基于工程实践应用能力培养的传感器课程教学改革

刘海妹,夏　旭

(湖南安全技术职业学院,湖南 长沙 410151)



基于工程实践应用能力培养的传感器课程教学改革

刘海妹,夏旭

(湖南安全技术职业学院,湖南 长沙 410151)

摘要:根据高职院校培养高技能型人才的目标要求，结合传感器课程实践性强的特点，文中分析了传感器课程传统教学存在的问题，提出了基于工程实践应用能力培养的新的教学模式，以及在教学方法、手段和考核评价体系方面的改革思路。

关键词：工程实践；传感器；教学改革

当前，人类已经进入了科学技术迅猛发展的信息社会，传感器技术是信息社会的重要基础技术。随着电子计算机、互联网、机器人、自动控制以及单片机嵌入系统的迅速发展，传感器在工业、生物、医学、环保、航空等领域得到了广泛应用，已经在现代科学技术领域中占据了极其重要的地位。了解和掌握传感器技术及应用成为了自动控制技术、电子技术、机器人技术等专业的必修课。

针对目前湖南安全技术职业学院传感器课程教学现状，为了能够适应和满足社会需求，做好传感器课程改革，我们收集了大量行业信息，对人才需求情况进行了调研。结果显示，企业为了适应市场需求，需要的技能型人才不仅要具有扎实的理论基础，更需要良好的工程应用能力。因此，高校在传感器课程的教学内容、教学方式以及手段的选取上需要与时俱进，改变传统的理论教学为主的教学模式，提出更多有创新、有实效的教学手段和方法。本文针对以上现状提出了基于工程实践应用能力培养的传感器课程教学改革思路。

1　传统传感器课程教学中存在的问题

传感器课程是电子类专业的一门重要课程，主要讲述传感器与自动检测技术的实用科学，涉及电子学、物理学、光学、力学、化学以及计算机技术等多门学科，内容繁杂，实践性强，在自动检测和控制系统中应用广泛。学好传感器课程对于电子信息、自动化、测控等专业的学生是非常必要的。但是，目前很多高校的传感器教学仍然延用传统的教学模式，已经远远跟不上传感器技术的发展，更无法满足现代实际工程的需要。传感器课程教学改革迫在眉睫。

传统的传感器课程教学主要存在以下问题：

(1)传感器技术飞速发展，各种新型的传感器不断涌现，但是很多高校还在延用传统的教学内容，新型传感器技术的理论知识和相关技术涉及的很少，不利于学生了解新知识、新技术，无法与社会的实际需要接轨。

(2)教学方式主要以课堂讲授为主，侧重讲解各类传感器原理，开设一定量的验证性或者演示教学实验。这种方式与实际应用结合少，缺乏创新性，学生学习兴趣不高，学习效果不理想，甚至是学完传感器课程也无法理解传感器的实际应用价值。

(3)传统的考核方式是以试卷成绩、实验成绩、平时成绩各占不同比例合成总评成绩，单纯以成绩来评价学生学习的最终效果。这样的考核方式不能真实反映学生的学习能力、应用能力以及对专业知识的掌握程度，导致学生在学习中缺乏积极性、主动性和创造性，显然这种传统考试方式难以达到理想的考核评价效果，更不能满足素质教育的要求。

2　教学改革措施

针对传统教学方式存在的问题，我们对传感器的教学模式和考核评价体系进行了全方位的改革。在传感器课程授课过程中引入项目教学法，从工程实践中选取合适的案例作为实践任务，将理论与实际紧密结合起来，使学生既学到了传感器相关理论知识，又掌握了传感器的应用技术，同时学生的创新能力、动手能力和工程实践能力也得到了培养和锻炼，进而满足“技能型”人才的培养要求。

2.1　教学模式改革

以工程实践能力培养为目标，采用模块化项目式教学。在具体教学过程中，针对每一个教学模块，教师在讲解完相关理论之后，选取一个与专业相关的工程实例，以常用传感器的应用为项目，让每一位学生亲身参与到项目的设计、制作、仿真和调试中来。学生通过亲身参与并完成传感器的应用项目，及时将相关理论知识融入到具体的工程项目中，真正实现理论与实际的有机结合。这种教学模式彻底改变了传统的重理论、轻实践的教学思路。

例如：学生在学习完光电传感器的相关知识后，以电路小制作来完成一个项目，要求学生设计制作一个测光文具盒。将测光传感器安装在文具盒的表面直接感受光的强弱，用两个发光二极管作为光照强弱的指示。根据提示，为保护视力，应该加强或者减弱光照。通过电路的设计和制作，极大地激发学生学习的兴趣。利用简单的传感器制作的实用产品，使学生将理论运用于实践，充分了解相关类型传感器的性能。最终，学生通过在相应模块中项目的参与和实践动手制作，充分理解传感器的原理以及在专业领域中的实际应用。

