“全鏈條協(xié)同”傳感器應用技術課教學方法研究

韓志艷　王健

［摘 要］ “傳感器應用技術”課程是自動化相關專業(yè)大學三年級開設的專業(yè)必修課，其理論性、實踐性和應用性都很強。通過講述課程的定位及目標，總結(jié)出課程的三個教學痛點，針對三個教學痛點提出了“五個三——全鏈條協(xié)同”傳感器應用技術課程的教學方法。經(jīng)過幾年的實踐檢驗，此方法不僅解決了三個痛點問題，也提高了學生的綜合實踐能力、團隊合作能力，以及采用辯證法的思維解決實際問題的能力，培養(yǎng)了學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。教學有法，但無定法，希望通過教學創(chuàng)新為社會輸送更多更有用的人才，使祖國越來越強大。

［關鍵詞］ 傳感器；教學方法；實踐能力；自動化

［基金項目］ 2022年度教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目“模擬電子技術基礎課程教學探索與研究”（220504643183656）；2022年度遼寧省教育廳遼寧省普通本科教育教學改革項目“‘全鏈條協(xié)同模擬電子技術基礎課專創(chuàng)融合教學方法研究”（202210167625）；2021年度渤海大學研究生教學改革項目“研究生課堂教學效率提升的策略研究”（202129）；2022年度渤海大學本科生教學改革項目“‘三一四一式專創(chuàng)融合課程教學方法研究”（202224）

［作者簡介］ 韓志艷（1982—），女（蒙古族），內(nèi)蒙古赤峰人，博士，渤海大學控制科學與工程學院教授（通信作者），主要從事情感識別和傳感器應用技術研究；王 健（1982—），男，遼寧大連人，博士，渤海大學控制科學與工程學院副院長，副教授，主要從事故障診斷和電子技術研究。

［中圖分類號］ TP334.9［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）04-0136-04［收稿日期］ 2022-11-21

引言

“傳感器應用技術”課程內(nèi)容涉及面很廣，集電路基礎、數(shù)字電路、模擬電路、光學、機械、電磁學理論于一體，涉及物理、環(huán)境、電子、材料、地質(zhì)、化工、機械、核技術等方面，包括信息的獲取、信息的變換處理和信息的輸出等，是一門綜合的實踐性很強的學科。傳感器是能夠?qū)崿F(xiàn)信息采集的重要部件，人類通過感官感受外界信息，而機器則是通過傳感器感受外界信息。傳感器能將非電的信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后交由處理器進行處理傳輸利用。在日常生活中都在使用著各種各樣的傳感器，如電冰箱中的溫度傳感器、空調(diào)中的溫度和濕度傳感器、抽油煙機中的煤氣泄漏傳感器、照相機中的光傳感器等［1-3］。傳感器不僅給我們帶來了許多便利，也為人類的社會文明提供了更多更科學的物質(zhì)條件［4］。本文對“傳感器應用技術”課程的教學做研究如下。

一、課程的定位及目標

“傳感器應用技術”課程的定位是培養(yǎng)學生使用各類傳感器的技巧和能力，為智能儀器的設計和自動化控制技術的研究奠定堅實的基礎，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和應用能力。課程的定位決定著課程的知識目標，知識目標主要有七大教學模塊，分別是概述、電阻式傳感器、磁電式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器和光電式傳感器。每個教學模塊由各教學單元構(gòu)成，每個教學單元又包含若干個知識點。知識目標又影響著能力目標的實現(xiàn)，能力目標就是使學生能夠根據(jù)具體的實際問題合理地選用所需的傳感器，并對相應的轉(zhuǎn)換電路具有一定的分析和設計能力，學會團隊合作。能力目標又促進了價值目標的實現(xiàn)，提高學生分析問題和解決問題的能力。課程的定位和目標如圖1所示。

二、三個教學痛點

經(jīng)過多年的實踐教學總結(jié)，“傳感器應用技術”這門課主要有三個教學痛點，具體如下：（1）“傳感器應用技術”課程是一門集機械、光學、電磁學、電子電路理論于一體的交叉性較強的學科，相應的理論和課程案例更新速度快，如何掌握新的前沿理論和案例是本課程改革需要解決的首要問題［5-6］。（2）部分學生對電學及信號處理等相關知識的掌握不牢，造成在理論課授課過程中學生對某些問題不能徹底理解，影響對新知識的掌握。那么采用何種方式幫助學生來彌補知識上的欠缺呢？長期以來，“傳感器應用技術”課程只有40多個學時（包括實驗課學時），課程時間短而內(nèi)容多，想要獲得良好的教學效果，在課程進行前、課程進行中、課程結(jié)束后幾個環(huán)節(jié)如何設置教學內(nèi)容，是需要教師重點研究的問題［7-16］。（3）“傳感器應用技術”課程中蘊含著豐富的思政元素，但這些思政元素在課程內(nèi)容中并沒有直接體現(xiàn)出來，所以需要教師用心加以發(fā)掘、加工和利用，使學生在學習專業(yè)課程的過程中，既學習了專業(yè)知識，又培養(yǎng)了正確的世界觀、人生觀和價值觀，但如何將其挖掘出來并有機地融合到課程中去，也是一個教學痛點［17-24］。

