基于“三雙培養”的傳感器課程教學模式研究

鄧貽香

重慶城市科技學院，重慶 402167

一、研究背景

（一）進入21世紀以來，我國教育事業發展迅猛，為社會主義現代化建設培養輸送了大批應用型人才，為加快社會的經濟發展作出了重大貢獻。但同時，由于管理體制和管理理念等諸多因數影響，高校培養的物聯網專業人才與企業需求脫節現象比較嚴重，企業招不到他們想要的人才，而高校畢業生找不到合適工作。在這樣的背景下，高校對物聯網專業人才培養模式的改革迫在眉睫。雙能力培養、雙師資培養、深化產教融合是改變現狀的迫切要求，對新形勢下全面培養應用型人才、擴大就業創業、培育經濟發展新動能具有重要意義。根據黨的十九大精神，深化產教融合，全面提升人力資源質量是高校未來發展的必然趨勢。

（二）近些年，很多用人單位對物聯網領域的人才需求出現嚴重不足的狀況，人才供需出現失衡的情況越來越嚴重。導致這一現象的主要原因之一，就是高校對物聯網專業人才培養與企業需求的脫節，導致人才供需結構性矛盾的。物聯網是通過各種傳感器、射頻識別技術、全球定位系統等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程。傳感器作為物聯網的前端技術，有著不可或缺的作用。他是物聯網采集數據的關鍵組件。可見，傳感器技術這門課程對物聯網領域的人才培養又起到關鍵的作用。

二、傳統傳感器教學模式

傳感器技術這門課程是電子信息工程和物聯網工程專業的一門專業核心課程，也是一門專業必修課程，它的重要性不言而喻。然而，目前不少高校在教育觀念上，仍存在著重理論、輕實踐，重理論知識傳授、輕動手能力培養的傾向。在課程體系上，實驗教學少有獨立的教學體系以及相應的學分評價體系［1］。在實驗內容上，傳統的傳感器實驗項目多為驗證性，從實驗原理、步驟、實驗注意事項，甚至連結果都由老師講解，沒有任何懸念，這樣的實驗課程沒有新意。隨著科學技術的迅猛發展，集成化、多功能智能新型傳感器層出不窮，多傳感器信息融合技術等得到快速發展和應用，然而實驗教學卻遠遠滯后于傳感器信息融合技術的更新換代［2］。

三、何為“三雙培養”

為了滿足社會需要的物聯網領域應用型人才，我們急需對相關課程進行調整。傳感器技術作為物聯網系統數據的重要入口，我們迫切需要重構目前的傳感器教學模式，以緩解目前物聯網領域的應用型人才“用工荒”的現狀。在此背景下，本課題提出了“三雙培養”的傳感器教學模式。“三雙培養”即“應用能力+創新能力”雙能力培養，“教師+工程師”雙師資教學，“校內課程+校外企業課程”雙課程學習［3］。“三雙培養”的傳感器教學模式框架如圖1所示。

圖1 “三雙培養”教學模式框架

四、“三雙培養”傳感器教學模式實施方案

（一）實驗項目內容從驗證性轉變為應用型

通過改變實驗項目內容，將驗證性實驗轉變為應用型實驗，將單一性實驗轉變成課題性實驗，提高實驗項目的新穎性。原有的傳感器實驗一般都是驗證性實驗、單一性實驗，例如：電阻式傳感器的振動實驗、電容傳感器的振動實驗、霍爾傳感器的轉速測量實驗以及超聲波傳感器的位移特性實驗等實驗項目。學生在做這些實驗的時候，并不清楚做這些實驗的目的及用途，而僅僅只是為了完成一個實驗任務。如果把這些實驗項目換成課題性、帶有實際用途的項目。

例如：智能吸塵器紅外避障、超聲波傳感器在礦山救援機器人中應用、超聲波傳感器在倒車中的應用以及氣體傳感器在監測化工空氣污染中的應用等項目。這些課題的應用性很強，比較貼合實際。

這種應用型的實驗項目更能提高學生的學習興趣，激發學生學習熱情。對于這些課題可以做前期的數據采集、放大、濾波，后期工作可以通過物聯網技術將這些數據進行分析、整合和處理。例如：給定一個項目如“智能晾衣架”，然后把這個項目拆成幾個部分來實現，信息采集、閾值設置、電機控制，信息采集部分涉及到光敏電阻、雨滴傳感器、熱敏電阻傳感器、濕敏電阻傳感器以及風機檢測，閾值設置包括光照閾值、雨滴閾值、溫度閾值以及濕度閾值，功能框圖如圖2所示。通過這種具體的項目式課題，讓學生能夠將理論知識和實踐相結合。在實踐的應用中，更能充分掌握理論知識。

