《传感器技术与应用》案例教学模式思考

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摘要：对于自动化、机器人、物联网专业而言，《传感器技术与应用》是一门非常重要的专业基础课程，该课程对不同的传感器结构及工作原理、基本类型及应用、参数和特性等内容进行了介绍，对检测及控制有一定的指导作用。该文依托学院学科竞赛及产教融合，对该课程的教学案例、教学方法、评价标准等内容进行了改革。在取得一定教学效果的基础上，促进了学科竞赛的发展和企业人才的培养。

关键词：学科竞赛；《传感器技术与应用》；教学改革；案例教学

近年来，世界各国对智能制造都高度重视，它代表了一个国家信息技术发展的综合水平，而传感器技术作为智能设备的关键环节，是智能工厂的感官系统、信号获取的重要入口，也是发展智能制造的基础和核心。在高校教学中，《传感器技术与应用》课程涉及理论性知识较多，实践性强，要求学生具有一定的专业基础知识储备。通过课题组教师的授课经验发现，在进行传感器原理类的知识讲解时，学生的积极性较低，互动较少，而在讲解传感器应用部分的内容时学生兴趣较高，分析具体原因：部分学生无法根据自己的知识积累去完成传感器知识的学习，而在传统的授课中，应用类知识讲述较少。特别是5G时代的到来，传感器所发挥的功能极大[1]。《传感器技术与应用》案例教学模式应改变以往单一的模式，丰富其教学形式。所以针对此问题，该文对依托学科竞赛和产教融合设计课程案例，通过尝试改进教学方法调动学生学习的主动性和积极性进行了分析和研究，旨在弥补当前教学中存在的不足之处，以达到提高学生综合能力、并为社会提供先进的创新型人才的目标。

1《传感器技术与应用》教学情况

信息技术的日新月异加大了对传感器技术的需求，它是现代科学技术领域中尤为重要的组成部分。《传感器技术与应用》课程涉及理论知识较为丰富，在教学中教师若采用传统的授课方法对理论知识进行推导和讲解不仅不利于学生对课程的学习，而且学生无法将理论知识和实践应用相融合，很难真正意义上实现该课程的教学目标，与应用型人才培养的目标差距也较大[2]。除此之外，当前的教学模式还存在以下问题。1.1理论知识枯燥、学生积极性不高。《传感器技术与应用》课程的理论知识涉及高等数学、电路、模电等课程的内容，对于部分同学而言，由于基础不够扎实，很难理解课程中的知识点。加上该课程涉及面广泛，各节知识点之间缺乏连续性和整体性。因此在该课程基本原理的学习中感觉难度较大，且由于内容较为枯燥，学习积极性不高。这就影响了教学整体效果。1.2验证型实验限制。学生的创新思维传统的实验授课主要是针对不同传感器的应用进行验证，所以学生往往被动的根据实验指导书按照步骤操作，缺少发现问题和解决问题的过程，因此虽然安排了实验课程，但是无法从根本上将学生学到的理论知识和实践应用进行结合，也较难实现为企业输送所需的应用创新型人才的目的。1.3评价方式与应用型人才培养目标脱离。传统评价方式主要是通过平时出勤、作业和期中期末考试的方式进行，这种评价方式无法从客观上评价学生的知识掌握能力，更没有涉及对学生彼此间合作能力、挑战创新能力、语言表达能力等方面的评价，而这些能力却是当今应用型创新人才所必备的。当前，在国家大力倡导高校应用型人才培养的背景下，人们越来越意识到应用型人才培养对学生提升个人职业素养和提高个人竞争力的重要性，而传统教学模式虽然涉及实验教学环节，但是实验和理论二者缺乏沟通的桥梁，无法满足应用型人才的培养目标。因此对于应用型高校一线教师而言，在教学中积极探索应用型人才的培养方式是必要的[3]。

