【摘 要】立足于高職層次，精簡傳感器教學(xué)內(nèi)容，以應(yīng)用為導(dǎo)向，探索“建?！K化”的教學(xué)模式，整合各類教學(xué)資源，開發(fā)高職傳感器與檢測技術(shù)課程的立體教學(xué)軟件包，作為教學(xué)、輔學(xué)和自學(xué)工具，以期提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。

【關(guān)鍵詞】高職 傳感器 立體教學(xué)

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2015）06C-0191-02

一、背景分析

（一）傳感器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

傳感器技術(shù)是信息時代信息獲取的重要手段之一，它相當(dāng)于系統(tǒng)的感覺器官，將各種各樣形態(tài)各異的信息量轉(zhuǎn)換成能夠被直接檢測的信號?！皼]有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”，因此傳感器與檢測技術(shù)是機電一體化、電子產(chǎn)品的設(shè)計與制造、物聯(lián)網(wǎng)、城市軌道交通控制等領(lǐng)域技術(shù)更新和發(fā)展的關(guān)鍵。

近幾年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化等新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)也正在形成熱點。各種新型傳感器的不斷涌現(xiàn)和廣泛應(yīng)用對傳感器及檢測技術(shù)課程的教學(xué)和實驗，如教學(xué)模式、實驗內(nèi)容、教學(xué)理念、教材開發(fā)、能力培養(yǎng)等提出了更新的要求。

（二）傳感器教學(xué)現(xiàn)狀

任何一種傳感器在制造和裝配完畢后都必須進行一系列的測試和實驗，以確定傳感器的基本特性，而目前傳感器教學(xué)往往側(cè)重講授傳感器的測量原理等基礎(chǔ)知識，但未能聯(lián)系實際，割裂了科學(xué)技術(shù)與社會的密切聯(lián)系。課時安排中增加了實驗的比重，鍛煉學(xué)生的動手能力，但實驗內(nèi)容主要涉及測量原理，對實物缺乏感性認識，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)了傳感器與檢測技術(shù)課程后卻不認識實際使用的傳感器、不會根據(jù)具體的檢測任務(wù)選擇合適類型、精度的傳感器等。強調(diào)傳感器的專業(yè)性強和應(yīng)用性廣，忽略了“標準”“規(guī)范”等德育教育；課堂教學(xué)的效率和質(zhì)量大打折扣。

（三）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

針對目前的教學(xué)情況，國內(nèi)外的專家學(xué)者展開了大量的研究。國內(nèi)的研究課題主要集中于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，如南京工業(yè)大學(xué)“傳感器實驗與理論教學(xué)改革的探討和實踐”，無錫機電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)?！皞鞲衅鹘虒W(xué)信息化資源開發(fā)研究”都取得了一定的研究成果；而國外很多研究機構(gòu)則主要針對學(xué)生在學(xué)習(xí)傳感器時概念轉(zhuǎn)變和能力考察展開研究：康科德教育研究組織Sharimecalf博士開發(fā)了一套基于傳感器技術(shù)的教材，該教材以探究教學(xué)模式為理論基礎(chǔ)，以基于標準的主題為活動內(nèi)容，旨在能夠最大程度的體現(xiàn)出傳感器技術(shù)對于學(xué)生概念理解和能力培養(yǎng)方面的優(yōu)勢；美國斯坦福大學(xué)和著名的研究性教師MissyHolzer設(shè)計了基于傳感器技術(shù)的開放式探究課程及學(xué)習(xí)活動，旨在為學(xué)生提供一種可持續(xù)探究和科學(xué)學(xué)習(xí)的方法。

二、立體教學(xué)軟件包的構(gòu)建與實施

本課題旨在立足于高職層次，精簡傳感器教學(xué)內(nèi)容，以應(yīng)用為導(dǎo)向，探索“建?！K化”的教學(xué)模式，整合各類教學(xué)資源，開發(fā)課程的立體教學(xué)軟件包，提高教與學(xué)的時效性和實效性。

