《传感与检测技术》基于课时的教学方法与过程

何赟泽 王洪金 张宏

摘  要：《传感与检测技术》是湖南大学电气与信息工程学院电气、自动化、电子和测控等四个专业的学类核心课。在授课过程中，作者探索到一些行之有效的教学方法，如课程思政、雨课堂等，并以课时为单位总结出了通用的教学过程。通过这些方法的具体实施，一方面提升了自己的教学技能，另一方面也培养了学生的学习兴趣，提高了教学效果。任课教师获得校基本功比赛一等奖、校青年教师教书育人模范、教学能手等称号。学生、督导和同行对该课程的评价为优秀，充分表明这些教学方法和过程可以进行推广。

关键词：教学方法;雨课堂;课程思政

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）19-0105-03

Abstract： Sensing and detection technology is one of the core courses of four majors including electrical， automation， electronics and measurement and control in the college of Electrical and Information Engineering with Hunan University. During the two-year teaching process， authors have explored some teaching methods， and summarized the general teaching process based on the class hour. Through the specific implementation of these methods and process， authors have improved their teaching skills， cultivated students' interest in learning， and improved the teaching effect of courses. The teachers won the first prize in the teaching competition， the Model Young Teacher for Teaching and Education， the Award of Master Teacher， etc. The evaluation from students， supervision and teachers for the course was "excellent"， which fully indicated that these methods can be further extended to other colleges and universities.

Keywords： teaching method; Rain Classroom; ideological and political education in all courses

一、概述

《传感与检测技术》（以下简称为《传感》）课程是面向电气与信息工程学院测控、电气、控制和电子等专业的学类核心课。课堂教学48学时，3学分。在讲授该课程时，笔者发现以下问题：1. 师生课堂互动少，学生积极性和主动性欠缺;2. 思政教育内容薄弱;3. 对传感与检测技术的理解不深入;4. 课堂管理效率低下;5. 年轻教师缺少教案等。

二、教学方法

为解决以上问题，任课教师苦苦思索，通过两个学期的实践，终于找到一些行之有效的方法，现介绍如下：

1. 每个课时增加隐性的课程思政内容[1，2]。为此，笔者总结了“课程思政”应遵循的五大原则，即言传身教、隐性教育、双向设计、自我教育和拼图特色。在此基础上，合理选用直接类比、案例引出、对比方法、回顾历史、成就展示、问题牵引、视频加强、信息化教学、讨论等教学方法，将知识点与思政要素紧密结合起来[3]。在《传感》课中，笔者通过社会热点等引出正确的世界观、人生观和价值观。通过科学技术的发展史，引出科学家为科学奉献的精神与感人事迹，以及蕴含的精神品质。通过国家重大工程，增强同学的民族自豪感和民族自信等。通过研究团队的成果介绍，激发学生对科研的兴趣。把课程内容与国家实施的创新驱动发展战略结合起来。

2. 积极使用学校课程中心网站，探索雨课堂等信息化教学新方法，并将这些方法和平台有机结合起来：课前将课件、视频等学习资料预先发布;课堂上采用雨课堂把知识框架、重点、难点进行精心讲解[4-6];留下一些知识点给学生在课外進行独立学习和内化，再在下次课堂以雨课堂实时测试和“隔堂讨论”的形式进行巩固和答疑。这样既可以把知识点讲透彻，又可以培养学生独立学习能力，还不会拖延教学进度，有一举三得的效果。在每个课时，参赛者都会采用雨课堂进行课堂测试，当堂分析课堂测试效果，进行形成性评价。课堂上实时答题、弹幕互动、投票、随机点名，课后还能及时生成课堂报告，这就为传统课堂教学师生互动提供了完美解决方案。

3. 课堂、实验和讨论三维一体，形成反馈和回路。安排实验和讨论对课堂讲授的重要知识点进行巩固和提高;与实验课指导老师充分沟通，科学合理设计实验;准确掌握实验效果，任课教师至少全程参与2次实验，审阅全部实验报告;在课堂和讨论课上要对实验结果和问题进行二次消化、归纳和总结。设计改进了部分实验，并购买很多传感器实物带到课堂，以提高学生对传感和检测技术的理解，并逐渐培养学生的工程意识和创新能力。以“雷实验”为平台，开发行走的实验室，让学生在宿舍可以进行实验，老师可以通过互联网来查看实验结果。这些实验涵盖了课程几个重要的知识点，在实验结束后，还会和学生们再次讨论实验心得，真正的实现教学“回路”，及时了解到学生们对于课程的理解情况。这样讲授、实验和讨论三维一体的教学方法，能够使学生对课程的认识和理解更加深入透彻。

4.梳理课程知识点，从中找到了几个重要的知识点，贯穿全课程，做到首尾呼应。“传感器的静态特性”、“传感器的差动改进方法”、“传感器的分类”等几个知识点的概念都在第一章进行了讲授，但是很泛，没有具体到某个传感器。实际上，这些知识点是贯穿后续全部章节的。比如，每章传感器都会涉及采用差动方法来提高灵敏度、消除非线性误差，那么差动方法显然是本门课的一个重要知识点。再比如，传感器的分类，第一章只是介绍了分类方法，但是后续所有传感器都可以很具体的分析它到底属于哪一类传感器，为什么属于这一类传感器。参赛者在每一章讲授时都会结合第一章和当前章来分析这些知识点，这样才能把知识点有机联系起来，前后呼应，加深学生对传感器分类方法等知识点的理解。

