“傳感器原理與應用”課程教學改革初探

李 怡，張力寧，馮永亮，雷偉軍

（西安文理學院 信息工程學院，陜西 西安 710065）

0 引 言

西安文理學院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是陜西省一流建設專業(yè)，同為西安市一流建設專業(yè)，“傳感器原理與應用”為其核心專業(yè)課，同時也是電子信息工程、智能感知等工科專業(yè)的重要專業(yè)基礎課之一。學習該課程不僅需要較多的前授課程知識，如高等數(shù)學、大學物理、模擬電子線路基礎等，還會對后續(xù)嵌入式系統(tǒng)及應用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術、物聯(lián)網(wǎng)項目綜合規(guī)劃等相關專業(yè)課程起到支撐作用[1-5]。同時，其中涉及的傳感器知識也是學生參加物聯(lián)網(wǎng)設計大賽、中國大學生計算機設計大賽以及開展大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃和畢業(yè)設計實踐時不可或缺的[6-7]。

在“新工科”建設背景下[8]，結合學校“堅持地方性、應用型、開放式，建設特色鮮明的高水平城市大學”的辦學定位，本課程教學重點突出應用性，針對課程教學中存在的一些痛點問題，融合多種教學模式，創(chuàng)新實驗方式，深挖課程思政，建成多元考核評價體系，以期全面提升學生的學習效果。

1 教學痛點問題剖析

“傳感器原理與應用”課程教學過程中，影響學生學習效果、制約學生全面發(fā)展的痛點問題主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）教學內容繁雜、抽象，教學活動缺少系統(tǒng)性設計，考核方式單一，沒有激發(fā)學生學習積極性，未能達到培養(yǎng)學生自主學習的目的

“傳感器原理與應用”課程總學時為48課時，其中36課時為理論課時，12課時為實驗課時。課程中的傳感器原理推導不僅需要用到高數(shù)相關知識，還涉及大學物理中的電學、電磁學、光學等知識以及模擬電子線路基礎課程中的二極管、三極管等工作原理。對于應用型大學的學生而言，課程中理論部分的內容如果單純依靠教師線下教學講授以及單一的考核方式，難以吸引學生注意力，學生在課堂上對課程的興趣和參與度不高。

（2）學生實踐創(chuàng)新能力不夠強，解決實際系統(tǒng)中傳感器應用問題的能力不足

“傳感器原理與應用”課程實驗應用實驗箱，多為針對某一個或兩個傳感器性能的驗證性實驗，學生根據(jù)實驗指導書上的步驟即可完成實驗。在學科競賽、畢業(yè)設計中，需要學生根據(jù)具體的應用場景選擇合適的傳感器，并在實踐中運用知識分析和解決問題，然而學生在這方面的實踐創(chuàng)新能力不足。

（3）價值引領與知識傳遞和能力培養(yǎng)之間存在脫節(jié)

由于“傳感器原理與應用”理論內容繁多，如果采取全線下課堂講授，則課時緊湊，課堂上思政育人時間就不足，缺乏對學生進行價值觀的引導，部分學生缺乏專業(yè)自信和責任擔當。

2 課程教學的創(chuàng)新思路及舉措

我們秉承以學生為中心、問題導向、持續(xù)改進的教學理念，遵循新工科“學、思、踐、悟”的教學策略，采用更新整合教學內容、線上線下混合式教學模式、創(chuàng)新實驗方式、深挖課程思政、構建多元考核評價體系等創(chuàng)新舉措，以期解決教學中的以上痛點問題。

（1）整合、更新教學內容，不斷進行課程資源建設。對課程內容進行梳理、重構，增加新技術。教師在教學過程中要及時關注國內科研動態(tài)，將領域的前沿內容引入課程，如將無袖帶血壓測量方法、納米傳感器等技術融入“新型傳感器”章節(jié)內容的教學中[9]。同時，關注國內熱點問題，聯(lián)系課程中學到的傳感器知識，啟發(fā)學生思考傳感器的應用，如降雨量過大引發(fā)的隧道積水、電梯按鍵的及時消殺等現(xiàn)實問題，讓學生思考運用何種傳感器來解決上述問題，以達到學以致用的目的。

