基于翻轉課堂的《傳感器技術》課程教學探索

鄭永軍，李文軍，黃詠梅

摘 要：文章針對《傳感器技術》課程的特點及目前傳統教學方式存在的問題，設計了結合項目式教學的翻轉課堂，詳細介紹了翻轉課堂在《傳感器技術》課程教學中的實施情況，最后分析了運用該方法取得的成效。

關鍵詞：傳感器技術；翻轉課堂；項目式教學；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）18-0075-03

Abstract： In view of the characteristics of sensor technology and the existing problems of traditional teaching methods， this paper designs a flipped classroom with the project-based teaching method， introduces in detail the implementation of flipped classroom in sensor technology curriculum teaching， and finally analyzes the effect of this method.

Keywords： sensor technology； flipped classroom； project-based teaching； teaching reform

一、概況

《傳感器技術》是測控技術與儀器專業的一門重要的必修專業課。該課程介紹測量過程中常用的各種傳感器，學生通過該課程可學習到傳感器的工作原理、基本結構、典型性能、測量電路等，是一門理論與實踐結合緊密的課程?！秱鞲衅骷夹g》課程的教學主要有以下幾個特點和難點：1.《傳感器技術》是一門學科交叉、內容綜合的課程，包含位移、力、壓力、加速度、溫度、光輻射等物理參數的測量和信號檢測，因此涉及到的知識面很廣。學生需了解的基本工作原理跨度大、傳感器知識內容多、學生要完全把握比較困難，不同的學生對相關專業基礎知識的掌握和理解程度也參差不齊；2.傳感器是信號檢測的源頭，而如何使用和操作傳感器是關鍵，例如設計用于校準和調節傳感器信號的電路，并提高其性能。這些都需要學生能夠理論與實踐結合，而目前的授課方式往往是課堂教學為主，學生無法很好地學以致用。

二、結合項目式教學的翻轉課堂

翻轉課堂是學生通過自學進行基本知識掌握的教學方法，在課外時間通過使用各種教學輔助技術來獲取信息，如視頻、網站、手機、iPad等等，在了解這些基本知識之后，學生參加課堂教學活動，繼續學習活動，從而讓學生更有效地進行學習。課堂的分配時間可以讓學生在教師之間進行互動，通過教師的傳授加深學生對知識點的掌握[1]。這是翻轉教室的獨特之處，教師可能花費大量的時間在學生身上，但是由此帶來的好處是學生的疑問都可以及時得到解決。翻轉課堂已經廣泛應用在不同學科和不同教育水平之上，如高校的外語、醫學、數學、工程等學科，中學的英語、數學、生物等學科[2-6]。

為了確保以學生為主的教學目的，教師需要改變教學方法來適應翻轉課堂的特征，其中包括學生組團式教學，問題導向式教學和項目式教學等[7]。針對《傳感器技術》課程理論與實踐的特點，開展項目式教學是有效的一種方法，該方法可確保在進行課堂教學活動的時候學生能夠積極參與學習過程，而且可以發揮學生的創造性，從傳統的教師為中心轉向以學生為中心，從而使得學生對知識點有更深入和豐富的理解。

結合項目式教學的翻轉課堂讓學生通過互聯網技術查閱相關知識，通過觀看教師提前錄制的視頻、微課等，提前在課外時間自學理論知識，并且設計制作完成教師提前布置的小項目，教師在課堂上主要針對學生的疑惑和項目制作過程中出現的問題進行解答，以及對項目制作完成的作品進行驗收評價。結合項目式教學的翻轉課堂可以促進學生對知識的吸收內化。教師在課堂上不再扮演傳統的填鴨式授課，而是主要發揮答疑、組織和評價的作用。學生通過若干項目的設計制作對所學的知識點有更深入細致的了解，突破教材上知識點的限制，在這個過程中，學生也可能不斷創造創新點。

三、翻轉課堂在傳感器課程教學中的實施

將翻轉課堂教學模式與項目式教學模式結合，把《傳感器技術》課程重要的八個章節分解整合為八個學習項目：項目一、基于應變式傳感器的電子秤的設計與制作；項目二、基于差動變壓器的振動測量設計與實驗；項目三、電容式傳感器的設計與位移測量；項目四、霍爾式傳感器的設計與轉速測量；項目五、壓電式傳感器的設計與振動測量；項目六、光電傳感器的設計與轉速測量；項目七、基于熱電偶的溫度檢測系統的設計；項目八、超聲波傳感器的設計與距離測量。每一個項目都采用教師提供網上資源，學生自行查閱資料、自行設計、自行制作，充分強調學生的自主能動性。

以項目一“基于應變式傳感器的電子秤的設計與制作”為例介紹一下翻轉課堂教學模式在《傳感器技術》課程中的具體應用。項目一“基于應變式傳感器的電子秤的設計與制作”的教學設計過程如圖1所示。

第一，在課前，教師布置任務，提供網絡資源，包括教師利用技術手段錄制的微課、制作的動畫仿真、與任務有關的網站、芯片資料等等，將傳統教學手段難以表達的內容采用圖文并茂、靈活多樣的多媒體方式生動形象地展示給學生，確保學生有興趣學、能學得懂，從而掌握傳感器技術的相關基本概念。

第二，在課中，學生分組協作，展示自己的實物作品，并且與老師和其他同學交流每組在設計過程中碰到的問題以及解決方法，對于一些仍未解決的問題，教師在課堂上為學生解答疑難。課堂內容以學生為主，包括學生展示項目成果、學生講解設計思路、生生之間和師生之間的交流互動，既突出了翻轉課堂的特征，也展出了項目式教學的項目結果，更培養了學生自學能力、動手能力和語言表達能力。當然，教師要具備過硬的素質和豐富的知識，做好組織引導工作，并解決項目實施過程中碰到的各種難題。

第三，在課后，教師布置拓展作業，學生在完成的實物作品基礎之上繼續提升增加功能完成相應任務。拓展作業要考慮的因素如下：1.教師應根據學生課堂上展示項目作品的情況，來布置相應難度的拓展作業；2.拓展作業最后的完成提交都是在課外進行，以實時通信軟件或者見面進行交流溝通；3.拓展作業圍繞著項目目標為中心并進行提升。

第四，每個任務完成后，教師和學生對每組學生的作品進行總結和評價，評價包括學生對自己組的作品進行評價、學生對其他組學生作品的評價、教師對各組作品的評價，評價內容包括每項任務中具體到細節的考核如電氣原理圖的繪制，PCB圖的繪制，元器件的選擇和焊接質量等，以及實驗室安全操作、團隊合作、語言表達能力等內容。表1是項目一“基于應變式傳感器的電子秤”的考核評價表。

四、結束語

本文采用項目式教學和翻轉課堂教學相結合的模式開展了《傳感器技術》課程的嘗試，經過幾屆的授課結果表明該方法和傳統的教學模式相比，學生的學習積極性提高了、學習興趣更濃了，并且學生反映自學能力增強了，也鍛煉了學生的動手實踐能力和語言表達能力。但也存在一些問題：如學生分組進行項目設計和制作時，由于每組同學數量在5個，從而有個別同學會存在主觀上的不參與，但教師發現不了的問題。

參考文獻：

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