三、“五個三——全鏈條協(xié)同”教學方法

根據(jù)課程目標及教學痛點，教學團隊設定了“五個三——全鏈條協(xié)同”的教學方法，分別是：突重點、顯學生、強能力、引卓越和重素質(zhì)。具體思路如圖2所示。

第一個“三”是突重點。主要針對課程內(nèi)容多時間少的問題，考慮將多數(shù)容易理解掌握的知識點放在微課及導學文檔中，由學生課前自行完成，同時針對部分學生基礎知識掌握不牢的情況，課前也會在QQ群發(fā)布相關微課視頻供學生進行復習鞏固，這樣在課上就可以把更多的時間和精力放在解決重點和難點的問題上。第二個“三”是顯學生。在課堂教學中，采用頭腦風暴式的、以學生為中心的互動教學方法，整個課程的講述并非由教師一人完成，而是由教師和學生共同探討完成。比如，可以采用教師提問、學生回答，教師質(zhì)疑、學生再回答，或者學生提問、學生回答，學生質(zhì)疑、教師補充等策略，不斷將問題細化深入，將學習的決定權(quán)由教師轉(zhuǎn)移給學生，提高學生的學習積極性。第三個“三”是強能力。注重對學生分析問題、解決問題的綜合能力的考核。比如，鼓勵學生申請大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目，參加傳感器智能設計大賽，增加期末課程設計環(huán)節(jié)，注重對學生在項目中的工作態(tài)度、動手操作能力、團隊合作精神及項目報告處理能力的考核，為今后工作奠定良好的基礎。而且在課程講授具體內(nèi)容前，先帶學生觀察工程中是如何使用這類傳感器的，效果如何，與之相關的實際應用項目都有哪些等，不但能夠激發(fā)學生的學習興趣，而且還提高了學習的自主性和實際的動手操作能力。第四個“三”是引卓越。引領拔尖學生進行研究性學習。比如，參加實際工程項目或教師科研項目等，讓學生體會所學知識的用處，發(fā)現(xiàn)還有哪些欠缺，反過來再深入學習——實踐——學習，形成良性循環(huán)。第五個“三”是重素質(zhì)。在課程教學中，教學團隊引入思政元素，使學生在學習知識的同時又培養(yǎng)了其正確的世界觀、人生觀和價值觀。比如，可以讓學生了解我國智能控制在傳感器技術方面的需求、已取得的成果，以及與國際先進技術的差距，鼓勵學生樹立奮起直追的意識。

結(jié)語

通過幾年的“五個三——全鏈條協(xié)同”教學改革方法的運行，我校自動化專業(yè)的“傳感器應用技術”課程教學效果有了顯著的提升，課程平均成績逐年呈遞增趨勢，學生無論是在學習興趣上還是在學習積極性上都有了明顯的改善，而且培養(yǎng)了學生的團隊協(xié)作能力，對優(yōu)秀復合創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有重要意義。有效實現(xiàn)了三個目標即知識目標、能力目標和價值目標的融合統(tǒng)一，建立了課堂生活與社會實踐能力的聯(lián)系，實現(xiàn)了學生在學中做、做中學的目標。

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Research on the Teaching Method of “Whole Chain Collaboration” Sensor Application

Technology Course

HAN Zhi-yan， WANG Jian

（College of Control Science and Engineering， Bohai University， Jinzhou， Liaoning 121013， China）

Abstract： Sensor Application Technology is a required course of automation related majors in junior college， which has characteristic of theory， practice and application. We first described the positioning and objectives of the course， then summarized the three teaching pain points of the course， and finally put forward the “whole chain collaboration” sensor application technology course teaching method. After several years of practice test， this method not only solves the three pain points problem， but also improves the students comprehensive practical ability， teamwork ability， the ability to solve practical problems with dialectic thinking， and cultivates the students correct world outlook， outlook on life and values， hoping to provide more and more useful talents for the society and make our motherland stronger and stronger.

Key words： sensor; teaching method; practical ability; automation