“全链条协同”传感器应用技术课教学方法研究

       韩志艳，王  健    

（1. 渤海大学 控制科学与工程学院，辽宁 锦州 121013）

[摘  要]:“传感器应用技术”课程是大学三年级自动化相关专业的一门专业必修课，其理论性、实践性和应用性都很强。我们首先讲述了课程的定位及目标，然后总结出课程的三个教学痛点，最后针对这三个教学痛点提出了一种五个三的“全链条协同”传感器应用技术课程的教学方法。经过几年的实践检验，该方法不仅解决了三个痛点问题，也提高了同学们的综合实践能力，团队合作能力，采用辩证法的思维解决实际问题的能力，培养了同学们正确的世界观，人生观和价值观。教学有法，但无定法，教学创新我们一直在路上。希望通过我们的努力，可以为社会输送更多更有用的人才，使我们的祖国越来越强大。

[关键词]: 传感器；教学方法；实践能力；自动化

[基金项目]：2022年11月，教育部，教育部产学合作协同育人项目“模拟电子技术基础课程教学探索与研究”（No:220504643183656）；2022年，辽宁省教育厅，辽宁省普通本科教育教学改革项目““全链条协同”模拟电子技术基础课专创融合教学方法研究”（No:202210167625）；2021年，渤海大学，渤海大学研究生教学改革项目“研究生课堂教学效率提升的策略研究”（No:202129）和2022年，渤海大学，渤海大学本科生教学改革项目““三一四一”式专创融合课程教学方法研究”（No:202224）。

[作者简介]：韩志艳，（1982-）, 女, 蒙古族，内蒙古赤峰，博士，渤海大学（控制科学与工程学院）教授（通信作者）, 主要从事情感识别、传感器应用技术等方面研究；王健，（1982-）, 男, 辽宁大连，博士，渤海大学（控制科学与工程学院）副院长，副教授, 主要从事故障诊断、电子技术等方面研究.

[中图分类号]: TP334.9     [文献标志码]: A     

0 引言

“传感器应用技术”课程内容涉及面很广，集电路基础、数字电路、模拟电路、光学、机械、电磁学理论于一体，涉及物理、环境、电子、材料、地质、化工、机械、核技术等方面，包括信息的获取、信息的变换处理和信息的输出等，是一门综合的实践性很强的学科。传感器是能够实现信息采集的重要部件，人类通过感官感受外界信息，而机器则是通过传感器感受外界信息。传感器能将非电的信号转换成电信号，然后交由处理器进行处理传输利用。在现代生活中，使用着各种各样的传感器，比如电冰箱中的温度传感器、空调中的温度和湿度传感器、抽油烟机中的煤气泄露传感器、照相机中的光传感器等等，不胜枚举^[1-3]。传感器不仅给我们带来了许多便利，也为人类的社会文明提供了更多更科学的物质条件^[4]。那么如何学好这门课呢？下面先来看一下这门课程的定位及目标。

1 课程的定位及目标

课程的定位和目标如图1所示：

图1  课程的定位及目标

“传感器应用技术”这门课程的定位是培养学生使用各类传感器的技巧和能力，为智能仪器的设计和自动化控制技术的研究打下坚实的基础，从而培养了学生的创新能力和应用能力。课程的定位决定着课程的知识目标，知识目标主要有七大教学模块，分别是概述、电阻式传感器、磁电式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器和光电式传感器。每个教学模块由各教学单元构成，每个教学单元又包含若干个知识点。知识目标又影响着能力目标的实现，能力目标就是使同学们能够根据具体的实际问题合理地选用所需的传感器，并对相应的转换电路具有一定的分析和设计能力，学会团队合作。能力目标又促进了价值目标的实现，我们的价值目标就是使学生体会合作的快乐，提高他们分析问题解决问题的能力。

2 三个教学痛点

经过多年的实践教学总结，“传感器应用技术”这门课主要有三个教学痛点，具体为：

第一：这门课程是一门集机械、光学、电磁学、电子电路理论于一体的交叉性较强的学科，相应的理论和课程案例更新速度快，如何掌握最新最前言的理论和案例是本课程改革要解决的首要问题^[5-6]；

