李菲

摘 要：文章以應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為立足點，針對傳感器課程目前存在的問題，提出了以工程實踐能力、創(chuàng)新能力為主線的遞進(jìn)式教學(xué)模式。通過基礎(chǔ)—綜合—提高的三層次遞進(jìn)，實現(xiàn)對學(xué)生循序漸進(jìn)的培養(yǎng)，使學(xué)生的實踐能力得到大幅度提高。

關(guān)鍵詞：傳感器；遞進(jìn)式；教學(xué)模式；應(yīng)用型

傳感技術(shù)是信息獲取與檢測的主要手段，前端信號采集的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的成功。因此，傳感技術(shù)已列為國家重點發(fā)展的科技專項。那么關(guān)于傳感器課程的建設(shè)也在社會與技術(shù)的推動下不斷向前發(fā)展。至于傳感器課程的建設(shè)該如何發(fā)展，就應(yīng)當(dāng)從社會發(fā)展、教育環(huán)境、工程需求等方面去考慮[1-2]。

目前，我國對高等教育的發(fā)展明確提出“優(yōu)化學(xué)科專業(yè)布局和人才培養(yǎng)機制，鼓勵具備條件的普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變”[3]。可見，高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)是轉(zhuǎn)型高校既定的目標(biāo)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，課程改革是必不可少的。

針對邵陽學(xué)院傳感器課程存在的問題，經(jīng)過課題組的多方調(diào)研，反復(fù)研討，提出了以“應(yīng)用型”為培養(yǎng)目標(biāo)的傳感器課程三層次遞進(jìn)式教學(xué)模式。

1 三層次遞進(jìn)的教學(xué)模式

三層次遞進(jìn)教學(xué)模式主要分為3個層次（見圖1）。（1）基礎(chǔ)性層次，主要包括傳感器課程的理論知識以及課程配套實驗的學(xué)習(xí)。（2）基于產(chǎn)品制作的綜合性訓(xùn)練層次，該層次主要通過小型電子產(chǎn)品的制作達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的。（3）與機器人融合的拓展性提高層次，該層次主要是以機器人為學(xué)習(xí)平臺，通過機器人平臺完成傳感器的工程應(yīng)用和拓展提高學(xué)習(xí)。

圖1 三層次遞進(jìn)式教學(xué)模式結(jié)構(gòu)

2 基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)層次

課程學(xué)習(xí)的第一個層次基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)層次。在該層次里，主要包括理論知識的學(xué)習(xí)和配套實驗的操作。其中，理論知識與配套實驗采取交叉進(jìn)行的方式，通過這種方式使學(xué)生對理論知識的掌握更加透徹。

2.1 構(gòu)建工程應(yīng)用型的模塊化理論教學(xué)

要培養(yǎng)出高素質(zhì)且工程能力較強的應(yīng)用型人才，傳感器課程的教學(xué)內(nèi)容就必須進(jìn)行大刀闊斧的改革。

目前，關(guān)于傳感器的教材有很多，但綜合來看，基本都存在以下3個問題。

（1）教學(xué)內(nèi)容都是以傳感器種類來劃分章節(jié)，比如說第3章電阻式傳感器、第4章電容式傳感器等，而且每章內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容基本也是遵循這樣一個結(jié)構(gòu)：傳感器工作原理→傳感器結(jié)構(gòu)→傳感器測量電路→傳感器應(yīng)用。據(jù)課題組問卷調(diào)查，這樣的教學(xué)結(jié)構(gòu)學(xué)生反映較為枯燥，感覺與工程實際有些脫節(jié)，實用性不強。

（2）很多傳感器的測量電路設(shè)計得不完整，在工程上實用性不強，沒有根據(jù)實際的工程情況進(jìn)行設(shè)計、分析與說明，比如：在某一個測量環(huán)境中，需要同時對多個參數(shù)進(jìn)行檢測時，那么如何對采集后的多個參數(shù)進(jìn)行處理，如何與后續(xù)的控制系統(tǒng)連接起來，這些在實際應(yīng)用中都會出現(xiàn)的關(guān)鍵性問題都沒有提到。