2案例模式教学改革

为了顺应新时期教学改革的要求，以及达到培养应用型人才的目标，针对《传感器技术与应用》在当前教学过程中存在的问题，本次依托学科竞赛为纽带的案例教学模式探索主要涉及以下几个方面。2.1以学科竞赛及产教融合为依托的案例设计。该环节根据学生的学习情况将课程的重点和难点按等级分类归纳，将学科竞赛及企业生产融入案例教学模式探索中。目前，本学院学生参与的学科竞赛项目包括“西门子杯”智能制造挑战赛，全国电子设计大赛，“博创杯”电设大赛、“恩智浦杯”智能汽车竞赛等赛项，学科竞赛活动不仅可以激发学生的学习兴趣，促进实践能力提升，而且可以有效培养和锻炼学生的创新意识和创新能力。在以学科竞赛为载体设计教学案例时，需要授课教师对各赛项的赛题、比赛情况等进行预先调查分析，同时和各赛项负责教师对该赛项中学生存在的问题进行讨论，找到教与学的结合点，以便在案例设计时将问题融入进去，在利用学科竞赛推动课程教学改革的同时也以教学改革促进学科竞赛成绩的提高，两者相辅相成，相互促进。在基于产教融合的案例设计方面，需要通过教师到企业锻炼、与企业导师沟通等方式进行，主要由企业导师对企业中存在的问题和具体的人才需求进行归纳，以此为依据，授课教师根据自身授课经验和学生的学习情况对相关问题进行整理并设计合理的教学案例，从而实现产教学三者融合。以产教融合为载体设计的教学案例能够让学生对所学课程在企业生产中的应用进行了解，从而提高学生学习的主动性，增加学习动力。在教学改革中，案例设计环节是一个逐步积累的过程，需要教师在教学中能够根据学生对案例的理解情况和案例相关任务的完成情况进行调整和改进，为更好地进行案例教学打下基础。2.2案例教学过程实施。对于《传感器技术与应用》课程而言，采用“以教师为中心”的灌输式教学模式难以调动学生的学习兴趣，学生在学习知识的过程中较为被动，缺少独立思考问题的能力及自主学习的动力，因此很难达到较好的教学效果。在本次教学改革中，课题组教师尝试对教学过程进行了设计和改进，针对不同类型的传感器设计不同案例，同时将学生以分组的形式进行案例任务的分配和案例相关资料的查阅，在进行分组时，在确保每个学生能够在各个方面的能力都得到训练和提升的前提下，采用交叉分组的形式，即在不同的案例中，让学生参与到不同的组别中，既培养学生的沟通能力和团队精神，又能从完成案例的过程中挖掘每位学生的潜力。案例教学过程的实施引导学生积极地参与其中，这样发挥了学生的主观性，重要的是培养了学生解决问题的能力。2.3线上辅助教学。由于《传感器技术与应用》课程涉及的原理性内容较多，而每位学生的知识储备情况不同，线上辅助教学环节要求教师提前通过调查问卷等形式对学生的课程预备知识掌握情况进行了解，录制微视频在线上平台对线下授课内容涉及的理论知识进行预先复习和讲述，从而使得线下授课更有针对性，提高上课效率[4]。由于本次教学改革重点采用案例教学的方式，因此在进行案例题目布置和案例方案验收及评价时，主要采用线上方式进行；教师在进行线下理论知识授课前提前在线上平台相应的案例题目、案例要求及所需的知识储备，同时设定案例方案提交时间，从而激励学生课上认真对相关理论知识进行学习、课下对完成对案例所需知识和资料的学习和查阅，增强学生主动进行知识探索的动力。2.4实验环节改进。在《传感器技术与应用》理论教学基本完成后会安排实验教学，传统实验教学的形式往往偏验证性，设计类实验较少，因此在本次教学改革中，对实验部分的内容进行了改进，在保留部分验证型实验的基础上，增加了综合实验内容的设计，而由于综合设计实验涉及与其他课程的交叉，需要课下查阅资料较多，因此往往采用小组形式进行，将学生2-3人分成一个小组，实行组长负责制，负责本组成员任务分配、进度监管等内容。综合设计实验要求同学们完成传感器选择、电路设计、信号处理、曲线仿真等内容，因为需要学生课下对相关知识进行调查并通过彼此配合才能在有限时间内完成，因此对学生们的团队合作能力、合理规划时间能力及自学能力都提出了一定的要求，对各课程间知识的融合应用能力的要求也较高[5]。2.5课程考核方式改革。传统的《传感器技术与应用》课程考核方式为实验10%，平时成绩20%，期末成绩70%，而期末考试涉及题型一般包含名词解释、计算题、选择题等，很多同学为了能够取得好的成绩，往往进行考前突击学习，这种突击式学习更多的是采用死记硬背的方式，且不谈是否能够取得好的成绩，即使取得好的成绩也无法客观判断学生掌握知识的能力。为了激发学生学习积极性，达到真实评价学生学习效果的目的。在本次教学改革中，对考核方式进行了改革，改革后的评价方式包括案例评分（20%）、平时成绩（15%），实验（15%），期末考试（50%）几个部分，分别从“课程知识、创新能力、职业素养”三个方面进行综合评价；其中案例评价方面，主要通过与企业导师合作，评价学生对案例的完成情况，明确评价标准，从而更有针对性的改进教学，提高教学质量；针对实验部分的评价，除了传统实验的评分外重点增加了综合实验的评价标准，通过组内评分和小组间评分的形式对每个学生综合实验的完成情况、团队合作情况进行评价；在期末考试题型的安排上，增加设计类题目及传感器技术应用类题目的占分比例，重点考查学生对知识的应用能力[6]；通过对以上内容的考核在一定程度上实现多方面评价学生传感器知识应用能力的目标。

3结论

传感器作为智能制造的核心，对当前我国大力发展智能制造起着举足轻重的作用。本文针对如何以学科竞赛和产教融合为纽带进行《传感器技术与应用》课程的教学改革进行了介绍，分别从案例设计、案例教学实施过程、实验教学改革、线上辅助教学和教学效果评价几个方面进行了说明，此次改革的目的在于使学生在了解传感器基本原理的基础上，能够综合应用其他课程知识进行检测系统及控制系统的设计，在提高学生学习能力和综合运用知识能力的同时也为应用型创新人才培养打下了基础。

参考文献

[1]洪琴.应用型本科高校物联网工程专业传感器课程教学改革初探[J].当代教育实践与教学研究,2017(3):156.

[2]关宏强.高校传感器与检测技术教学改革研究[J].科技经济导刊,2020,28(4):162.

[3]彭学勤.新技术背景下“传感器技术与应用”课程教学创新[J].河南教育(职成教),2020(Z1):50-52.

[4]祝开艳,吴晓雪,梁策,等.基于混合式教学的“传感器原理与应用”课程教学研究[J].教育教学论坛,2020(24):267-268.

[5]陈敏.运用多种教学方法,提高传感器教学有效性[J].科教文汇(中旬刊),2017(4):88-89.

[6]陶铭,曲超,洪小宇.“新工科”背景下物联网工程专业人才培养方案探索[J].现代计算机(专业版),2017(21):39-43.

作者:常文慧 白彦霞 单位:燕京理工学院信息科学与技术学院