基于“三双培养”的传感器课程教学模式研究

邓贻香

重庆城市科技学院，重庆 402167

一、研究背景

（一）进入21世纪以来，我国教育事业发展迅猛，为社会主义现代化建设培养输送了大批应用型人才，为加快社会的经济发展作出了重大贡献。但同时，由于管理体制和管理理念等诸多因数影响，高校培养的物联网专业人才与企业需求脱节现象比较严重，企业招不到他们想要的人才，而高校毕业生找不到合适工作。在这样的背景下，高校对物联网专业人才培养模式的改革迫在眉睫。双能力培养、双师资培养、深化产教融合是改变现状的迫切要求，对新形势下全面培养应用型人才、扩大就业创业、培育经济发展新动能具有重要意义。根据党的十九大精神，深化产教融合，全面提升人力资源质量是高校未来发展的必然趋势。

（二）近些年，很多用人单位对物联网领域的人才需求出现严重不足的状况，人才供需出现失衡的情况越来越严重。导致这一现象的主要原因之一，就是高校对物联网专业人才培养与企业需求的脱节，导致人才供需结构性矛盾的。物联网是通过各种传感器、射频识别技术、全球定位系统等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程。传感器作为物联网的前端技术，有着不可或缺的作用。他是物联网采集数据的关键组件。可见，传感器技术这门课程对物联网领域的人才培养又起到关键的作用。

二、传统传感器教学模式

传感器技术这门课程是电子信息工程和物联网工程专业的一门专业核心课程，也是一门专业必修课程，它的重要性不言而喻。然而，目前不少高校在教育观念上，仍存在着重理论、轻实践，重理论知识传授、轻动手能力培养的倾向。在课程体系上，实验教学少有独立的教学体系以及相应的学分评价体系［1］。在实验内容上，传统的传感器实验项目多为验证性，从实验原理、步骤、实验注意事项，甚至连结果都由老师讲解，没有任何悬念，这样的实验课程没有新意。随着科学技术的迅猛发展，集成化、多功能智能新型传感器层出不穷，多传感器信息融合技术等得到快速发展和应用，然而实验教学却远远滞后于传感器信息融合技术的更新换代［2］。

三、何为“三双培养”

为了满足社会需要的物联网领域应用型人才，我们急需对相关课程进行调整。传感器技术作为物联网系统数据的重要入口，我们迫切需要重构目前的传感器教学模式，以缓解目前物联网领域的应用型人才“用工荒”的现状。在此背景下，本课题提出了“三双培养”的传感器教学模式。“三双培养”即“应用能力+创新能力”双能力培养，“教师+工程师”双师资教学，“校内课程+校外企业课程”双课程学习［3］。“三双培养”的传感器教学模式框架如图1所示。

图1 “三双培养”教学模式框架

四、“三双培养”传感器教学模式实施方案

（一）实验项目内容从验证性转变为应用型

通过改变实验项目内容，将验证性实验转变为应用型实验，将单一性实验转变成课题性实验，提高实验项目的新颖性。原有的传感器实验一般都是验证性实验、单一性实验，例如：电阻式传感器的振动实验、电容传感器的振动实验、霍尔传感器的转速测量实验以及超声波传感器的位移特性实验等实验项目。学生在做这些实验的时候，并不清楚做这些实验的目的及用途，而仅仅只是为了完成一个实验任务。如果把这些实验项目换成课题性、带有实际用途的项目。

例如：智能吸尘器红外避障、超声波传感器在矿山救援机器人中应用、超声波传感器在倒车中的应用以及气体传感器在监测化工空气污染中的应用等项目。这些课题的应用性很强，比较贴合实际。

这种应用型的实验项目更能提高学生的学习兴趣，激发学生学习热情。对于这些课题可以做前期的数据采集、放大、滤波，后期工作可以通过物联网技术将这些数据进行分析、整合和处理。例如：给定一个项目如“智能晾衣架”，然后把这个项目拆成几个部分来实现，信息采集、阈值设置、电机控制，信息采集部分涉及到光敏电阻、雨滴传感器、热敏电阻传感器、湿敏电阻传感器以及风机检测，阈值设置包括光照阈值、雨滴阈值、温度阈值以及湿度阈值，功能框图如图2所示。通过这种具体的项目式课题，让学生能够将理论知识和实践相结合。在实践的应用中，更能充分掌握理论知识。

