《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》案例教學(xué)模式思考

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摘要：對(duì)于自動(dòng)化、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)而言，《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程對(duì)不同的傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理、基本類型及應(yīng)用、參數(shù)和特性等內(nèi)容進(jìn)行了介紹，對(duì)檢測(cè)及控制有一定的指導(dǎo)作用。該文依托學(xué)院學(xué)科競賽及產(chǎn)教融合，對(duì)該課程的教學(xué)案例、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容進(jìn)行了改革。在取得一定教學(xué)效果的基礎(chǔ)上，促進(jìn)了學(xué)科競賽的發(fā)展和企業(yè)人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：學(xué)科競賽；《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》；教學(xué)改革；案例教學(xué)

近年來，世界各國對(duì)智能制造都高度重視，它代表了一個(gè)國家信息技術(shù)發(fā)展的綜合水平，而傳感器技術(shù)作為智能設(shè)備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是智能工廠的感官系統(tǒng)、信號(hào)獲取的重要入口，也是發(fā)展智能制造的基礎(chǔ)和核心。在高校教學(xué)中，《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程涉及理論性知識(shí)較多，實(shí)踐性強(qiáng)，要求學(xué)生具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備。通過課題組教師的授課經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行傳感器原理類的知識(shí)講解時(shí)，學(xué)生的積極性較低，互動(dòng)較少，而在講解傳感器應(yīng)用部分的內(nèi)容時(shí)學(xué)生興趣較高，分析具體原因：部分學(xué)生無法根據(jù)自己的知識(shí)積累去完成傳感器知識(shí)的學(xué)習(xí)，而在傳統(tǒng)的授課中，應(yīng)用類知識(shí)講述較少。特別是5G時(shí)代的到來，傳感器所發(fā)揮的功能極大[1]。《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》案例教學(xué)模式應(yīng)改變以往單一的模式，豐富其教學(xué)形式。所以針對(duì)此問題，該文對(duì)依托學(xué)科競賽和產(chǎn)教融合設(shè)計(jì)課程案例，通過嘗試改進(jìn)教學(xué)方法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性進(jìn)行了分析和研究，旨在彌補(bǔ)當(dāng)前教學(xué)中存在的不足之處，以達(dá)到提高學(xué)生綜合能力、并為社會(huì)提供先進(jìn)的創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。

1《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》教學(xué)情況

信息技術(shù)的日新月異加大了對(duì)傳感器技術(shù)的需求，它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中尤為重要的組成部分。《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程涉及理論知識(shí)較為豐富，在教學(xué)中教師若采用傳統(tǒng)的授課方法對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo)和講解不僅不利于學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)，而且學(xué)生無法將理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用相融合，很難真正意義上實(shí)現(xiàn)該課程的教學(xué)目標(biāo)，與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)差距也較大[2]。除此之外，當(dāng)前的教學(xué)模式還存在以下問題。1.1理論知識(shí)枯燥、學(xué)生積極性不高。《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程的理論知識(shí)涉及高等數(shù)學(xué)、電路、模電等課程的內(nèi)容，對(duì)于部分同學(xué)而言，由于基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，很難理解課程中的知識(shí)點(diǎn)。加上該課程涉及面廣泛，各節(jié)知識(shí)點(diǎn)之間缺乏連續(xù)性和整體性。因此在該課程基本原理的學(xué)習(xí)中感覺難度較大，且由于內(nèi)容較為枯燥，學(xué)習(xí)積極性不高。這就影響了教學(xué)整體效果。1.2驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)限制。學(xué)生的創(chuàng)新思維傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)授課主要是針對(duì)不同傳感器的應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證，所以學(xué)生往往被動(dòng)的根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書按照步驟操作，缺少發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程，因此雖然安排了實(shí)驗(yàn)課程，但是無法從根本上將學(xué)生學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行結(jié)合，也較難實(shí)現(xiàn)為企業(yè)輸送所需的應(yīng)用創(chuàng)新型人才的目的。1.3評(píng)價(jià)方式與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)脫離。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式主要是通過平時(shí)出勤、作業(yè)和期中期末考試的方式進(jìn)行，這種評(píng)價(jià)方式無法從客觀上評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)掌握能力，更沒有涉及對(duì)學(xué)生彼此間合作能力、挑戰(zhàn)創(chuàng)新能力、語言表達(dá)能力等方面的評(píng)價(jià)，而這些能力卻是當(dāng)今應(yīng)用型創(chuàng)新人才所必備的。當(dāng)前，在國家大力倡導(dǎo)高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的背景下，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)對(duì)學(xué)生提升個(gè)人職業(yè)素養(yǎng)和提高個(gè)人競爭力的重要性，而傳統(tǒng)教學(xué)模式雖然涉及實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，但是實(shí)驗(yàn)和理論二者缺乏溝通的橋梁，無法滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。因此對(duì)于應(yīng)用型高校一線教師而言，在教學(xué)中積極探索應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方式是必要的[3]。

