《传感器与自动检测技术》的项目驱动法研究

2014-09-18刘贵云

教育教学论坛 2014年36期

关键词：自动检测科研项目驱动

刘贵云

（广州大学机械与电气工程学院，广东广州 510006）

《传感器与自动检测技术》的项目驱动法研究

刘贵云

（广州大学机械与电气工程学院，广东广州 510006）

传感器与自动检测技术是自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等电气信息类专业的主干课程，传统教学方式比较注重于理论知识的教学，忽略了实践应用能力的培养。针对此问题，本文借鉴欧美国家研究型大学的教学法，在传感器与自动检测技术课程上进行以教师科研项目为中心的教学方式，将科研成果引入教学环节中。实践证明，教师和学生都在项目驱动的传感器与自动检测技术课程教学过程中有明显的收获。

传感器与自动检测技术；教学方式；项目驱动

传感器与自动检测技术是自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等电气信息类专业的主干课程，它在工业自动化、军事国防、家用电器、医疗卫生等各领域都有着广泛应用。在现代化的企业、科研机构及高等院校，科技人员和教师会经常遇到大量复杂的测量及检测工作，若对所使用传感器的转换基本原理、各种物理量的实验设计和数据分析等缺乏基本的理论和实验技能，就无法胜任企业工作和教学工作。教学和科研是研究型大学至关重要的两个重要方面，两者相辅相成且相互促进。教师只有在科研创造性活动中取得了研究成果，才能作为真正的知识传授给学生，也只有这种教学才是真正的大学教学[1]。而国内，众多大学的教学模式为教师授课、学生被动听课和被动完成课后作业与实验。然而，这种教学方法不利于充分激励学生学习的主动性，不利于发挥学生的想象力和创造力，无法适应当前学生学习与社会发展的迫切需求。传统上，传感器与自动检测技术课程，可按照传感器、检测技术和智能检测系统模块，将整个课程学习内容划分为传感技术基础、各类传感器的原理及应用、各类检测技术和信号处理技术、智能检测系统等。其课程内容包括传感技术概述、传感器的基本特性、各种类型的传感器工作原理与应用（主要包括应变式、电感式、电容式、压电式、磁电式、热电式和光电式等），传感器的标定方法等；检测技术主要包括参数检测与估计的一般原理、检测仪器接口与总线技术、虚拟仪器、微弱信号检测方法、抗干扰技术、测量信号处理与信息融合方法等；智能检测系统包括智能型的检测系统基本概述、一般性的设计方法以及典型的智能检测系统示例（主要包括智能机器人系统、无线传感器网络）等。这类课程可满足本科课程教学大纲的基本目标要求，也适度地反映了本学科国内外科学研究和教学研究的先进成果和最新发展。但是，如果采纳教师授课、学生被动听课等教学模式，仍然无法确保教学效果和人才培养质量[2，3]。

为此，亟待改革传统教学方式，本文借鉴欧美国家研究型大学的教学法，在传感器与自动检测技术课程上进行了以教师科研项目为中心的教学方式，将科研成果引入教学环节中。

一、项目驱动法

一般，项目驱动法指的是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法。这种方法认为学生学习的动力来自生存环境的压力——待解决的问题。针对课堂教学而言，项目驱动教学法以教师科研项目为中心，由教师根据当前教学大纲目标设计相关知识的项目任务。针对所提出的实践问题，采取PPT演示等方式，给出完成项目的策略。引导学生边学边练、协同合作、互助学习。简言之，它是实施探究式教学方法的一种，是以老师为引导、以学生为主体、以任务为驱动，它既是一种课程设计模式，又是一种教学方法。主要目标是使学生置身于探索知识的情景之中，即在真实世界中应用相关的知识解决特定的项目问题，从而促使学生主动吸收、重组自己的知识结构，从而从根本上将传统课堂中老师“满堂灌转”变为“学生为主体，教师为主导”的教学模式。这种教学的关键在于培养学生自我学习、认知能力和团队协作能力，并使教学理念的实施更符合人的认知学习规律。

二、以科研项目驱动的教学法具体策略

1.设计驱动项目。教师可根据传感器与自动检测技术教材和教学大纲总体教学目标将课程内容分为有限的小项目。教师在开课前，介绍项目驱动法基本概念，并使学生明确所设计每个各项目中的任务；每次授课前，及时公布项目内容以及项目所需知识点，请同学做好预习。

2.创设教学情境。如制作新颖的多媒体PPT课件，内容为《传感器与自动检测技术》中“应变式传感器”，教学对象为四年制电气工程及其自动化专业三年级本科生；教师将课前设计好的项目作为学生。

3.引导学生自主学习。提出项目任务后，教师详细讲解项目相关的知识和要求、解释案例和项目内容，促使学生对项目训练产生好奇心，进而产生兴趣；然后将学生划分为几个小组，即项目组，分组讨论与分析项目，初步找出完成项目的基本策略，再经由多次师生沟通完成项目的设计。

4.完成项目课题之后，项目组在课堂演示各自的项目作品；通过相互交流，不断学习，总结经验和体会，最终通过小组间的交流弥补各自学生的不足。同时，学生应及时汇报本组完成项目的过程和结果，便于教师指导学生进行设计，从而及时解决学生在设计过程中遇到的瓶颈问题。

三、以科研项目驱动的教学法特色及优点

以教师科研项目为中心的教学方式具备以下几个方面的特色。

1.授课内容实用：针对典型传感器，提供实用的应用电路，并做详尽分析，取材新颖有针对性，科研项目范例使用。

2.可激发学生的想象力：一般传感器与自动检测技术教材的课后练习题，多数有固定答案，缺少对学生想象力的挖掘和引导。而科研项目任务的分析与设计需要学生自由发挥，让他们意识到传感器不仅是一个测量工具，最强大的传感器设计技术来源于他们实践项目时的头脑，有利于激发学生的想象力；学生通过主动参与教师教学过程，亲身实践，激发了学生的内在学习动机，从而更深化了对理论知识的理解，有利于培养开放性思维和创造性。

3.科研学习任务可以分为必选任务和可选任务：科研项目任务的设计要结合学生的实际知识框架、对特定知识的学习兴趣，对于大多数学生，只要求完成科研项目的基础部分，即必选的项目任务；而对于学习兴趣较为强烈的同学，可以将项目依据难易程度、复杂程度为其设计不同层次的可选任务。

4.提高教师的教学科研水平：这种教学方法可促使教师所从事的科学研究，不断地得到提高。当然，其中需要教师把在科研项目中取得的关键、重要技术成果转变成与本课程相关的知识，再传授给学生，从而提高教学水平；可有效改变因满足于做教书匠、吃老本的旧习惯，从而避免知识陈旧和老化，使教师既能提高自我意识与动力，也能不自闭于书本知识，提高务实实践技能。

5.跨学科性：科研项目为中心的教学方式具备着跨学科性，它是指通过教师科研项目内容所包容的跨学科的综合内容来达到教学的完整性，这在传统的传感器与自动检测技术教材学习中不能较好地实现。