（3）傳感器應(yīng)用說明過于簡單，大多是籠統(tǒng)概述，沒有完整的工程系統(tǒng)應(yīng)用。

基于以上存在的問題，課題組進(jìn)行反復(fù)地研究與探索，設(shè)置了以“衣食住行”為主線的工程應(yīng)用型模塊化教學(xué)內(nèi)容。該教學(xué)內(nèi)容完全打破了原有的章節(jié)設(shè)定，根據(jù)國家倡導(dǎo)的智能發(fā)展，從智能穿戴、智能農(nóng)業(yè)、智能家居以及智能交通這4個與人類衣食住行息息相關(guān)的環(huán)節(jié)設(shè)置了教學(xué)內(nèi)容，將這4個內(nèi)容設(shè)置為4個教學(xué)模塊，如表1所示。

同時，對每一個模塊都進(jìn)行引導(dǎo)剖析式教學(xué)。以智能農(nóng)業(yè)的溫室大棚為例：首先將模塊引入，進(jìn)行功能需求分析；然后確定信號采集所需要的多個傳感器；接著講授傳感器的原理，如何利用傳感器完成信號的采集；最后分析如何將采集成功的信號與控制系統(tǒng)連接，完成整個系統(tǒng)的設(shè)計。

2.2 構(gòu)建分解型的配套實驗教學(xué)

在理論教學(xué)進(jìn)行的過程中，交叉完成配套實驗。實驗項目的設(shè)置遵循四大應(yīng)用型模塊，并將每一個大模塊都分解成多個小實驗。如：將智能農(nóng)業(yè)模塊實驗設(shè)定為實驗2，并分解成4個小實驗：溫度檢測、濕度檢測、光照檢測、二氧化碳濃度檢測。

實驗操作的時間定在每一個模塊講授完成之后，以模塊1理論→模塊1實驗→模塊2理論→模塊2實驗→模塊3理論→模塊3實驗→模塊4理論→模塊4實驗的模式交叉進(jìn)行，可以對所學(xué)知識點進(jìn)行很好的鞏固。

3 綜合性訓(xùn)練層次

課程學(xué)習(xí)的第二個層次是綜合性訓(xùn)練層次。該層次主要進(jìn)行的是小型產(chǎn)品的制作，需要學(xué)生完成從產(chǎn)品構(gòu)思到設(shè)計再到實現(xiàn)的整個工程項目過程。產(chǎn)品的設(shè)置說明具體如表2所示，一共設(shè)置了5個項目，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，每一個項目都是與學(xué)生日常生活緊密相連的，如電子秤、溫控風(fēng)扇等，學(xué)生可從這5個項目中選擇其中一個來完成。

4 拓展性提高層次

課程學(xué)習(xí)的第3個層次是拓展性提高層次。該層次的學(xué)習(xí)主要是與機器人平臺融合起來，完成兩個方面的任務(wù)：應(yīng)用和拓展。應(yīng)用指的是將前面所學(xué)的傳感器知識應(yīng)用到具體的機器人系統(tǒng)中，實現(xiàn)機器人系統(tǒng)的簡單控制。拓展指的是進(jìn)一步學(xué)習(xí)前面課程中未涉及，但是在工程實際中可能會采用的新型傳感器，比如說視頻圖像傳感器、顏色傳感器等。通過這個層次的訓(xùn)練，使學(xué)生對傳感器的應(yīng)用掌握得更加牢固，對新型傳感器的使用理解更為深刻。

5 結(jié)語

以應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，探索了傳感器課程的教學(xué)模式，提出了“三層次遞進(jìn)式”的教學(xué)模式。該教學(xué)模式將基礎(chǔ)性的理論知識學(xué)習(xí)、綜合性的產(chǎn)品制作訓(xùn)練、拓展性的與機器人平臺融合提高訓(xùn)練有機結(jié)合在一起，很好地鍛煉了學(xué)生的工程實踐能力。