基于混合式教學的“傳感器原理與應用”課程教學研究

祝開艷 吳曉雪 梁策 宋維波

[摘 要] “傳感器原理與應用”是電子信息與自動化類專業(yè)學生的一門重要課程，也是一門理論豐富、實踐性很強的課程。針對傳統(tǒng)教學中的問題，在對教學內(nèi)容進行調(diào)整的基礎上，將翻轉(zhuǎn)課堂、思維導圖、雨課堂等多種教學手段引入到“傳感器原理與應用”的課堂教學過程中，建立混合式教學模式，提高了學生的學習積極性，取得了較好的教學效果。

[關(guān)鍵詞] 傳感器;教學改革;翻轉(zhuǎn)課堂;思維導圖;雨課堂

一、“傳感器原理與應用”教學存在的問題

“傳感器原理與應用”作為電子信息類專業(yè)學生的一門專業(yè)課，一般大學三年級開設，課程的目標是使學生掌握了解各類傳感器的工作原理，掌握各類傳感器的典型應用。由于傳感器的種類繁多，應用也非常廣泛，因此課程內(nèi)容信息量較大，而且該課程需要對已學課程知識綜合應用，因此傳統(tǒng)的教學模式常使學生感到枯燥、乏味。“傳感器原理與應用”課程教學中存在的主要問題有以下三個方面。

1.教學內(nèi)容上的問題。由于“傳感器原理與應用”課程所涉及的學科領(lǐng)域發(fā)展較快，新型傳感器及新應用不斷涌現(xiàn)，教學內(nèi)容理論上應介紹相關(guān)技術(shù)前沿，緊跟實際應用需求動向。然而，由于書本上的知識一般具有一定滯后性，如果只是簡單地照搬書本，必然會出現(xiàn)教學內(nèi)容與實際應用需求相互脫節(jié)的問題。

2.教學手段上存在的問題。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[1]。由于傳感器種類繁多，各種傳感器的工作原理也都不相同，同一種傳感器可以有多種不同應用，同一種應用又可能采用相同的傳感器實現(xiàn)。采用傳統(tǒng)的授課方式教授“傳感器原理與應用”時，學生往往會覺得各個知識點錯綜復雜，抓不住重點，而且基本概念繁多，學起來很枯燥，很難達到好的學習效果。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。秉承精進教學內(nèi)容，改進教學模式，探索教學方法的理念，本文研究如何在改革教學內(nèi)容的基礎上把翻轉(zhuǎn)課堂、思維導圖、雨課堂等多種教學手段和教學平臺引入到“傳感器原理與應用”教學過程中，建立混合式教學模型，提高教學效果。

二、教學內(nèi)容的改革

由于缺乏專業(yè)的傳感器實驗設備，大連海洋大學電子專業(yè)原先的“傳感器原理與應用”課程是32學時的純理論課程，介紹電阻式、電感式、熱電式、壓電式、光電式等經(jīng)典的傳感器的基本工作原理、測量電路和應用。由于“傳感器原理與應用”課程是一門對實踐要求比較高的課程，2017年學院建立了專門的傳感器實驗室，因此該課程的教學內(nèi)容由純理論更改為24學時理論加8學時實驗。由于傳感器的發(fā)展速度較快，人們研究新原理、新材料以外，適當補充一些新型傳感器的工作原理及應用，幫助學生了解傳感器的發(fā)展動態(tài)，激發(fā)學生的學習興趣，為今后從事傳感器方面的研究奠定基礎。

三、教學手段的改革與創(chuàng)新

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和多媒體技術(shù)的發(fā)展，課堂教學的手段也越來越多。教學方法的運用不是孤立的，在教學中將彼此各自孤立的教學方法或教學方法的構(gòu)成要素以某種方式結(jié)合起來更能提高傳感器課程教學效果。