（一）教學(xué)內(nèi)容項目化

針對高職層次，針對專業(yè)方向，選取實際應(yīng)用中涉及到的檢測案例，例如生活中最常用的電子體重秤、軌道交通中的列車時速測量、列車運行定位，工業(yè)控制中的加熱爐物料檢測、壓力監(jiān)測，家用電子產(chǎn)品的溫度測量等內(nèi)容，細化為工作小項目，突出實踐，強調(diào)測量與分析；再對現(xiàn)有的課程內(nèi)容加以精簡、優(yōu)化和重組，使理論為實踐服務(wù)，同時也可以引入科技新成果，以應(yīng)用為導(dǎo)向，構(gòu)建適應(yīng)于高職層次的、不同專業(yè)需求的教學(xué)內(nèi)容。

（二）教學(xué)方式立體化

走出教室，探索“建模（知識儲備）—設(shè)計（檢測電路的設(shè)計、仿真與制作）—試驗（數(shù)據(jù)檢測與分析）”的教學(xué)模式，將多媒體、教科書與視頻、錄像、實驗設(shè)備等結(jié)合起來，將對傳感器理論的學(xué)習(xí)立體化，提高教學(xué)質(zhì)量與效率，進行創(chuàng)新型人才教育。

1.建模

通過展示實物、觀看視頻等方式提出檢測任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)提出的項目任務(wù)分析檢測要求，包括測量內(nèi)容、測量精度、檢測器件與工具等。對任務(wù)的分析需要學(xué)生去了解詳盡的傳感器資料，查閱一些專業(yè)文獻，獲得有價值的應(yīng)用模型，再根據(jù)需要建立自己的電路模型，查找IC手冊，選擇合理的元件及型號等，這就是一個學(xué)生知識儲備的過程。

2.設(shè)計

檢測電路初步模型建立后，指導(dǎo)學(xué)生借助Protues、Matlab、EWB等仿真軟件來設(shè)計傳感器信號處理電路，通過仿真模擬運行，不僅可以使學(xué)生檢查電路的工作點、校準測量，還可以直觀地觀察輸出效果；也可以通過實驗室中的傳感器實驗箱完成電路方案的論證，通過不斷的仿真、查看、調(diào)整、優(yōu)化，最終確定本項目需要的檢測電路并制作。

3.試驗

檢測電路制作完成后，指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建盡量貼合實際的測量情境，在實驗室或者戶外完成測量數(shù)據(jù)的采集，并對比仿真調(diào)試和實際調(diào)試的結(jié)果，分析并形成書面報告。

在整個從提出任務(wù)到得到數(shù)據(jù)的過程中，教師只是個“橋梁”，在學(xué)生從“建?！钡健霸O(shè)計”之間搭建一個知識平臺，提供參考資源、解答理論疑問等；在學(xué)生從“設(shè)計”到“試驗”過程中提供儀器與工具、提供參考方案等。學(xué)生的主體地位得到充分發(fā)揮。

（三）教學(xué)資源多元化

在以上的教學(xué)過程中，資源的配備和使用是進行有效設(shè)計的前提。利用網(wǎng)絡(luò)百科，特別是專題網(wǎng)站資源，將多媒體、仿真軟件、虛擬實驗室與實驗儀器相結(jié)合，建立傳感器與檢測技術(shù)教學(xué)資源庫，提高課程教學(xué)、課后輔學(xué)、學(xué)生自學(xué)的效率和效果。

1.課堂教學(xué)與微課相結(jié)合

制作傳感器課程教學(xué)與實驗的微課，以視頻為主要載體，針對課程內(nèi)容的某個重點或者難點，記錄教師在課堂之外的教學(xué)指導(dǎo)或演示過程，彌補課堂教學(xué)時間和空間的不足。

2.專題網(wǎng)站資源與網(wǎng)絡(luò)百科平臺相結(jié)合

“傳感器之家”“中國傳感器網(wǎng)”等專題網(wǎng)站中有詳細的傳感器種類、型號、新動態(tài)、傳感知識、傳感論壇等模塊。應(yīng)用專題網(wǎng)站進行在線學(xué)習(xí)不僅可以減輕教師的教學(xué)壓力，還能擴展學(xué)生的知識面，大大提高學(xué)習(xí)效率，訓(xùn)練學(xué)生信息檢索、資料篩選的能力。