課程建設方面，梳理“傳感器原理與應用”課程近40個重點知識，并錄制微課視頻、編寫導學案（明確學習目標及學習內容）、建設線上題庫，學生可通過視頻資源、課后測驗、討論、考試等形式全方位完成理論知識的學習。

（2）采用混合式教學模式，運用多種教學方法，組織多種教學活動，增強學生學習興趣與課程參與度。通過課前推送導學案、微課視頻、課前預習作業(yè)等資源，讓學生預先學習微課視頻、完成預習作業(yè)，歸納自己遇到的問題，帶著問題走進線下的課堂學習。課堂上，注重培養(yǎng)思維和實踐創(chuàng)新能力，采用多種教學方法組織教學活動，如CBL、PBL、TBL、生導生演、啟發(fā)式、實踐式等教學法，讓學生“動”起來，提高學習興趣、積極參與課堂，進行師生互動、生生互動，解決學生參與度不高、缺乏學習興趣的問題。課下，讓學生完成不同層次的多種形式作業(yè)（習題及拓展分組報告）。

（3）實踐教學方面，堅持“以應用為導向”，增設綜合性、設計性實驗，采用“虛實結合”的實驗方式，以增強學生實踐創(chuàng)新能力和崗位勝任能力。以應用為導向，落實校企合作共同育人的“多混合”形式，將企業(yè)內相關的傳感器技術案例等放在“智慧樹”平臺供學生學習，同時結合公司傳感器應用方面的實際案例，增加綜合性、設計性實驗。采用“虛實結合”的實驗方式，利用物聯(lián)網(wǎng)領域的傳感器虛擬軟件進行智能家居、智慧農(nóng)業(yè)、智能交通等行業(yè)中的傳感器應用模擬，并在物聯(lián)網(wǎng)應用綜合實驗室開展具體的傳感器應用實驗。此外，還可結合教師科研、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、學科競賽等，增設設計性實驗內容，以全方位提高學生的實踐能力。

（4）深度挖掘課程的思政案例。結合“傳感器原理與應用”課程的內容與特點，我們深挖課程思政，引入思政案例，課程育人與思政育人并重。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)中的重要傳感設備，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等方向的國家重大戰(zhàn)略實施的基礎，因此國家注重傳感器產(chǎn)品的國產(chǎn)化，對于提高我國科技水平、保障國家基礎信息安全意義非凡。由此，在授課中，要引入課程思政內容，培養(yǎng)學生的使命感和專業(yè)自豪感，使學生成為有擔當?shù)纳鐣髁x建設者。

（5）建成多元考核評價體系[10]，學生的最終成績由線上、線下以及筆試成績組成。其中，線上成績占22%，線下課堂成績占18%，期末考試成績占60%。秉承以學生為中心的原則，構建了基于知識目標、能力目標、價值目標的過程性考核評價體系，將課程目標和學生畢業(yè)要求達成作為考核的主要依據(jù)，綜合評價學生分析問題和解決問題的能力。分別從線上、線下以及期末考試三方面對學生進行全面考核，同時根據(jù)過程性考核的實施效果，對學生在學習過程中暴露出的問題與不足進行及時總結、改進，不斷提升教學效果，助力課程目標的達成。其中，線上綜合評價主要包括視頻學習進度，作業(yè)測驗，線上討論、交流、發(fā)帖等；由線上平臺實時記錄學生行為數(shù)據(jù)，設置各項目活動權值，由平臺自動統(tǒng)計并給出成績。線下評價主要包括課堂出勤、討論交流、發(fā)言及實驗報告、網(wǎng)絡方案、成果展示等。期末考試成績?yōu)殚]卷筆試成績。

3 結 語

本課程的整套改革方案已在本校2019級物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生中完成一輪運行，且仍在不斷更新微課視頻、試題庫。實踐表明，通過以上課程教學改革舉措，增加了學生的學習興趣，調動了學生的學習積極性，可以更好地促進學生全面發(fā)展，落實立德樹人。