在传统的教学方式下，学生是被动的听老师讲授课程，这种被动的教学方式，不利于激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力，教学效果往往不尽人意。而项目教学法采用让学生主动参与实际工程项目的方式，以项目为载体，激发学生的学习兴趣，同时，培养学生的团队协作精神以及创新和工程实践能力。

2.2　教学方法手段改革

(1)在教学中，通过引入实际案例，让学生先利用网络资源查找相关资料，独立思考，提出解决问题的方案，从而培养学生自主学习和解决问题的能力。在传统的教学方式下，教师更为注重的是理论知识的讲授，学生在课堂中处于被动角色，由于理论知识比较枯燥，难以和实际应用进行结合，也无法让学生看到实验现象和结果。因此，学生的学习效果往往不佳，所以，在传感器课程的授课过程中，应该结合目前的实际应用，从学生身边与传感器相关的典型案例入手，让学生充分了解传感器的功能和作用。例如，以学生的手机传感器为例进行讲解或者以目前物联网技术中常用的无线传感器为例进行讲解。通过这些案例的讲解，能更快更好地激发学生的学习兴趣，引导学生积极思考，实现多方位的互动教学，使学生加深对传感器知识的理解和掌握。

为充分发挥学生的学习主动性，培养实践应用能力，可以鼓励学生通过一些渠道亲身到工厂企业中了解传感器的实际应用情况，从而领会、消化、巩固和扩大知识面，使学生具有进一步与企业接触的经历，加强对学生实践应用能力的培养。

(2)充分运用现代技术手段加强教学效果。在传感器课程的教学过程中，充分利用现代多媒体技术，让学生从直观上获得感性认识，例如，利用多媒体动画、图片或者视频的手段，让学生了解传感器的基本应用、功能和外观，从而帮助学生更快地理解和掌握传感器的应用知识，提高教学效果。

在传感器的电路设计部分，可以改变以往的传统实验教学的方式，利用仿真软件对电路进行设计和验证。在对传感器电路进行仿真过程中，由于使用了仿真软件，有利于学生观察电路的工作过程，理解并掌握传感器的工作原理。同时，利用仿真的手段，可以方便学生根据自己的想法设计和仿真电路，从而培养学生独立思维的能力，为学生将来参加工作后的创新能力和工程能力打下良好的基础。仿真软件的使用，可以尽可能地降低实训成本，学生不一定需要在实验室才能完成电路的设计和实现，可以将课堂扩展到学生寝室，甚至是任何有计算机的场所。学生的自主学习能力可以得到提升，学生可以在宿舍根据自己的理解和想法，进行电路的设计与仿真，从而真正实现理论知识和实践能力的结合。

(3)利用网络技术和网络平台，拓宽学生知识面，强化工程实践应用能力。学生在实践项目的设计和制作中，可能会遇到各种问题和困难。借助于网络技术，学生可以迅速了解一个问题并寻找到不同的解决方案，经过综合分析比较以及老师的指导，选取合适的方案解决问题。通过这样的锻炼，使学生能够在纷繁的各类资源中快速定位，找到自己所需要的东西，解决实际问题。这样做既可以提高学生的信息素养，又锻炼学生分析问题、解决问题的能力，还可以使学生进一步明白理论知识对于工程设计的重要性，激发其在理论课程中的学习积极性。

当前无线传感网络技术发展迅速，应用越来越广泛。虽然无线传感网络技术的核心器件是传感器，但是网络技术也至关重要，尤其是网络智能化技术。因此，对于电子信息类专业，在人才培养和课程体系设置过程中，需要将传感器技术和网络技术进行有机结合，让学生了解一些组网的知识和信息处理技术等，从而满足未来网络智能化发展趋势的需求。

在目前传感器技术应用十分普遍的背景下，传感器技术的教学在电子类相关专业的课程设置中具有重要的地位，在课程内容的选取和课程教学手段的运用上，需要紧跟时代潮流，合理利用各类教学资源，工程实践项目，培养符合企业需求的高技能应用复合型人才。

2.3　考核评价体系改革

传感器是一门实践性很强的学科，要想传感器课程改革收到实效，非常有必要对传统的考核方式进行改革，引入新的考核机制。本教学改革方案是以提高学生的工程实践应用能力为目标，采取项目式、模块化的教学方法，考察的是学生的综合应用能力。因此，新的考核评价体系要紧密结合课堂教学改革措施，实行多元化、全方位的考核方式，对学生的学习和工程实践能力进行综合测评，使学生的学习积极性不断提升，综合能力不断增强。