“百度百科”“維基百科”等網(wǎng)絡(luò)百科平臺是內(nèi)容開放、自由的、涵蓋各領(lǐng)域知識的信息收集與發(fā)布平臺，應(yīng)用這些網(wǎng)絡(luò)百科作為傳感器學(xué)習(xí)的知識平臺，不僅可以通過網(wǎng)絡(luò)獲得知識來補充教學(xué)的不足，還可以參與到百科詞條的建立、修改、交流和分享。

3.多媒體教學(xué)課件與視頻錄像結(jié)合

由于傳感器的敏感元件檢測比較細微，肉眼是很難看到諸如應(yīng)變片的變形、磁電式磁場的變化等現(xiàn)象的，因此可以通過多媒體或者flash軟件制作相應(yīng)的動畫，再配合視頻錄像，便于教學(xué)后學(xué)生對傳感現(xiàn)象的理解。

4.虛擬實驗室與真實儀器儀表結(jié)合

可以用于傳感器仿真的軟件主要有protues、matlab、EWB、Labview等，教學(xué)中可以通過仿真軟件進行電路設(shè)計與模擬，再通過實驗器材觀察真實的實驗現(xiàn)象，驗證仿真結(jié)果，優(yōu)化設(shè)計結(jié)論。

（四）課程評價實時化

研究建立一個知識、技能、素質(zhì)綜合考量的評價體系，評價過程貫穿于整個“建模”“設(shè)計”與“實驗”過程，考核學(xué)生查閱資料，分析問題的能力，儀器儀表和仿真軟件的操作使用能力，電路的設(shè)計與制作能力，設(shè)計文檔的組織與撰寫能力，對知識點的消化與吸收情況，自學(xué)與創(chuàng)新能力，以及團隊合作能力。

三、教學(xué)案例

下面以測力的電子秤為例（圖示1）說明立體教學(xué)軟件包的使用與效果。

圖1 傳感器課程“電子稱”學(xué)習(xí)與實踐流程

以上過程可見，傳感器立體教學(xué)軟件包既能夠指導(dǎo)學(xué)生進行知識學(xué)習(xí)，又能夠指導(dǎo)學(xué)生進行實踐設(shè)計，若在傳感器的課堂學(xué)習(xí)過程中使用該教學(xué)軟件包，那么教師的意義在于貫穿指導(dǎo)，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，引導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)造性勞動。

傳感器的教學(xué)涵蓋了城市軌道交通控制、鐵道車輛、電氣自動化技術(shù)、機電一體化技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)、電子信息技術(shù)等諸多電子電氣類和軌道交通類專業(yè)，如何針對不同專業(yè)、不同層次、不同需求進行傳感器教學(xué)設(shè)計，提高課程教學(xué)的實效性和時效性，是本課題研究的重點。立足于高職層次，以應(yīng)用為導(dǎo)向，利用各種教學(xué)資源，研究高職傳感器與檢測技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、能力培養(yǎng)，設(shè)計并開發(fā)的該課程的立體教學(xué)軟件包，應(yīng)用為教學(xué)、輔學(xué)和自學(xué)工具，最大程度地提高傳感器學(xué)習(xí)的效率和效果，實現(xiàn)創(chuàng)新人才教育和德育培養(yǎng)。

【參考文獻】

[1]徐天龍，李長城.傳感器和檢測儀表的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J].民營科技，2011（12）

[2]林云峰.論檢測傳感技術(shù)在機電一體化中現(xiàn)狀、應(yīng)用及其發(fā)展[J].制造業(yè)自動化，2011（33）

[3]陸光華.警惕傳感器教學(xué)的幾個誤區(qū)[J].物理通報，2012（4）

[4]張紅.結(jié)合傳感器課程特點，推進創(chuàng)新型人才教育[J].高教論壇，2010（10）

【作者簡介】李翠翠（1983- ），女，山東蒙陰人，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：電氣自動化課程教學(xué)。

（責(zé)編 丁 夢）