图2 智能晾衣架的功能框图

（二）“教师和工程师”双师资教学

授课教师理论知识虽然扎实，但仍缺乏企业项目实战工作实践经历，对前沿技术及应用了解较少。而采用教师和工程师相结合的方法，学校教师主要负责理论知识教学，企业工程师承担实验教学、课程设计和毕业设计等实践教学，互为辅助，互为支撑，让理论和实践相结合，实现实验实践教学效果大幅提升。学校教师把自己扎实的理论知识传授给学生，让学生能够快速地掌握最基础的理论知识。企业工程师通过自己实践工作经验，将理论知识应用到实践中，以项目的形式开展实践课程。

传统的毕业设计课题一般都是由毕业指导老师给定，例如：“基于单片机的温度报警系统设计”“基于单片机的温湿度监测系统设计”“基于嵌入式的温湿度检测系统”“基于DSP的步进电机控制系统”“基于FPGA的数据采集系统设计”，该类毕业设计题目的核心控制器给定，然后学生根据题目进行相应的制作。而在企业，毕业设计的题目会更灵活，学生可以根据自己优势，再结合企业现有的一些硬件平台，自己给出毕业设计的题目，这样可以大大提高毕业设计的完成度。例如：学生自己定一个题目“基于DSP的按摩椅制作”，对前端的数据采集可以使用单片机，也可以采用DSP、嵌入式或是FPGA，数据采集进入核心控制器后，对数据进行处理，输出控制信号。按摩椅的控制系统分为传感器数据采集、液晶显示、电机控制、功能按钮等几个模块。功能框图如图3所示。

图3 基于DSP的按摩椅制作的功能框图

（三）“校内课程和校外课程”双课程学习

采用“校内课程+校外企业课程”双课程学习，充分利用校企合作平台，让学生提前接触企业课程，在实训中，企业提供专业实训技能的讲解和实训的环境。只有在有规划的前提下，才能更进一步地提高校企合作水平，促进学生的全面发展。同时，解决人才供需失衡的现状。校内课程主要是学校的老师教授课本上的基础理论知识，学生在掌握了理论知识的基础上，然后利用校企合作平台，利用企业的相关设备完成实践课程。传感器的课程设计或是毕业设计都可以在企业完成，企业的工程师提供相应的指导，给出相应的题目或课题，也可以采用题目自拟的方式，让实践课程更灵活。有了企业平台，学生更能与社会接轨，接触到当前传感器的应用领域，为后续更好地进入社会打下坚实基础。

（四）考核评价

立足于素质教育和创新人才的培养，建立根据学生掌握的知识、获得的能力和素质进行评价的体系，使得成绩评价体系能多层次、多角度、全方位的考查学生对知识的掌握程度，使成绩能更全面、真实地反映学生的知识和能力，并且反馈学生工程能力的不足和长处，辅助学生成长。基于“三双培养”的传感器课程教学模式的考核评价改变了传统的评价体系，考核评价采用“双评价”的考核机制，即校内评价与校外评价相结合（见图4）。在校期间，主要由在校教师对学生的学习态度、理论知识、实作能力和创新能力等方面进行考查。在企期间，则由在企教师对学生的职业道德、工作态度、基础知识、专业技能和整体素质等方面进行考核。

图4 “双评价”考核机制

通过采用“双评价”的考核机制，强化校内教师与校外教师的互联互动，在培养方案修订、培养计划制定、课程体系构建、论文选题等应用型人才全周期培养中，以项目合作为纽带，最大限度地发挥团队的协同指导作用［4］。

五、结语

目前，“三双培养”的传感器教学模式已应用于重庆城市科技学院传感器技术这门课程。通过该教学模式，引入企业工程师直接参与课堂教学环节，让学生更多的了解前沿技术及应用；采用双课程学习，让学生提前接触企业课程，培养学生成为企业所需人才，缓解了高校对物联网人才培养与企业人才需求脱节的矛盾。通过该教学模式，丰富了传感器课程教学资源，建立完善的课程教学体系。同时，激发学生学习积极性、主动性，培养学生自主学习能力。