基于傳感器的《垃圾分類檢測裝置的設計與制作》教學實施報告

陳娟 方堃 姚衛

摘要：《傳感器應用綜合實訓》作為專業核心課程《傳感器技術及應用》的配套實訓課程，是電子技術應用專業的核心實訓課程。本項目為《垃圾分類檢測裝置的設計與制作》，通過“定（方案）、理（思路）、仿（電路）、識（元件）、焊（電路）、調（電路）、驗（電路）、評（作品）”八個步驟進行傳感器應用設計的綜合訓練，從而培育學生的創新思維能力、強化學生的職業素養、培養學生的綜合設計能力。

關鍵詞：傳感器;教學策略;教學實施報告

中圖分類號：TP368? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）18-0108-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 教學整體設計

1.1 內容分析

《傳感器應用綜合實訓》分為《火災報警測量裝置的設計與制作》《垃圾分類檢測裝置的設計與制作》兩個項目。《垃圾分類檢測裝置的設計與制作》由六個模塊組成，分別為“腦洞大開——方案選擇確定（2課時）”“守株待兔——垃圾入鄉檢測（3課時）”“金石為開——廢舊電池識別（3課時）”“光可鑒物——塑料袋識別（3課時）”“蜻蜓點水——香蕉皮檢測（3課時）”“止于至善——產品展示評價（2課時）”;讓學生通過查閱資料、制定設計方案、對電路進行仿真、焊接、調試、可靠性測試，到統一裝配，最終實現項目任務，以便更好地對接就業崗位，正是學生進行傳感器綜合實訓的最終目標。

1.2 教學目標設計

依據電子技術應用專業的課程標準、崗位要求、對接“傳感網應用開發”職業技能等級證書初級標準，確定該項目單元的三維目標[1]：

知識目標：①掌握項目方案設計的方法;②掌握產品的焊接和調試方法。

能力目標：①能自主設計合理的方案;②能正確實現電路功能;③能使作品產品化。

素質目標：①具備創新精神;②具備一絲不茍的工匠精神;③樹立環保節能意識。

1.3 學情分析

本項目學習之前，通過對待授課全體學生進行調研與學習測試，根據傳感器理論知識測試、項目一中各電路的調試情況、學生最喜歡的學習方式和傳感器實訓困境調查數據統計情況，將學情分析總結如表1所示[2-3]：

1.4 重點難點

依據學情分析，結合教學目標，確定項目教學重點和難點（表2）。

1.5 教學策略設計

針對教學的重點和難點，制定以下教學策略：

1）建設結構化教學團隊

本項目采用“雙導師”制，即校內教師和企業導師相互合作、共同指導，并且選拔優秀的學生作為學生助教，構成“校內導師—企業導師—學生助教”三者共同協作的一體化教學，為學生順利完成項目任務保駕護航。

2）教法設計

本項目以真實需求為載體，基于行動導向理論，進行項目化教學，以建構主義學習理論為基礎，采用任務驅動教學方法，基于學生的學情，教師課堂引導啟發，通過示范操作、小組討論、仿真模擬等方法突出重點，化解難點[4]。

3）資源和環境設計

本項目使用多種教學環境，依托立體化教學資源和多樣化技術手段，包含活頁式教材、課件、微課視頻、動畫、試題庫等，為學生的學習提供需要。

（1）云班課平臺

教學團隊在云班課平臺上建設了《傳感器應用及綜合實訓》課程，并已經運用到實際教學中。該平臺能實現老師與學生之間的即時互動、資源推送和作業任務布置以及完整的學習行為記錄，實現對學生學習的過程性考核。課程中還擁有豐富的學習資料，在滿足教學的同時，也完全可以滿足學生自主學習的需要。

（2）動畫、視頻、微課等信息化教學資源

教學團隊為學生提供了多樣化的教學資源。動畫、視頻、微課等信息化教學資源化解了教學中的抽象知識;學生在實踐操作時，通過掃描二維碼就能觀看相應操作方法的微課視頻，不僅為學生的學習打破了時間和空間上的限制，而且為學生反復訓練技能提供了保障。

（3）多種教學、實訓教室和企業可靠性檢測中心

學校建成的傳感器實驗室、焊接實訓室、智慧教室以及校內合作企業的可靠性檢測中心為課程順利開展理論、實訓教學等提供保障。

4）教學評價設計

（1）構建多方評價機制

評價主體除了教師評價、小組自評和小組互評以外，在能力目標中引入企業導師的評價。素質目標評價環節引入了項目的委托方后勤處老師的評價，有利于促進學生個性化的發展，把育人目標落到實處。

（2）建立及時可測評價體系

建立了及時可測的評價體系，便于對教學策略進行調整。評價體系主要利用云班課平臺采集包括測試成績在內的基礎數據，問卷星采集調研評價數據，教師及時對學生的操作技能等打分并輸入到平臺，在此過程中注重增量評價。多樣化的評價手段相結合方式，使得數據采集及時有效。

2 教學實施過程

2.1 實施主線

本項目的教學設計來源于學校后勤處的委托，傳感器應用綜合實訓教學團隊的教師與企業導師共同制定任務并優化任務，確定用傳感器實現“垃圾入箱檢測”“廢舊電池識別”“塑料袋識別”和“香蕉皮檢測”四種功能。根據方案的制定，涉及紅外傳感器、超聲波傳感器、電感傳感器、電容傳感器和光敏傳感器等常用的傳感器電路。對接傳感網應用開發職業技能要求，教學過程中利用幾種傳感器的綜合應用突出學生電路分析、電路焊接與調試等核心能力的培養，“定（方案）、理（思路）、仿（電路）、識（元件）、焊（電路）、調（電路）、驗（電路）、評（作品）”八個步驟循序漸進地達成了三維教學目標。教學過程以垃圾分類的環保意識為引領，并適時融入團隊精神、職業精神、創新精神及勞動精神等育人元素，實現了思政育人與專業引領同向同行，提升學生職業素養并促進學生全面成長[5]。