第二：部分学生对电学及信号处理等相关知识的掌握不牢，造成在理论课授课过程中，学生对某些问题不能彻底理解，影响对新知识的掌握，那么采用何种方式帮助同学们来弥补这些知识上的欠缺呢？长期以来，“传感器应用技术”这门课学时只有40多个（包括实验课学时），课程时间短而内容多，想要获得良好的教学效果，在课程进行前、课程进行中、课程结束后这几个环节如何设置教学内容，是需要教师重点研究的问题^[7-16]；

第三：“传感器应用技术”课程中蕴含着丰富的思政元素，但这些思政元素在课程内容中并没有直接体现出来，所以需要教师用心去加以发掘、加工和利用。使同学们在学习专业课程的过程中，既学习了专业知识，又培养了正确的世界观、人生观和价值观，但如何将其挖掘出来并有机地融合到课程中去，也是我们的一个教学痛点^[17-24]。

3 五个三“全链条协同”教学方法

根据课程目标及教学痛点，我们设定了五个三“全链条协同”的教学方法。分别是：突重点、显学生、强能力、引卓越和重素质。具体思路如图2所示：

图2  五个三“全链条协同”教学方法框图

第一个三是“突重点”。主要针对课程内容多时间少的问题，考虑将多数容易理解掌握的知识点放在微课及导学文档中由学生课前自行完成，同时针对部分同学基础知识掌握不牢的情况，课前也会在QQ群发布相关微课视频供同学们进行复习巩固，这样在课上就有更多的时间和精力放在解决重点和难点的问题上。第二个三是“显学生”。就是在课堂教学中，我们采用的是头脑风暴式的以学生为中心的互动教学方法，整个课程的讲述并不是由教师一人完成，而是由教师和学生共同探讨来完成，比如可以采用教师提问学生回答，教师质疑，学生再回答，或者学生提问，学生回答，学生质疑，教师补充等策略，不断将问题细化深入，这样将学习的决定权由教师转移给学生，能够提高学生们的学习积极性。第三个三是“强能力”。就是注重对学生分析问题解决问题的综合能力的考核，比如鼓励学生多申请大学生创新创业训练项目，多参加传感器智能设计大赛，增加期末课程设计环节，注重对学生在项目中的工作态度、动手操作能力、团队合作精神以及项目报告处理能力的考核，为今后工作打下良好的基础。而且在课程讲授具体内容前，先带学生观察工程中是如何使用这类传感器的，效果如何？与之相关的实际应用项目都有哪些？这样不但能够增加学生们的学习兴趣，而且还提高了学习的自主性和实际的动手操作能力。第四个三是“引卓越”。就是引领拔尖学生进行研究性学习，比如参加实际工程项目或教师科研项目等。让他们体会到所学知识的用处在哪里，发现还有哪些欠缺，反过来再深入学习，再实践，再学习，形成良性循环。第五个三是“重素质”。在课程教学中，我们会引入思政元素，使学生在学习知识的同时又培养了他们正确的世界观、人生观和价值观。比如可以让学生了解我们智能控制在传感器技术方面的需求、已取得的成果，以及与国际先进技术的差距，鼓励学生树立奋起直追的意识。

4 总结

通过几年的五个三“全链条协同”教学改革方法的运行，我校自动化专业的“传感器应用技术”课程教学效果有了显著的提升，课程平均成绩逐年呈递增趋势，学生无论是在学习兴趣上还是在学习积极性上都有了明显的改善，而且培养了学生的团队协作能力，对优秀复合创新型人才的培养具有重要意义。有效实现了三个目标即知识目标、能力目标和价值目标的融合统一，建立了课堂生活与社会实践能力的联系，实现了学生在学中做，做中学的目标。

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Research on the teaching method of "Whole Chain

Collaboration" sensor application technology course

HAN Zhiyan，WANG Jian

(College of Control Science and Engineering, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Abstract: "Sensor Application Technology" is a required course of automation related majors in junior college, which has strong theory, practice and application. We first described the positioning and objectives of the course, then summarized the three teaching pain points of the course, and finally put forward a five-three "Whole Chain Collaboration" sensor application technology course teaching method for these three teaching pain points. After several years of practice test, this method not only solves the three pain points problem, but also improves the students' comprehensive practical ability, teamwork ability, the ability to solve practical problems with dialectic thinking, and cultivates the students' correct world outlook, outlook on life and values.Teaching has a method, but there is no definite method, teaching innovation we have been on the road. I hope that through our efforts, we can provide more and more useful talents for the society and make our motherland stronger and stronger.

Keywords: sensor; teaching method; practical ability; automation