基于超星泛雅的传感器智慧课堂教学模式构建

张双双，杨洪涛，张义龙

基于超星泛雅的传感器智慧课堂教学模式构建

张双双，杨洪涛，张义龙

（安徽理工大学 机械工程学院，安徽 淮南 232001）

针对传感器教学与人才能力培养目标的不适应性，提出了传感器课程智慧课堂教学模式．结合机械电子工程专业实际情况，以能力导向构建课程内容，利用多种信息化教学手段开发了超星泛雅网络教学平台并投入使用，信息化教学手段贯穿课前、课中和课后整个教学过程．该教学模式有利于培养学生的自主学习能力，拓宽学生知识面，在有限学时内提高教学质量，取得了良好的教学效果．

传感器；超星泛雅；智慧课堂；网络教学平台；信息化教学

传感器是机械电子工程、测控技术与仪器等专业的核心必修课程．所谓“物联天下，传感先行”，工业4.0技术、智能机器人、无人驾驶技术等无不依赖传感技术的发展与应用，这对高校人才培养的目标和内容提出了与时俱进的新要求．该课程内容涵盖各种传感器的基本组成、工作原理、典型特性、技术性能、选型原则、测量电路及工程应用等，涉及机械、物理、化学、电学、光学、磁学、力学及信号学等众多学科领域，是一门交叉性极强的综合型课程，符合当前多学科交叉融合的趋势，在整个专业课程体系中起到重要的承上启下作用．多学科交叉需要教师在讲授课程前期进行大量的知识铺垫，然而相较于教学内容及难易程度而言，教学课时明显不足，以安徽理工大学机械电子工程专业为例，课程仅28学时，如何根据学生的实际学情，在有限的学时内提高教学质量，是教师们亟需解决的问题[1-3]．

教育部组织编制的《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》中指出：“高等教育信息化是促进高等教育创新和提高质量的有效途径”，推进信息技术与教育教学深度融合，实现教育思想、理念、方法和手段全方位创新，对于提高教育质量、促进教育公平、构建学习型社会和人力资源强国具有重大意义．在此背景下，以智慧课堂网站建设为依托，以能力培养为目的，集合信息化教学优势，开发了传感器课程网络教学平台并投入使用．实践表明，智慧课堂教学模式是解决传统教学模式下问题的理想途径[4-5]．

1 传感器课程网络教学平台的建设

超星泛雅网络教学平台是超星集团整合课程资源、学习软件和数字图书馆等优势，研发的新一代网络教学平台．该平台以课程为中心，提供并支持作业、测验、通知、答疑、讨论、课程资料、课程评价等较为全面的网络教学功能．教师和学生既可以线上交流，也可以线下互动，为智慧课堂教学模式的发展提供了有力保障[6]．

传感器课程网络教学平台主要展示课程信息、课程章节、课程介绍、教学团队、教学方法、教学条件、课程效果和参考教材等条目，其中，课程章节建设是关键和核心．共组建了8章内容，每章都配有完整的教学资料，如PPT、视频、动画、图片、参考书籍、例题、课后作业等相关学习资料，同时设置了52个学习任务点，根据章节内容的不同，主要有测试、阅读、观看视频等，学生需要通过完成一个个学习任务点来掌握课程内容，有利于激发学生的学习兴趣．该课程网络教学平台可支持各种移动终端，满足师生随时随地移动学习要求，能够使教师在教学准备环节（课前）、课堂交互环节（课中）和课后提升环节（课后）的整个教学过程中实现有机结合，逐级达到教学目标[7]．

2 传感器课程网络教学平台的教学实施

本文以热电偶传感器为例，说明如何利用超星网络教学平台实现智慧课堂教学模式，重点讲述热电偶传感器的工作原理、三大基本定律以及热电偶的温度补偿．计划学时为3学时，授课对象是机械电子工程专业三年级学生．该年级的学生具有一定的理论基础和实验常识，熟悉互联网，有实施信息化教学的良好基础．但同时存在学时较少，学生实操经验不足的情况．鉴于分析，确定本次课程的教学重点为热电偶的工作原理及三大基本定律，教学难点是热电偶的温度补偿方法及实践．

信息化教学手段贯穿教学准备环节（课前）、课堂交互环节（课中）和课后提升环节（课后）整个教学过程．教师课前推送学习资料，包括PPT、视频、动画、图片等，并设置简单实验操作任务．学生登录学习通APP或网络平台进行学习，完成相关任务点．课中，教师可对学生进行签到，将出勤情况作为平时成绩依据．为了检验教学效果，可以设置抢答、随机选人等环节，增加课堂趣味性，学生在紧张且活跃的气氛中迅速强化知识点．教师采用理论与实践相结合的方式，理论知识学习的基础上用Labview进行仿真，为实践操作打下基础．课后，学生在平台上巩固所学知识，完成教师布置的作业，平台设置讨论区，方便师生互动、生生互动．

