汪之又，陳英，劉安玲，周遠，劉莉，鄒瑩暢，蔣國保，謝端

（長沙學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院，湖南 長沙）

隨著醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、油氣管道、智能電網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、機器人等產(chǎn)業(yè)成為國內(nèi)經(jīng)濟增長的熱點，上述領(lǐng)域中的創(chuàng)新應(yīng)用已經(jīng)成為傳感檢測技術(shù)的重要推動力。國家十分重視和支持傳感檢測技術(shù)的發(fā)展，2016 年出臺的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》明確提出開展傳感器核心器件等技術(shù)攻關(guān)，提升傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，為傳感器的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用指明了發(fā)展方向。在國家政策支持、技術(shù)迅速發(fā)展的時代背景下，傳感檢測技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，尤其是機器人與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對應(yīng)用型人才需求非常強烈，因此將學(xué)科和工業(yè)發(fā)展的前沿技術(shù)和應(yīng)用與相關(guān)課程的理論教學(xué)、實驗環(huán)節(jié)緊密融合，達到培養(yǎng)應(yīng)用型人才之目的是當(dāng)前教學(xué)改革的熱點[1-2]。

作為人才培養(yǎng)的重要課程，“傳感器與檢測技術(shù)”是電子信息類專業(yè)的必修課，融物理、電子、通信、自動化等學(xué)科知識于一體，具有綜合性、多學(xué)科交叉的特點，本課程以培養(yǎng)具有跨學(xué)科知識結(jié)構(gòu)和綜合應(yīng)用能力的應(yīng)用型人才作為教學(xué)目的。本文作者立足地方高校，通過與北京華清遠見科技發(fā)展有限公司（以下簡稱“華清遠見”）開展“產(chǎn)學(xué)合作，協(xié)同育人”的教學(xué)實踐工作，將學(xué)院已有的優(yōu)質(zhì)科研資源和華清遠見在傳感檢測技術(shù)方面的研發(fā)、培訓(xùn)資源轉(zhuǎn)化為課程的育人資源，從理論教學(xué)、實驗教學(xué)和課程考核三方面進行了教學(xué)改革。

一 教學(xué)現(xiàn)狀及改革的必要性

目前“傳感器與檢測技術(shù)”課程教學(xué)目的僅局限于使學(xué)生掌握傳感器的工作原理和特性，培養(yǎng)使用各類傳感器的應(yīng)用能力這些基礎(chǔ)要求，尚不能完全滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，因此進行課程內(nèi)容改革，加強跨學(xué)科綜合應(yīng)用能力的考核是本課程教學(xué)改革的重點方向。為達到課程內(nèi)容改革目的，作者認(rèn)為需要解決“傳感器與檢測技術(shù)”教學(xué)中的兩個矛盾：

（一） 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力之間的矛盾

為了讓學(xué)生順利完成原理驗證實驗操作，理論教學(xué)的難點和重點多數(shù)集中在原理講解部分，大量的物理模型公式和推導(dǎo)難以有效調(diào)動學(xué)習(xí)積極性；為調(diào)動學(xué)習(xí)積極性引入的應(yīng)用實例無法在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)用到，難以幫助學(xué)生進入掌握原理-分析用例-實際操作的良性發(fā)展軌道。

（二） 課程考核體系設(shè)計和考察學(xué)生應(yīng)用能力需求之間的矛盾

實驗環(huán)節(jié)采用的實驗箱在小型化、集成度、自動化等方面與工程、科研實踐采用的傳感設(shè)備有普遍存在差距，難以有效地調(diào)動學(xué)生的動手熱情；同時實驗項目以考核單一知識點的小實驗，缺乏融入單片機等前置課程內(nèi)容的綜合實驗設(shè)計，使學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)與其他課程出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，無法形成跨學(xué)科的綜合應(yīng)用能力[3-4]。

二 課程改革探討

本項目擬采用理論和實驗教學(xué)改革同步進行、從單純講授傳感檢測內(nèi)容向多課程內(nèi)容融合的實施路徑，以完善課程考核體系和教學(xué)大綱為目的，進行“傳感器與檢測技術(shù)”的課程內(nèi)容改革，如圖1 所示。

