《传感器与检测技术》课程的信息化教学实践——以电阻应变式传感器为例

王 勤

（武汉工程职业技术学院 湖北 武汉：430080）

《传感器与检测技术》作为机电一体化技术专业的一门专业课，旨在培养学生具备对传感器的选型、安装、调试等方面的能力。该课程传统的教学方式是以理论教学为主，然后结合少量实验进行验证，因理论讲解枯燥难懂，学生学习起来难度很大。随着信息化技术的日益普及，采用信息化教学方式可以突破教学难点，更好地提高教学质量和课堂效率。

1 教学分析

根据人才培养方案及岗位职业标准，将《传感器与检测技术》教学内容划分为六个学习项目，本次教学内容选自项目四中的任务1——通过“电子计价秤”作为教学载体，学习电阻应变式传感器。

通过对学生前续课程的教学及过程考核成绩分析，并结合课程标准，确定本次教学的重点为电阻应变式传感器的结构和原理、性能的测试和应用；难点为电桥的性能分析和测试结果的数据处理。

2 教学策略

课程基于“学生为主体，教师辅助引导”的理念进行教学。在教学实施中，利用超星尔雅学习通网络教学平台，优化教学过程。通过虚拟仿真软件和数据处理软件突破教学难点。同时，充分采用微课、动画、短视频、知识导图等，提升教学效果。本次内容的教学过程分为课前自学、课中导学、和课后拓展三个阶段，课中导学又包含课堂导入，传感器的认识、分析、测试、应用四个任务及课堂总结。根据实际的教学要求，教学实施过程具体见表1。

表1 “电阻应变式传感器”教学安排（单位：分钟）

3 教学实施

3．1 课前自学

课前，教师通过超星尔雅学习通网络教学平台向学生推送本次教学的任务单及课前自学的内容（见图1），要求了解各类秤的称重方法及电子秤的工作原理。学生通过观看老师上传的微课视频和课件（见图2），以小组为单位，制作并提交电子秤工作原理的汇报PPT，在此过程中，教师密切关注学生，并根据各组提交的作业情况完成课前学习评价，适时调整课堂教学策略和过程。

3．2 课中导学

3．2．1 课堂导入

课堂上教师首先根据课前任务，梳理中国历史上各类秤的称重方法，通过播放电子秤如何实现重量检测的引导视频，引入本次教学任务，引导学生建立电子秤和电阻应变式传感器的初步概念。

图1 学习通网络平台上的课前学习内容

图2 学习通网络平台上的相关微课视频

3．2．2 识传感器

教师随机挑选两组学生代表对课前学习成果进行汇报，师生共同参与讨论，完成汇报之后，教师利用动画并结合传感器实物形象直观地突出教学重点，重点梳理应变效应、电阻应变式传感器的结构及工作原理。之后，学生通过超星尔雅学习通网络教学平台进行实时水平自测，检验学习效果。对于错误率较高的题目，教师对相关知识点进行补充讲解，为后续任务的完成奠定基础。

3．2．3 析传感器

通过上面的学习，学生理解了传感器从力到电的转换。通过问题“电阻能否直接驱动显示”，让学生认识到需要电压来驱动，接着进入电桥电路的分析。由于电桥电路具有一定的难度，我们用虚拟仿真软件（如图3所示），让学生自主观察电桥的结构，测量三种电桥的输出电压，观察输出曲线，分析电桥的性能。然后，以小组为单位，将分析讨论结果提交网络教学平台，教师及时汇总分析各组的完成情况，有重点的讲解存在的问题，从而突破教学难点。

图3 虚拟仿真软件测量电桥电路

3．2．4 测传感器

测量的准确与否是“工匠精神”的重要体现。教师通过投屏示范关键操作，要求学生严格按照操作步骤和操作方法，完成线路的连接和传感器的性能测试，并记录所有实验数据。为避免人工作图分析的误差，利用Origin处理软件，对测得的输入输出数据进行处理（如图4所示），学生由此分析得出灵敏度、线性度等关键指标，破解人工数据处理的难点。学生将得到的测试结果上传至网络教学平台，教师对提交的结果进行点评分析，引导学生学会对传感器性能的优劣判断。

图4 Origin软件拟合结果

3．2．5 用传感器

这部分内容的目标是让学生自己动手简易电子秤的制作，从而掌握传感器的应用。首先，学生通过网络教学平台观看教师讲解电路设计思路、拆解真实产品的视频资料，让学生熟悉电子秤的基本构成。然后，教师发布制作电子秤的相关资料，通过视频进行示范操作，让学生了解制作调试电子秤的方法和操作步骤。最后学生进行简易电子秤的制作，完成电路的焊接、组装及故障排除等操作，通过软硬件结合，完成电子秤的性能调试。在操作过程中，教师对学生存在的问题及时进行针对性指导，同时，实时利用网络教学平台，对各组的操作进行过程性的评价考核。

3．2．6 课堂总结

本次教学内容完成之后，教师利用思维导图（如图5所示），梳理本次课的知识和技能，总结传感器学习思路，为学习其他各类传感器提供方向。

3．3 课后拓展

课后，教师在网络教学平台上发布课后拓展任务，引导学生以电子计价秤为基础，通过思考与创新，开发可用在其他生产、生活领域的电阻应变式传感器产品，并在企业论坛与一线工程师交换经验，用于拓展思维，培养学生的创新能力。

3．4 考核评价

图5 电阻应变式传感器内容总结

本次课的考核评价，采用线上线下相结合的过程性考核的评价方式，汇总课前学习讨论得分，学生自测得分、仿真和数据处理汇报得分，实操环节得分、小组互评自评得分，及课后的知识拓展得分，形成全过程多元化的考核方案，有效地促进了学生的学习积极性和自我约束性。

4 教学总结

通过调查问卷及各任务阶段得分情况（见图6）发现，学生的学习成绩显著提高，学生的学习兴趣明显增强，学习的学习能力全面提升。

通过精选电子秤作为教学载体，使传感器从感性认识、理性认知到实践操作的学习线索更加清晰。采用虚拟仿真软件和数据处理软件，有效突破教学难点。采用视频直播及投屏，解决了传统课堂一人示范，多人围观看不清的难题。通过识、析、测、用构建传感器学习模式，达成了教学目标，为其他各类传感器的学习提供方向。

图6 学习效果对比图