1.翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，也可譯為“顛倒課堂”，是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學習的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學生[2]。互聯(lián)網(wǎng)的普及和計算機技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用，使“翻轉(zhuǎn)課堂式”教學模式變得可行和現(xiàn)實。由于傳感器的種類繁多，應用的例子也不計其數(shù)，傳統(tǒng)的“填鴨式”教學很難提起學生的學習興趣。因此，本課程采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學手段，讓部分優(yōu)秀同學自主選擇感興趣的傳感器及其應用進行研究，并在課堂上為其他同學介紹自己的研究成果。學生事先提交報告的題目，由任課教師進行篩選與指導，避免選題重復或選題不具體等問題。通過這種方式，一方面可以鍛煉學生利用互聯(lián)網(wǎng)去尋找優(yōu)質(zhì)的教育資源的能力，另一方面還可以調(diào)動學生的積極性，鍛煉學生的總結(jié)概括能力以及表達能力。

2.思維導圖。思維導圖俗稱心智圖（Mind Map），由著名教育學家托尼·博贊于20世紀60年代首創(chuàng)而成。思維導圖通過模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的樹形結(jié)構(gòu)，采用圖文結(jié)合形式繪制思維過程，利用可視化的方式梳理思維脈絡，并可供自己或他人回顧整個思維過程[3]。“傳感器原理與應用”是一門綜合性強、知識點雜的工學課程。在教師備課階段，思維導圖有助于教師從全局上把握各章節(jié)的教學內(nèi)容及重難點，幫助教師梳理各個知識點之間的邏輯關(guān)系，整理教學思路。在授課階段，層次化、形象化的思維導圖采用精練的關(guān)鍵詞要素，不僅能突出重點，激發(fā)學生的學習興趣和學習熱情，而且能激發(fā)學生進行發(fā)散性思考問題，并培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維[4]。在復習階段，學生可以根據(jù)教師提供的思維導圖，總結(jié)回憶所學習的知識以及它們的關(guān)系，還可以按照自己的學習過程和思維方式繪制自己的思維導圖，從而在頭腦中形成清晰的知識網(wǎng)絡。

3.“雨課堂”。“雨課堂”是學堂在線與清華大學在線教育辦公室共同研發(fā)的智慧教學工具，將復雜的信息技術(shù)手段融入PowerPoint和微信，在課外預習與課堂教學間建立溝通橋梁，讓課堂互動永不下線[5]。在授課過程中，教師通過“雨課堂”將課前預習課件推送到學生手機，并且能隨時了解學生的預習狀況及反饋的問題。課堂上學生也可以實時答題，還可通過彈幕與老師進行互動，活躍課堂氛圍。每章課程內(nèi)容結(jié)束后，教師可以通過“雨課堂”推送每章的測試卷，及時了解學生的學習狀況，查漏補缺。

四、結(jié)語

“傳感器原理與應用”課程作為一門跨度大、知識面廣、實踐性強的電子信息類專業(yè)課，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求的提出，傳統(tǒng)的教學模式難以滿足教學要求。采用翻轉(zhuǎn)課堂、思維導圖、雨課堂等多種教學手段的混合式教學模式，能較好地激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習積極性，從而取得較好的教學效果。

參考文獻

[1]陳敏.運用多種教學方法，提高傳感器教學有效性[J].科教文匯，2017（11）.

[2]劉銳，王海燕，LIURui，等.基于微課的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式設計和實踐[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014，24（5）：26-32.

[3]楊冬香，崔敏.利用思維導圖構(gòu)建知識網(wǎng)絡化的應用研究——以數(shù)控技術(shù)課程為例[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（50）：148-149.

[4]鄒耀斌.思維導圖在數(shù)字圖像處理教學中的實踐應用[J].中國教育技術(shù)裝備，2015（12）：114-116.

[5]曾曉晶，樊斌.“雨課堂”在《C語言程序設計》課程中的應用研究[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版），2017（3）：14-17.