2.1 教学准备环节

课前，教师对教学内容进行知识点分解，教学主线遵循“一个定理，两个概念，三个定律”，针对每个知识点，教师录制教学视频、制作PPT、上传热电偶的相关应用视频、图片、文献、动画等，向学生推送教学资料．并对重要的教学环节进行质量诊断，设置任务点，如将教师的教学视频、热电偶在煤气灶中的应用视频、热电偶的工程应用视频及练习题设置为任务点．学生登录平台完成自主学习任务，通过独立的分析、探索、实践等方式达成学习目标，包括PPT课件预习，观看教学视频、微课程、动画演示等，增加感性认识．并完成一个简单的实验：找到２种不同材料的金属丝，接到一起，中间放指南针，用打火机对一端加热，要求学生观察现象；然后用打火机对一端加热，另一端接万用表，再次要求学生观察实验现象．教师设置问题：指南针为什么偏转？学生预习课程后回答问题，得出结论并上传提交，完成翻转课堂的有效知识储备．教师可随时登录查看本班学生任务点的完成情况，使用平台的数据分析功能了解学生教学内容的掌握情况，有助于教师有针对性地对学生没有掌握的知识点进行讲解，充分体现“以学生为主体”的教育原则．

2.2 课堂交互环节

课堂交互环节是教师和学生面对面时，最容易沟通交流的时机，也是教学中最重要的环节[8]，包含情境导入、讲授新知，虚拟仿真和评价总结4部分．

针对大家所熟悉的物理量——温度，设置抢答环节，请学生列举温度常用的测量方法及工具，并总结各种方法及工具的优缺点．通过设问，变学为思，活跃课堂气氛，吸引学生注意力，从学生熟悉的实例入手，提高学生兴趣，拉近与学生之间的距离．在此基础上，提出对于冶炼炉、钢坯轧制以及热力管道内部高温的测量该采用何种工具，引出课程的内容——热电偶．教师播放flash动画，引导学生观察现象并从中分析归纳后做出总结，得出热电偶的工作原理——热电效应，培养学生掌握严谨、科学的求真态度．

热电效应产生了热电势，但热电势是导体内部自由电子活动的结果，难以说明．教师制作动画，简单明了地显示电子的移动轨迹，深入分析了热电势产生的微观解释，由此引出接触电势和温差电势的概念，学生易于掌握．动态显示总热电势的组成，得出计算公式，为后续内容分析打下基础．热电偶是工业中应用最为广泛的测温元件，但学生尚未真正走入企业，对热电偶比较陌生，教师辅以实物展示，并播放其结构拆分动画，增加学生感性认识，学生在学习过程中能够理论联系实际，具体实例真实易于理解，降低了学习难度，有助于学生迅速掌握．

对于热电偶三大定律，采用问题导入法．如热电偶中产生了热电势，需要用仪表进行显示，那么仪表的引入会不会带来误差，热电偶周围温度不稳定又该如何解决，依据设问，教师引入热电偶的三大基本定律，理论贴近实际，有利于提高学生兴趣．知识点学习完成之后，播放应用动画并设置问题，要求学生回答应用的理论基础，此时可利用平台中的随机选人环节，了解学生对知识点的真实掌握情况．

实践方面是学生的薄弱环节，学生可在实验之前先利用Labview进行虚拟仿真，根据任务单，完成练习，加深热电偶传感器测量温度的进一步认识，为实验环节做好最充分的准备．

2.3 课后提升环节

传感器种类、型号众多，并不断涌现出各种新型传感器，应用领域也在不断拓展，有限的课堂时间远不够传感器知识的深入学习，教师可利用课后提升环节将任务后延，培养学生的自主学习和解决实际问题的能力[9]．教师通过超星网络教学平台或APP向学生推送复习任务单，布置课后作业并设置完成时间．教师可提出发散性问题，并提供学习网站和文献的检索关键词，培养学生能够利用信息检索工具获取解决相关工程问题的相关知识，使学生具备自主建立不断演进的知识体系的能力，适应终身学习的能力需要．同时，相关文献可使学生紧跟最新技术发展动态和前沿，既能够检验课堂学习效果，也能引导学生进行任务延伸，开阔学生视野．教师可以利用思维导图帮助学生梳理知识脉络，学生有任何问题，都可以在平台中进行在线交流和讨论，分享新观点、新资源，有利于拓展知识面．教师也可以对学生的复习进行及时地监控、释疑解惑、在线评阅作业、打分和评价．基础相对薄弱的学生可以根据自身情况选择性地进行重复或者加强学习，学生的学习不受空间和时间的约束[10]．在线测试及在线课后作业等替代传统的纸质作业，从一定程度上提高了教学效率．对于客观选择题，教师可直接设置答案与得分，学生完成客观题并提交后，教师可直接在教师管理界面看到得分情况．在统计界面，教师可直观地看到该课程学生的学习进度及任务完成情况，学生也可以看到自己的学习进度和任务达成情况，以及自己在教学班级中的排名情况，这对于学生的学习起到一定的促进作用．此外，互动教学还可以通过通知、讨论、作业、答疑等予以实现．超星泛雅网络教学平台的使用让师生之间有了更多的互动交流，增加了师生之间的感情，这对提高教师的教学热情和学生的学习积极性都大有裨益．