5. 注重以问题或工业场景来引出知识点。由问题引出相关知识点，再深入探究，使课堂教学过程跌宕起伏，气氛活跃。特别注意从当前火热的技术如机器视觉、深度学习、人工智能等引出問题。比如，以“机器视觉如何感知目标”为切入点，让学生明白各种传感器的应用价值，以此来引导学生把对机器视觉的兴趣迁移到课堂。

6. 改进了平时成绩考评方法，尽量做到既公平公正，又鼓励先进。该课程平时成绩主要由基于“雨课堂”的课堂测试、回答问题等构成，既让每个学生都回答同样的问题，显示了公平公正性，又鼓励学生在课堂主动回答问题，获得额外的奖励分。教师在课堂作业和测试方面主要有以下三个历程：（1）课后作业，发现课后作业抄袭较为严重，后续逐渐减少了课后作业;（2）传统课堂测试，限定了答题时间，必须准时交作业，后来发现效率较低;（3）基于“雨课堂”的课堂测试，则比较公平，且统计分数快捷高效，当前主要采用这种方法。在回答问题方面，经历了以下三个历程：（1）随机提问，教师有意识的鼓励较差的学生来回答一些比较简单的问题，培养学生的学习兴趣和自信心;（2）循环提问，保证了每位同学都有回答问题的机会;（3）主动回答，在PPT课件上凡是标有“问题Q”的问题，属于奖励分，学生可以主动举手回答，调动学生的积极性。综上，目前的平时成绩考评方法既公平公正，快捷高效又可以鼓励先进。2019年，采用雨课堂进行期中课堂测试试验，效果很好。

7. 注重应用和国际前沿性，培养学生科研兴趣。在教学内容上注重需求和应用的结合，介绍了传感与检测技术在电力、新能源、航空、轨道交通、石化、海洋、土木等多个领域的需求和应用;此外，本课程兼具基本理论与国际前沿，不仅介绍了各项检测技术的基本概念和基础理论，而且融合了作者团队近年来取得的先进成果，以及相关国际最新成果，培养了学生的科研兴趣。并在课程里边增加历史科学小故事，比如居里发现压电效应等。此外，教师开放自己的实验室，可供学有余力的同学来实验室进行科研实验。

8. 课堂讲授注意技巧和工具。（1）开胃菜：每堂课前或重要知识点前讲述一些与知识点相关的工业实例、历史、人文、科技等知识，寓教于乐，活跃课堂气氛，调动学生的学习兴趣;（2）发红包;（3）投票与随机点名。

9. 丰富的视频和动画。（1）80%以上的课时都有视频素材，其中部分视频还是英语的，用于拓展学生能力。（2）动画展示工作原理，在每个课时都有老师精心收集的动画来展示各种传感器的工作原理。

10. 板书的使用。通过板书来推导一些重要的公式;通过板书来进行课时总结;请同学使用板书来绘制电路图和板书。

三、以课时为单位的教学过程

《传感》课程所有课时都按照图1所示的六个环节开展教学过程。上述10个教学方法贯穿于这六个环节：（1）课程导入环节主要利用问题驱动、工业场景、生活实例等引出将要讲授的传感器;该部分内容同时含有隐性的课程思政内容，通过社会热点、历史故事、国家战略、重大工程等话题引入思政内容。（2）知识回顾环节主要回顾已经学习过的知识点，并为本节课打好基础;（3）课程展开环节将循序渐进讲授知识点、重点和难点;（4）课程拓展环节主要介绍一些传感器的行业话题和传感器方向的学术前沿知识;该部分内容也会含有课程思政内容。（5）实践思考环节主要展示传感器实物、演示实验、基于工业应用场景来进行讨论等;（6）课程小结环节将总结本课时的知识点，布置课后作业等。

四、结束语

在《传感》的授课过程中，笔者探索到一些行之有效的教学方法，并以课时为单位总结了通用的教学过程。通过这些方法的具体实施，一方面提升了自己的教学技能，另一方面也培养了学生的学习兴趣，提高了教学效果。任课教师获得校基本功比赛一等奖、校青年教师教书育人模范、教学能手等称号。学生、督导和同行对该课程的评价为优秀。这些方法也起到了良好的社会效益，教学事迹被湖南大学新闻网报道[7]。部分方法也获得教育部产学合作协同育人项目、湖南大学全英文课程的资助。这些方法可进一步推广到其他高校的检测类课程，为高校人才培养、科学研究和服务社会提供有效的支撑。

参考文献：

[1]姜波，李丽君.三全育人视域高校“思政课程”到“课程思政”转变的路径探析[J].教育现代化，2019，6（57）：260-262.

[2]高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育，2017（01）：43-46.

[3]教师教学发展中心.教师教学发展中心举行“课程思政”示范课展示研讨工作坊[EB/OL].2019;Available from： http：//jwc.hnu.edu.cn/info/1220/6875.htm.

[4]于歆杰.善用雨课堂工具成就一线老师的理想课堂[C]//北京：首届全国工程专业学位研究生教育混合式教学研讨论坛论文集，2017：1-18.

[5]马山刚，于歆杰.在线开放课程相关名词及其相互关系[J].电气电子教学学报，2017，39（6）：1-4，46.

[6]朱桂萍，于歆杰.“电路原理”MOOC资源的多种应用形式实践[J].电气电子教学学报，2017，39（3）：6-8，28.

[7]湖南大学宣传部.何赟泽：坚持走教研相长路线[EB/OL].2018;Available from： http：//news.hnu.edu.cn/hdrw/2018-01-03/20892.html？isappinstalled=0&from=timeline.