圖2 智能晾衣架的功能框圖

（二）“教師和工程師”雙師資教學

授課教師理論知識雖然扎實，但仍缺乏企業項目實戰工作實踐經歷，對前沿技術及應用了解較少。而采用教師和工程師相結合的方法，學校教師主要負責理論知識教學，企業工程師承擔實驗教學、課程設計和畢業設計等實踐教學，互為輔助，互為支撐，讓理論和實踐相結合，實現實驗實踐教學效果大幅提升。學校教師把自己扎實的理論知識傳授給學生，讓學生能夠快速地掌握最基礎的理論知識。企業工程師通過自己實踐工作經驗，將理論知識應用到實踐中，以項目的形式開展實踐課程。

傳統的畢業設計課題一般都是由畢業指導老師給定，例如：“基于單片機的溫度報警系統設計”“基于單片機的溫濕度監測系統設計”“基于嵌入式的溫濕度檢測系統”“基于DSP的步進電機控制系統”“基于FPGA的數據采集系統設計”，該類畢業設計題目的核心控制器給定，然后學生根據題目進行相應的制作。而在企業，畢業設計的題目會更靈活，學生可以根據自己優勢，再結合企業現有的一些硬件平臺，自己給出畢業設計的題目，這樣可以大大提高畢業設計的完成度。例如：學生自己定一個題目“基于DSP的按摩椅制作”，對前端的數據采集可以使用單片機，也可以采用DSP、嵌入式或是FPGA，數據采集進入核心控制器后，對數據進行處理，輸出控制信號。按摩椅的控制系統分為傳感器數據采集、液晶顯示、電機控制、功能按鈕等幾個模塊。功能框圖如圖3所示。

圖3 基于DSP的按摩椅制作的功能框圖

（三）“校內課程和校外課程”雙課程學習

采用“校內課程+校外企業課程”雙課程學習，充分利用校企合作平臺，讓學生提前接觸企業課程，在實訓中，企業提供專業實訓技能的講解和實訓的環境。只有在有規劃的前提下，才能更進一步地提高校企合作水平，促進學生的全面發展。同時，解決人才供需失衡的現狀。校內課程主要是學校的老師教授課本上的基礎理論知識，學生在掌握了理論知識的基礎上，然后利用校企合作平臺，利用企業的相關設備完成實踐課程。傳感器的課程設計或是畢業設計都可以在企業完成，企業的工程師提供相應的指導，給出相應的題目或課題，也可以采用題目自擬的方式，讓實踐課程更靈活。有了企業平臺，學生更能與社會接軌，接觸到當前傳感器的應用領域，為后續更好地進入社會打下堅實基礎。

（四）考核評價

立足于素質教育和創新人才的培養，建立根據學生掌握的知識、獲得的能力和素質進行評價的體系，使得成績評價體系能多層次、多角度、全方位的考查學生對知識的掌握程度，使成績能更全面、真實地反映學生的知識和能力，并且反饋學生工程能力的不足和長處，輔助學生成長。基于“三雙培養”的傳感器課程教學模式的考核評價改變了傳統的評價體系，考核評價采用“雙評價”的考核機制，即校內評價與校外評價相結合（見圖4）。在校期間，主要由在校教師對學生的學習態度、理論知識、實作能力和創新能力等方面進行考查。在企期間，則由在企教師對學生的職業道德、工作態度、基礎知識、專業技能和整體素質等方面進行考核。

圖4 “雙評價”考核機制

通過采用“雙評價”的考核機制，強化校內教師與校外教師的互聯互動，在培養方案修訂、培養計劃制定、課程體系構建、論文選題等應用型人才全周期培養中，以項目合作為紐帶，最大限度地發揮團隊的協同指導作用［4］。

五、結語

目前，“三雙培養”的傳感器教學模式已應用于重慶城市科技學院傳感器技術這門課程。通過該教學模式，引入企業工程師直接參與課堂教學環節，讓學生更多的了解前沿技術及應用；采用雙課程學習，讓學生提前接觸企業課程，培養學生成為企業所需人才，緩解了高校對物聯網人才培養與企業人才需求脫節的矛盾。通過該教學模式，豐富了傳感器課程教學資源，建立完善的課程教學體系。同時，激發學生學習積極性、主動性，培養學生自主學習能力。