2案例模式教學(xué)改革

為了順應(yīng)新時(shí)期教學(xué)改革的要求，以及達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，針對(duì)《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》在當(dāng)前教學(xué)過程中存在的問題，本次依托學(xué)科競賽為紐帶的案例教學(xué)模式探索主要涉及以下幾個(gè)方面。2.1以學(xué)科競賽及產(chǎn)教融合為依托的案例設(shè)計(jì)。該環(huán)節(jié)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況將課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)按等級(jí)分類歸納，將學(xué)科競賽及企業(yè)生產(chǎn)融入案例教學(xué)模式探索中。目前，本學(xué)院學(xué)生參與的學(xué)科競賽項(xiàng)目包括“西門子杯”智能制造挑戰(zhàn)賽，全國電子設(shè)計(jì)大賽，“博創(chuàng)杯”電設(shè)大賽、“恩智浦杯”智能汽車競賽等賽項(xiàng)，學(xué)科競賽活動(dòng)不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)實(shí)踐能力提升，而且可以有效培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。在以學(xué)科競賽為載體設(shè)計(jì)教學(xué)案例時(shí)，需要授課教師對(duì)各賽項(xiàng)的賽題、比賽情況等進(jìn)行預(yù)先調(diào)查分析，同時(shí)和各賽項(xiàng)負(fù)責(zé)教師對(duì)該賽項(xiàng)中學(xué)生存在的問題進(jìn)行討論，找到教與學(xué)的結(jié)合點(diǎn)，以便在案例設(shè)計(jì)時(shí)將問題融入進(jìn)去，在利用學(xué)科競賽推動(dòng)課程教學(xué)改革的同時(shí)也以教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)科競賽成績的提高，兩者相輔相成，相互促進(jìn)。在基于產(chǎn)教融合的案例設(shè)計(jì)方面，需要通過教師到企業(yè)鍛煉、與企業(yè)導(dǎo)師溝通等方式進(jìn)行，主要由企業(yè)導(dǎo)師對(duì)企業(yè)中存在的問題和具體的人才需求進(jìn)行歸納，以此為依據(jù)，授課教師根據(jù)自身授課經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行整理并設(shè)計(jì)合理的教學(xué)案例，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教學(xué)三者融合。以產(chǎn)教融合為載體設(shè)計(jì)的教學(xué)案例能夠讓學(xué)生對(duì)所學(xué)課程在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了解，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增加學(xué)習(xí)動(dòng)力。在教學(xué)改革中，案例設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是一個(gè)逐步積累的過程，需要教師在教學(xué)中能夠根據(jù)學(xué)生對(duì)案例的理解情況和案例相關(guān)任務(wù)的完成情況進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，為更好地進(jìn)行案例教學(xué)打下基礎(chǔ)。2.2案例教學(xué)過程實(shí)施。對(duì)于《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程而言，采用“以教師為中心”的灌輸式教學(xué)模式難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中較為被動(dòng)，缺少獨(dú)立思考問題的能力及自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，因此很難達(dá)到較好的教學(xué)效果。在本次教學(xué)改革中，課題組教師嘗試對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行了設(shè)計(jì)和改進(jìn)，針對(duì)不同類型的傳感器設(shè)計(jì)不同案例，同時(shí)將學(xué)生以分組的形式進(jìn)行案例任務(wù)的分配和案例相關(guān)資料的查閱，在進(jìn)行分組時(shí)，在確保每個(gè)學(xué)生能夠在各個(gè)方面的能力都得到訓(xùn)練和提升的前提下，采用交叉分組的形式，即在不同的案例中，讓學(xué)生參與到不同的組別中，既培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊(duì)精神，又能從完成案例的過程中挖掘每位學(xué)生的潛力。案例教學(xué)過程的實(shí)施引導(dǎo)學(xué)生積極地參與其中，這樣發(fā)揮了學(xué)生的主觀性，重要的是培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力。2.3線上輔助教學(xué)。由于《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程涉及的原理性內(nèi)容較多，而每位學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備情況不同，線上輔助教學(xué)環(huán)節(jié)要求教師提前通過調(diào)查問卷等形式對(duì)學(xué)生的課程預(yù)備知識(shí)掌握情況進(jìn)行了解，錄制微視頻在線上平臺(tái)對(duì)線下授課內(nèi)容涉及的理論知識(shí)進(jìn)行預(yù)先復(fù)習(xí)和講述，從而使得線下授課更有針對(duì)性，提高上課效率[4]。由于本次教學(xué)改革重點(diǎn)采用案例教學(xué)的方式，因此在進(jìn)行案例題目布置和案例方案驗(yàn)收及評(píng)價(jià)時(shí)，主要采用線上方式進(jìn)行；教師在進(jìn)行線下理論知識(shí)授課前提前在線上平臺(tái)相應(yīng)的案例題目、案例要求及所需的知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)設(shè)定案例方案提交時(shí)間，從而激勵(lì)學(xué)生課上認(rèn)真對(duì)相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)、課下對(duì)完成對(duì)案例所需知識(shí)和資料的學(xué)習(xí)和查閱，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行知識(shí)探索的動(dòng)力。