3 传感器网络教学平台的使用效果

传感器课程网络教学平台建设完成后，已面向安徽理工大学机械工程学院机械电子工程专业、测控技术与仪器专业学生开放使用，收到了普遍欢迎和好评．同时，教师反馈，以前该课程安排28学时，明显感觉时间不够用，使用该教学平台进行翻转课堂教学后，大大提高了教学质量和学生的学习效率．以2017级测控技术与仪器专业的班级为对照班，在传感器教学中仍采用传统教学方式，不使用课程网络教学平台；以2017级机械电子工程专业的班级为实验班，传感器课程教学中使用该平台，课程结束后进行测试．结果显示，实验班学生的成绩明显好于对照班．实践表明，传感器课程网络教学平台使用效果较好，能够极大地调动学生自主学习的积极性．引导学生主动参与和思考，有利于学生对关键技能的掌握，加深他们对知识的理解．提高了学生动手操作能力和求知欲，开阔了学生的视野，激发了学生的创新能力．学生能够学以致用，最终达到全面提升学生综合素质的目的．

[1] 郑春娇，赵越岭．《传感器与检测技术》课程复合型教学模式的探索与实践[J]．辽宁工业大学学报：社会科学版，2019，21（2）：111-114

[2] 王勤．《传感器与检测技术》课程改革探讨[J]．武汉工程职业技术学院学报，2018（4）：103-104

[3] 刘涛．传感器与检测技术课程“以学生为中心”的教学方法改革探索[J]．黑龙江科学，2019，10（17）：14-17

[4] 李文君．解读《教育信息化十年发展规划》[J]．教育与职业，2012（22）：58-62

[5] 韩盼盼．以促进学生发展为导向的智慧教育发展路径研究[J]．教学管理与教育研究，2017（13）：30-33

[6] 詹长娟，王翼，王华．基于泛雅网络教学平台的药物化学网络课程的建设[J]．广东化工，2016（12）：285

[7] 郭昊坤．基于泛雅平台的高职电路分析课程信息化教学改革与实践[J]．电子元器件与信息技术，2018（3）：26-29

[8] 沈建明，何莺，陶雄春．“雨课堂”在电工基础课程中的应用初探[J]．职业，2017（35）：110-111

[9] 吴蓉．“微课”教学在大学教学中的应用探索——以《传感器与检测技术》课程为例[J]．大陆桥视野，2018（4）：65

[10] 葛贝德，于微微，张建华．“工程造价管理与控制”网络教学资源平台的建设与探析[J]．无线互联科技，2019（4）：35-36

Construction of intelligent classroom teaching mode of sensor course based on Chaoxingfanya internet teaching platform

ZHANG Shuangshuang，YANG Hongtao，ZHANG Yilong

（School of Mechanical Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China）

In view of the inadaptability of sensor teaching and talent training，the information-based teaching tool Chaoxingfanya internet teaching platform is introduced，and the intelligent classroom teaching mode of sensor course is proposed．Combined with the actual situation of the mechanical and electronic engineering major，the course content is constructed based on the ability orientation，and the network teaching platform of the course is developed by using a variety of information-based teaching methods．This mode is conducive to cultivating students′ indepen-

sensor；Chaoxingfanya；intelligent classroom；internet teaching platform；information-based teaching

TP212∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.10.017

1007-9831（2020）10-0078-04

dent learning ability，broadening students′ knowledge，improving teaching quality in limited class hours，and achieving good teaching results．

2020-05-22

安徽省质量工程项目（2017zhkt178）；安徽省大规模在线开放课程（MOOC）示范课程（2018mooc073）

张双双（1986-），女，山东德州人，讲师，在读博士，从事机械电子工程、测控技术与仪器研究．E-mail：sszhangxm@163.com