從方案制定、電路的仿真、焊接、調試、可靠性測試，到最后裝配和展示，整個教學不僅關注過程、更注重對學生的傳感器應用能力的培養，將知識傳授與價值引領有機貫穿在了整個教學全過程當中，環環相扣，循序漸進，達成育人目標。

2.2 實施案例

本項目圍繞《智垃圾分類裝置的設計與制作》進行，從學生認知角度出發，在項目驅動法教學理念的指導下，分為六個任務開展教學（16課時）：

以任務三《金石為開——廢舊電池識別》的教學實施過程為例進行教學實施過程的闡述。

1）根據第一個任務中制定的方案，六個小組分別匯報任務具體功能和分工情況，教師總結指導。

2）為了驗證電路的合理性，各小組采用Proteus軟件仿真調試電路。小組成員自行查閱傳感器模塊資料，并按照規范要求焊接電路，企業導師視頻指導、教師點評，采用練習法提升核心技能。

3）各小組自行學習電路調試方法的資料，對電路進行調試，教師進行共性示范、個性指導，并且根據企業標準驗收電路。在理解電路原理的基礎上實現技能的提升。各小組完成基本電路的調試任務后，可以完成拓展任務——對電路進行個性化的改進，通過分層任務，實現因材施教，提升教學效果。

4） 學生對電路進行可靠性測試，以達到實際應用的要求。學生整理完善生產文件，培養職業素養。

3 學習效果

3.1 知識達成度全面增強

貼合學情的教學設計能激發內生學習動力，使得學習效果更佳。課程重點通過多種技術手段的有機融合，得到有效化解，通過本綜合項目的實施，學習成績呈現穩定增長。

3.2 三大核心能力大幅提高

三大核心能力即方案分析設計能力、電路焊接調試能力、產品化能力，通過綜合項目的實施得到了大幅提升，學生能夠進行自主分析、焊接與調試電路，從而完成項目任務。

3.3 核心素養有效落實深化

教學結束后通過問卷調查的形式，對學生的創新精神、職業素養和環保意識三大核心素養進行了統計，由統計數據可以看出，學生的素養得到極大的深化提升。

4 特色創新

4.1 學習環境多樣化

為了保障學生高效學習、更好地提升職業技能、感受職業精神，本項目使用了智慧教室、焊接實驗室、傳感器實驗室和校內企業可靠性檢測中心等多種教學環境。

4.2 教學團隊結構化

采用“雙導師”制，企業導師全程配合校內教師對學生進行指導、點評與考核。同時選拔優秀的學生作為學生助教，使得教學團隊結構化，提升教學效果。

4.3 教學過程項目化

以垃圾分類裝置的設計與制作為項目載體，通過方案制定、焊接并調試電路、對電路進行可靠性測試并改進，以及作品展示等步驟，強化學生規范操作意識、產品意識并提升職業素養;在競爭與合作中培養學生創新精神;樹立了學生保護環境、尊重勞動者的意識，同時也培養了學生一絲不茍的工匠精神。

4.4 教學評價個性化

本項目設計了知識、能力、素質三維評價體系，以凸顯對傳感器的調試方法、傳感器應用分析設計能力以及職業素養等方面的評價。評價主體多元化，包含教師評價、小組自評、小組互評、企業導師的評價以及項目委托方——后勤處老師的評價。評價數據主要來源于云班課和問卷星等平臺，采集的數據客觀、有效、實時，并且教師在整個教學過程中關注增量評價。本項目的教學過程中，通過及時、有效、可測的多元考核評價方式全方位促進學生的發展。

5 教學反思與改進

反思1：個別小組的電路焊接工藝和產品化還有一定差距。

改進措施1：課上校內老師和企業導師示范指導，課后學生助教一對一輔導練習焊接、裝配技能，提高產品化質量。

反思2：作品匯報環節，因學生表達能力不夠，導致互評分偏低。

改進措施2：一方面強化學生對專業術語表達的準確性，提升匯報能力;另一方面督促學生要全面客觀地評價同學的作品。

6 結論

通過《垃圾分類檢測裝置的設計與制作》項目的完成，學生熟練掌握了方案設計、電路調試及產品化的方法，有效達成了三大教學目標。教師可以進一步地利用網絡資源，捕捉行業動向，吸收新技術，補充完善活頁式教材，從而提高教學質量，提高學生就業競爭力，培養出更具創新性的應用型人才。

參考文獻：

[1] 沈慶賀. 淺談中職學校教學能力大賽中的教學實施報告撰寫[J].中國培訓， 2020（10）： 31-32.

[2] 劉春艷，楊琨. 如何通過教學信息化提升中職教師的教學能力[J].電腦知識與技術， 2021（6）： 136-138，147.

[3] 張競波. 基于“練學思拓”能力訓練模式的課程教學實施報告[J].電腦知識與技術， 2019（10）： 120-121，124.

[4] 周敏，陳世國，劉萬松. 基于任務驅動教學法的教學設計研究——以中職學校的“C 語言程序設計課程教學”為例[J].職業， 2021（6）： 62-63.

[5] 牛彩雯，張 冉. 翻轉課堂教學模式在高職《傳感器與檢測技術》課程中的應用[J].工業技術與職業教育， 2015（9）：46-48.

【通聯編輯：李雅琪】