2.4實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)改進(jìn)。在《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》理論教學(xué)基本完成后會(huì)安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式往往偏驗(yàn)證性，設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)較少，因此在本次教學(xué)改革中，對(duì)實(shí)驗(yàn)部分的內(nèi)容進(jìn)行了改進(jìn)，在保留部分驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加了綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，而由于綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)涉及與其他課程的交叉，需要課下查閱資料較多，因此往往采用小組形式進(jìn)行，將學(xué)生2-3人分成一個(gè)小組，實(shí)行組長負(fù)責(zé)制，負(fù)責(zé)本組成員任務(wù)分配、進(jìn)度監(jiān)管等內(nèi)容。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求同學(xué)們完成傳感器選擇、電路設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、曲線仿真等內(nèi)容，因?yàn)樾枰獙W(xué)生課下對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行調(diào)查并通過彼此配合才能在有限時(shí)間內(nèi)完成，因此對(duì)學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)合作能力、合理規(guī)劃時(shí)間能力及自學(xué)能力都提出了一定的要求，對(duì)各課程間知識(shí)的融合應(yīng)用能力的要求也較高[5]。2.5課程考核方式改革。傳統(tǒng)的《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程考核方式為實(shí)驗(yàn)10%，平時(shí)成績20%，期末成績70%，而期末考試涉及題型一般包含名詞解釋、計(jì)算題、選擇題等，很多同學(xué)為了能夠取得好的成績，往往進(jìn)行考前突擊學(xué)習(xí)，這種突擊式學(xué)習(xí)更多的是采用死記硬背的方式，且不談是否能夠取得好的成績，即使取得好的成績也無法客觀判斷學(xué)生掌握知識(shí)的能力。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到真實(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的目的。在本次教學(xué)改革中，對(duì)考核方式進(jìn)行了改革，改革后的評(píng)價(jià)方式包括案例評(píng)分（20%）、平時(shí)成績（15%），實(shí)驗(yàn)（15%），期末考試（50%）幾個(gè)部分，分別從“課程知識(shí)、創(chuàng)新能力、職業(yè)素養(yǎng)”三個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；其中案例評(píng)價(jià)方面，主要通過與企業(yè)導(dǎo)師合作，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)案例的完成情況，明確評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而更有針對(duì)性的改進(jìn)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量；針對(duì)實(shí)驗(yàn)部分的評(píng)價(jià)，除了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的評(píng)分外重點(diǎn)增加了綜合實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過組內(nèi)評(píng)分和小組間評(píng)分的形式對(duì)每個(gè)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)的完成情況、團(tuán)隊(duì)合作情況進(jìn)行評(píng)價(jià)；在期末考試題型的安排上，增加設(shè)計(jì)類題目及傳感器技術(shù)應(yīng)用類題目的占分比例，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力[6]；通過對(duì)以上內(nèi)容的考核在一定程度上實(shí)現(xiàn)多方面評(píng)價(jià)學(xué)生傳感器知識(shí)應(yīng)用能力的目標(biāo)。

3結(jié)論

傳感器作為智能制造的核心，對(duì)當(dāng)前我國大力發(fā)展智能制造起著舉足輕重的作用。本文針對(duì)如何以學(xué)科競賽和產(chǎn)教融合為紐帶進(jìn)行《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程的教學(xué)改革進(jìn)行了介紹，分別從案例設(shè)計(jì)、案例教學(xué)實(shí)施過程、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、線上輔助教學(xué)和教學(xué)效果評(píng)價(jià)幾個(gè)方面進(jìn)行了說明，此次改革的目的在于使學(xué)生在了解傳感器基本原理的基礎(chǔ)上，能夠綜合應(yīng)用其他課程知識(shí)進(jìn)行檢測(cè)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和綜合運(yùn)用知識(shí)能力的同時(shí)也為應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)打下了基礎(chǔ)。

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作者:常文慧 白彥霞 單位:燕京理工學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院