(1)学生的考核成绩比例可以进行适当调整，改变传统考核方式中，主要以卷面成绩为主的现状，可以将总成绩分为两大项，分别是卷面成绩和应用能力考核成绩，前者占30%，后者占70%，具体分值分配如表1所示。

表1　学生考核分值分配表

(2)在项目教学法实施过程中，授课老师需要对学生项目的进展进行监控，了解每个学生在项目中的地位和完成的任务，并根据实际情况给出成绩。实验的考核成绩包括仿真实验的完成情况、实验的准备、实验操作、实验报告的撰写、实验创新能力以及实验考核六个方面。这六个方面可以从整体对学生的各个实验完成情况进行考核，对实验考核部分不达标的学生，采用一票否决制，提倡学生实践能力的培养，注重学生综合素质、学习能力以及创新能力的提高，通过这种新的考核方式，激励学生不断创新，并培养学生的团队协作能力，提高学生的实际动手能力。

当前社会需要大学毕业生既有扎实的理论功底又动手能力强，上述新的考核方式能改变传统的依赖于理论考核的弊端，激发学生的创新能力，从而提高教学效果。

3　结束语

本文针对传统的传感器课程教学中存在的问题，结合多年的传感器教学经验，按照高职院校高技能型人才的培养要求，以提升学生的工程实践应用能力、创新能力、学习能力为目标，对传感器教学从教学模式、教学方法和手段以及考核评价体系三个方面进行了全方位的改革和尝试。通过教学改革，确实在一定程度上改善了以往传统教学中“重原理、轻实验、少实践”的问题，增强了学生学习的兴趣和热情，提高了学生学习的效果，使学生在掌握传感器技术的同时提高了学习能力、工程实践能力和创新能力，取得了明显的改革成效。

随着传感器技术、计算机技术、网络技术以及信息技术的高速发展，传感器的教学改革将会不断地进行下去。笔者认为就目前而言，传感器的教学改革还应该在以下几个方面进行改进。

(1)开发与教学改革相配套的教材

由于传感器技术日新月异，新型传感器层出不穷，应用范围也越来越广。因此，在传感器教材中也要跟上时代的发展，根据实际应用，不断对传感器的种类进行更新，引入新型的传感器技术，以工程项目为载体，逐步形成项目式的教学方式，开发项目式的传感器教材，从而不断提升学生的实践动手能力，满足社会对人才的需求。

(2)缓解实验设备不充足和学生实践能力提升之间的矛盾

实验和实践环节在改革中处于非常重要的地位。但是由于实验设备昂贵、耗资过大，很多学校的实验室建设受到制约，设备落后，设施不完善，条件不足，很多实验课程无法开设，无法锻炼学生的动手能力，导致实践教学效果不理想。目前湖南安全技术职业学院在这面的问题特别突出。针对上述情况，我们采取了一些措施，比如应用仿真软件进行传感器电路的设计和验证，在一定程度上摆脱了实践教学对实验室的依赖，但是实验设施的不完善和学生实践能力的培养矛盾依然是今后教学改革中需要重点解决的问题。

(3)将创新性的教学方法和教学模式应用于教学改革中

现在逐渐兴起的MOOC(大规模公开线上课程)，因其独特、便捷的学习模式在全球发展迅速，对传统的教学模式产生了很大的冲击。不管是MOOC还是其他网络学习课堂，这些新的教学方法和模式，在未来的教学中都有广阔的应用前景，也是未来课程改革的方向和发展趋势，对高等教育提出挑战的同时，也给未来高等教育的发展带来了机遇。

参考文献：

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[5]张鹏，吴东艳，张凌志.“卓越计划”背景下的传感器课程改革与探索[J].中国电力教育，2013,(7):68-69.

[6]王文礼.MOOC的发展及其对高等教育的影响[J].江苏高教，2013,(2):53-57.

夏旭(1980-)，女，湖南益阳人, 硕士, 讲师, 研究方向：无线传感器网络。

运营探讨

Teaching Reform of Sensor Courses for Cultivating Applied Engineering Capacity of Students

LIU Hai-mei, XIA Xu

(Hunan Vocational Institute of Safety Technology, Changsha 410151, China)

Abstract:Based on targets of vocational colleges to cultivate high-skilled talents, and considering the practice-oriented features of sensor courses, this article presents existing questions in conventional teaching of these courses. Some new teaching modes to cultivate applied engineering capacity of students are proposed, together with reform ideas in aspects of teaching methods and evaluation system.

Key words:engineering practice; sensor; teaching reform

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1009-3664(2015)02-0123-03

作者简介：刘海妹(1981-)，女，河北唐山人，本科，讲师，研究方向：电子技术。

收稿日期：2014-11-17