根據(jù)上述實施路徑，本項目建設(shè)內(nèi)容分為三個階段，具體介紹如下：

第一階段：結(jié)合傳感檢測技術(shù)的最新應(yīng)用，更新理論教學(xué)中的實例講解內(nèi)容，選購華清遠見無線傳感網(wǎng)絡(luò)實驗箱。

理論教學(xué)部分，結(jié)合近3 年來消費電子、工業(yè)裝備以及作者在科學(xué)研究中采用的傳感器設(shè)備和檢測技術(shù)，更新理論教學(xué)中的實例講解內(nèi)容，使學(xué)生對完整的傳感檢測系統(tǒng)有初步的認(rèn)識，對后續(xù)實驗項目用到的傳感器模塊形成直觀的認(rèn)識。

實驗教學(xué)部分，根據(jù)理論教學(xué)要求重點掌握的傳感器類型、實驗箱配套實驗的可操作性和實驗指導(dǎo)書內(nèi)容的完整程度等因素綜合比較，作者從華清遠見公司采購無線傳感實驗平臺，該平臺除配套濕度、溫度、加速度、氣體、磁場、光學(xué)與超聲波等傳感器實驗項目之外，還具有ARM 內(nèi)核單片機、和上位機進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通信接口，可以支持包括嵌入式系統(tǒng)、信號處理相關(guān)技術(shù)的綜合實驗設(shè)計。

第二階段：基于實驗箱設(shè)計實驗項目，理論教學(xué)的工作原理和檢測技術(shù)部分同步加入實驗項目的基礎(chǔ)理論知識。

理論教學(xué)部分，在第一階段形成直觀認(rèn)識的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳感器工作原理講解無線傳感實驗平臺中傳感器模塊的操作以及數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸?shù)然A(chǔ)知識，建立工作原理與實例講解、實驗操作之間的對應(yīng)關(guān)系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的積極性。

實驗教學(xué)部分，根據(jù)理論教學(xué)重點和實驗教學(xué)的課時長度，與華清遠見工程師一起在無線傳感實驗平臺上設(shè)計傳感器的驗證與應(yīng)用實驗，通過教師預(yù)實驗和學(xué)生試做等評估方式控制實驗難度，在課程內(nèi)容改革的同時保證實驗教學(xué)的正常開展。

第三階段：理論教學(xué)內(nèi)容融入單片機相關(guān)內(nèi)容，實驗教學(xué)中增設(shè)綜合實驗項目，完善課程考核體系，修改教學(xué)大綱。

理論教學(xué)部分，在傳感檢測系統(tǒng)章節(jié)中融入單片機控制的相關(guān)內(nèi)容，與傳感器的工作原理、應(yīng)用實例等內(nèi)容形成完整、清晰的傳感檢測系統(tǒng)知識脈絡(luò)，使學(xué)生具備完成跨學(xué)科綜合實驗的知識儲備；理論教學(xué)考試環(huán)節(jié)在此章節(jié)的試題中增加跨學(xué)科綜合應(yīng)用能力的考核，并將本階段的課程內(nèi)容改革成果寫入教學(xué)大綱的理論教學(xué)部分。

實驗教學(xué)部分，根據(jù)第二階段教學(xué)改革中實驗的完成情況以及本階段理論教學(xué)改革中學(xué)生對于課程融入內(nèi)容的掌握程度，與華清遠見公司工程師一起設(shè)計并指導(dǎo)包括單片機控制采集在內(nèi)的綜合實驗；在實驗教學(xué)的期評成績中增加綜合實驗分?jǐn)?shù)所占比例，并將本階段的課程內(nèi)容改革成果寫入教學(xué)大綱的實驗教學(xué)部分[5]。

三 結(jié)語

項目的單片機與傳感器課程融合教學(xué)改革是一個長期的而且困難的過程其主要的核心就是建立一個以老師為主，學(xué)生為主的課堂，改革的目的在于積極探索適合應(yīng)用型人才的產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人培養(yǎng)方式，使電子信息類專業(yè)培養(yǎng)的人才更符合當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需要。