传感检测类课程混合式教学改革研究

郭红英 张琼

【摘要】    为了适应传感检测学科在各行各业的不断更新，以培养学生自主学习能力和创新精神为宗旨，开展了传感检测课程的混合式教学模式探索。教学实践表明，混合式教学模式的应用对激发学生的学习兴趣和提高学生成绩效果显著，可以更好地达到培养学生创新实践能力的目标，进而满足培养适应时代发展人才的需要。

【关键词】    混合式教学模式    传感检测    虚拟实验

引言：

近年来人工智能及相关产业的飞速发展，带动传感检测技术产生了日新月异的变化，同时也为传感检测课程的教学带来了新的挑战 [1]。为了使广大学生能够适应信息技术和产业技术的飞速发展，对电子信息类专业学生的教育不断提出了新的要求;在学习本专业知识的基础上，更多的致力于促进多学科之间的交叉和融合;努力扩大应用型、技能型复合人才的培养 [2]。

传感检测在电子信息类专业当中，它上承电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础课，下接EDA、DSP、单片机、sopc等学科动态变化迅速的前沿课程，在整个专业培养中起承上启下的作用。这就要求传感检测课程的培养方向应该以培养学生自主学习，增强处理问题的综合能力为主[4-6]。

一、传感检测课程实施教改的必要性

为了满足电子信息专业培养适应创新创业环境发展的创新型复合人才[7]的目标，传感检测类课程的教学方法须达到以下要求：

1.以不同检测环境的具体需求为研究目标，开展研究性，教学建立多学科融合的综合性学科知识体系;

2.以扩展知识的外延性和应用性为目标，建立理论和实践并重的教学体系;

3.通过“线上+线下”的教学模式，有效的融入传感检测的前沿技术;

4.加强过程性考核，增强学生的自主创新、综合能力的考查，增加对设计性项目的考核比例。

二、混合式教学的设计方案

所谓混合式教学并不是线上线下的简单叠加，而是属于广义的有机范畴，而是通过对PPT、音视频、虚拟仿真实验平台、硬件实验设备等多种教学手段综合运用，实现教学资源的优化组合，开展综合应用研究性教学。作为实践性强、前沿急速发展的科技类课程，开展传感检测课程混合式教学必须以综合应用多种教学模式，针对不同的教学内容特点有效的融合多种的教学方法，达到学生自主学习、自觉解决问题提高综合能力的目标，具体思路为：

1.对教材内容进行优化，主要包括两方面内容，一推陈出新，不断将前沿知识引入课堂教学，同时摒弃部分陈旧内容;二项目化理论教学内容，改变传统教材以传感器的发生原理分章节展开的方式为针对具体检测需求的项目化教学模块。

对地方高校学生来讲，缺少一定的具体内容原理介绍其过于抽象，难以理解，尤其是在介绍新型传感器时，更是如此。采用因“生”制宜的项目式教学改革可以有效的解决此类问题。根据不同教学内容以及学生知识接纳度，针对不同的传感原理设计出符合情境的检测项目。

通过对实际检测需求的分析，帮助学生了解掌握不同传感器的应用场合，形成对教学内容的模块化项目化处理。例如通过山体滑坡的检测环境，引入应变传感器及应变传感原理的讲解，既把传感器的应用有机的融入了实际项目中，又有效的提高了学生对课程的关注度，同时也一定程度上提高了该课程的工程项目价值。

2.作为现代教学改革的一个方向，将多媒体、自媒体等先进技术融入教学过程，在新课讲解过程中，通过插入一些传感器的实物图片及应用视频，让学生更形象地了解传感器工作原理及使用方法;在课下巩固方面，可以将课后习题及相关院校的历届考研真题纳入线上课程包，学生可以通过访问线上系统完成课后作业，由系统即时批改达到巩固课堂知识的效果。

3.在此基础上将对当前传感检测领域的学科前沿动态进行认真调查和分析，及时调整教学内容，及时将传感检测的最新技术、工程案例，融入课堂教学;借助虚拟仿真技术，构建更加接近现实的教学情境，制定教学方案，通过教学的实施、调整，不断探索虚拟仿真在教学中的最佳体现模式，将各种先进的教学方法有机融合，提高课堂教学效果。充分调动学生学习兴趣，激发学生主动学习的潜能。

4.加强与校外实习基地的合作，打造与企业真实工作场景接近的教学环境，合理利用现有实验室软硬资源，借助我系电子信息虚拟仿真中心建设契机，设计具有一定学科前沿性的虚拟仿真项目，最大程度地培养学生的创新设计能力。

5.在原有学生调查问卷及考试评价等反馈办法的基础上，通过微信和QQ等交流平台，与学生及时互动，接收学生反馈情况。通过课程设计、大学生创新实践项目等手段，引导学生在学好基础知识的同时主动探究传感检测学科前沿知识，以全程跟踪的理念构建评价体系，从理论、实践、创新和能力四个方面考核学生的综合水平，激发学生潜能。

