應用。設計創(chuàng)新型環(huán)節(jié)則從專業(yè)學習的角度考慮，要求學生自行設計傳感器的應用電路并提交作品，比如電子秤、脈搏儀、照度計、轉(zhuǎn)速表等，在提高學生理論水平的同時提高了他們的動手能力。實驗課上要求每組同學提出一個創(chuàng)意并進行原理的講解。由于課時的限制，具體實現(xiàn)過程學生利用開放實驗室時間完成，在實驗課上則展示設計成果，討論設計中存在的問題，并通過大家的建議使設計得到進一步的改進。

三、課程考核

教學過程的改革需要配套相應的考核體系。期末考核取消傳統(tǒng)的筆試，取而代之的是要求學生提交兩份報告：學習報告和設計報告。學習報告要求學生總結(jié)本課程一學期的所學所得，設計報告則要求學生按照正規(guī)論文的格式撰寫。課程成績中期末考核、課堂講解、實驗設計和團隊合作各占四分之一。將學生的講解與團隊合作分別納入課程考核中，提高了學生對各個環(huán)節(jié)的重視程度，保證了教學任務的完成和教學效果的實現(xiàn)。

四、結(jié)論

通過把翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式應用于傳感器原理及微傳感課程的教學過程，增強了學生的學習興趣，提高了學生自我學習的能力，同時也培養(yǎng)了學生良好的協(xié)作精神和團隊意識，為他們將來更好地融入企業(yè)和適應社會打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]童敏明，唐守鋒，董海波.傳感器原理與應用技術[M].北京：清華大學出版社，2012.

[2]鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究，2013，（1）：58-64.

[3]張金磊，王穎張，寶輝.翻轉(zhuǎn)課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志，2012，（4）：46-51.

[4]張新明，何文濤.支持翻轉(zhuǎn)課堂的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)模型探究[J].現(xiàn)代教育技術，2013，（8）：21-25.

Teaching Research of the Principles of Sensor Based on Flipped Classroom

LIN Hong1，2，QU Bo2，LI Sui-qiong2

（1.Wenzheng College，Soochow University，Suzhou，Jiangsu 215104，China；

2. School of Electronic and Information Engineering，Soochow University，Suzhou，Jiangsu 215006，China）

Abstract：The application of sensor is expanded with the development of modern science and technology. New sensors are invented with each passing day. The teaching content of the course face lots of challenge. According to the present situation of college students，the classroom-teaching is reformed .The Flipped Classroom is applied in the class teaching and experimental teaching of Principle of the sensor and Micro Sensor. The good results are obtained and the learning enthusiasm of students is improved.

Key words：Flipped Classroom；Principle of Sensor；teaching research