三、混合式教学法的实施

3.1开放式课堂模式

在3年来持续实施传感检測教学改革过程中，不断在教学过程中引入新的教学理念，并对传感检测和单片机等相关课程的一体化教学方法进行了实践，效果良好。

在此基础上，根据不同教学内容的特点，参照教学大纲要求，开发APP指导学生进行线上课前预习、课后内容巩固并将学科前沿动态通过线上发布，拓宽了学生眼界，既培养了学生自主学习，独立创新能力，又能及时监督管理的开放式课堂模式。

3.2 具体措施

3.2.1完善实验项目的动态调整

传感器与检测技术课程实验教学项目的选择，在以巩固验证理论原理的基础上，增设综合性、设计性较强，更接近当前学科前沿动态的实训项目，起到拓宽学生视野，增强学生分析问题、解决问题能力的效果。通过实物讲解传感器的受力和拉伸过程信号的输出变化，结合有限元仿真，可以让学生了解传感器的制作方法及传感机理。通过对传感部件的拆卸组装，研究其内部结构及内部线路的布设原则。通过这样的实践实训环节，让学生能真正参与到传感器电路设计、组装调试与生产制作当中。

3.2.2 引入虚拟实验

将虚拟实验引入实践教学环节中，也逐渐成为传感检测课程实践教学的趋势之一。传感器种类繁多，科技的飞速发展使得新型传感器不断涌现，教学设备不可能紧跟时代步伐。同时，对于一些成本高昂如光栅传感器，分布式光纤传感器、太赫兹检测等，购置费用过高，无法实现。将新型传感器的实训引入虚拟实验，在计算机软件中模拟实验环境，进行相关实训环节填补实验项目空白。相比传统的实物实验平台，虚拟实验具有易于开发新项目，实验内容灵活多样，无器材消耗与设备损坏等优点，更易于创新性、综合性实验项目的实施。通过将虚拟仿真教学和理论实践教学相结合，设计贴近学科前沿动态的教学情境，注重讲解前沿学科动态对于基础原理的应用发展，全方位地培养学生的专业综合能力和认同感。

改变以往以教师为中心的填鸭式教学模式为教学情境生动逼真、以学生为主导的混合式教学模式。培养学生学习的积极主动性。让学生带着需解决的问题学习，提高其主动分析问题、解决问题的能力，进一步实现学生创新思维能力的培养。

理论课与实践课独立设课的初衷是为了更好地培养学生的实践动手能力和创新能力，凸显实践教学的重要性。但是，这种模式还存在一些不足，即实践课的项目和时间安排无法与理论课紧密衔接，通过虚拟仿真技术与理论知识的有机融合，架起理论知识与实践操作联系的桥梁，增强知识的形象性、生动性，使学生能够在探究的过程中认知心理得到满足，使其主动创新能力在不知不觉中得到提升。

3.3课程考核

为了加强混合教学法的教学效果，引导学生注重学习过程，对原有的考核方式进行了调整。将由单元小结、期中测试和课程设计组成过程性考核比例，从原来的 20%增加到 40%，并对各部分比例进行细化，课程设计占20%，单元小结、期中测试各占比 10%。

3.4实践效果

经过323 名学生的持续性教改实践，平均成绩从73增加到81分;在毕业设计选题环节，传感检测类题目的被选比例明显增多，选用的传感器及检测手段的前沿性明显增加，应用领域也得到进一步拓展。

四、结束语

近 20 年來，传感检测被广泛应用于人工智能、航空航天、地质探测、生物医疗等各行各业[8]，传感技术的发展对我国的科技进步起着重要作用，具有传感检测专长的应用型专业人才是提升综合国力的有效支撑。混合式教学法的推广有助于学生综合创新能力的有效提升，从而达到促进我国经济社会的迅速发展，进一步提高国家的科技力量的目的。

作者简介：郭红英（1977-），女，忻州师范学院电子系副教授，博士，研究方向：光纤传感

参  考  文  献

[1]吴艳敏， 武东辉， 刘磊，等. 工程实践背景下建筑检测与传感技术课程改革探索[J]. 中国现代教育装备， 2020， No.339（11）：96-98.

[2] 任国凤;付建梅;荀燕琴;史慧敏. 应用型本科数字信号处理混合式教学研究[J].高师理科学刊，2020，6：73-76+95

[3] 陆凯韬. 传感器与检测技术课程理实一体化教学改革研究[J]. 南方农机， 2020， v.51;No.362（22）：157-158.

[4]彭慧玲， 刘林生， 黎海生. 《传感器原理与检测技术》课程教学改革与实践[J]. 教育教学论坛， 2019， No.445（51）：104-105.

[5]曹原， 陈华敏. 基于项目“红外传感器设计”的《传感与检测技术》课堂教学改革[J]. 内燃机与配件， 2019， 000（001）：P.243-244.

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[7]史玉立. 传感与检测技术课程教学改革初探[J]. 科技视界， 2018， 252（30）：255-256.

[8]王亚姣， 李丽宏， 彭宏丽，等. 新工科背景下“传感器原理与检测技术”课程实验教学探究[J]. 科技创新与生产力， 2019.

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[10]周玲. 基于”互联网+”的传感与检测技术教学改革探讨[J]. 知识文库， 2018， 12（023）：P.59-59.