試析《自動檢測與轉換技術》課程的整合教學

王茜

（廣州市機電高級技工學校廣東廣州510435）

試析《自動檢測與轉換技術》課程的整合教學

王茜

（廣州市機電高級技工學校廣東廣州510435）

根據《自動檢測與轉換技術》課程特點，通過課程整合教學，提出提高該課程教學效果的有效方法及幾點建議。

自動檢測與轉換技術；整合教學；智能私人車庫；“專家型”教師

《自動檢測與轉換技術》是電氣工程類專業的專業課，課程特點是涉及學科面大，需有較廣泛的基礎和專業知識，實踐性強，學生學習難度較大。學好本課程的關鍵在于理論聯系實際，要富于設想、善于借鑒，重視實例的設計，才能學得活、學得好。筆者在教學過程中根據該課程和學生的特點，壓縮了理論推導，增加了實例應用設計，利用整合教學，將傳統的教學內容、方法與現代網絡多媒體技術等多種專業知識相結合，目的是引導學生循序漸進地掌握檢測技術的實際應用能力。下面從理論教學、實訓教學和學習方法三方面闡述該課程整合教學的主要內容。

整合教學內容

筆者對《自動檢測與轉換技術》的教學內容進行整合，引進網絡多媒體技術，擴充教學信息量，將該課程設計成與所有教學內容有關的知識集合。以“超聲波傳感器”一章為例，要求學生根據學過的知識，設計智能私人車庫管理系統，并能識別控制者的身份代碼，車庫為固定停車位，不設臨時車位，無需設計具體的電子線路。

指導學生整合樓宇自動化知識，分清停車使用類型私人車庫面向的使用者固定，無需出卡（票）和交費裝置，出入口為同一位置，對安全性、可靠性等要求高。同時，必須有聲紋識別系統識別控制者身份，加強防盜，還要有自動開啟閘門和自動照明系統，體現智能化特殊功能。

指導學生整合網絡相關資料整理出系統設計思路如圖1所示。

指導學生整合傳感器與檢測相關知識、電氣控制與PLC、單片機知識闡述工作原理系統利用聲紋技術識別控制者身份，控制系統驗證身份并接通車庫內照明系統，由超聲波傳感器遙控車庫大門和防砸車檢測系統。

1.聲紋識別驗證控制者身份的工作原理。人的聲音獨特性取決于一個人聲音束、嘴形、喉嚨、鼻道及發音肌肉的物理特征。聲紋識別技術是將聲音以時間、頻率以及振幅的形式顯示，分析人的發聲，為控制者構造一個獨一無二的數學模型，由計算機對模型和實際輸入的語音進行精確匹配，根據匹配結果辨認出說話人是誰。人的生物特性既存在于聲譜表面，也存在于聲音的來源或數個不連續的聲音片斷。聲紋識別技術從人的這些特性中提取出有效的音頻特征，進行數學建模，并將與之相關的特征數據存進數據庫。控制系統根據輸入的音頻特征在數據庫里進行檢索，從而進行精確匹配。經匹配一致，控制系統給予放行指令。

圖1 智能私人車庫管理系統設計思路圖

2.超聲波遙控大門基本原理。超聲波發射器與接收器裝在同一塊線路板上，發射器發射出頻率f恒定的連續超聲波。如果有車或人進入信號的有效區域，相對速度為V，從車或人體反射回接收器的超聲波將由于多普勒效應發生頻率偏移△f，接收器將收到兩個不同頻率所組成的差拍信號。差拍信號由選頻放大器放大，并經檢波器檢波后，由低通濾波器濾去f信號，留下多普勒信號。此信號經低頻放大后，經A/D轉換器轉換成數字量，輸入到計算機控制系統，控制執行機構動作，打開閘門。

3.防砸車檢測原理。利用紅外線防砸車，當車或人停在閘門下，擋住紅外線，此時閘門不會落下來。閘門自帶緩沖功能，閘門下有氣感裝置，只要有物體接觸就立即自動反向運行，避免刮車、砸車帶來的不必要的損失。

指導學生整合計算機知識畫出工作流程圖當車或人進入車庫入口時，入口處的聲紋識別裝置識別并驗證控制者的身份，接通照明電路。通過驗證后的車進入超聲波傳感器檢測有效區域，系統控制閘門開啟放行進入。當車或人離開車庫時，工作過程同進入時一樣。

圖2 智能私人車庫管理系統工作流程圖

指導學生整合報警和抗干擾技術知識該系統應能與消防系統聯動，并要具有斷電保護功能，在切斷電源時能將閘門控制轉為手動。該系統是一種簡單智能控制系統，能重復自動運行，有一定的實用功能。

利用仿真技術整合實訓教學

實訓室教學作為傳統實踐性教學手段，在培養學生動手能力、分析解決問題能力以及科學鉆研精神等方面具有無可替代的作用。它運用傳統的儀器和器材對所學理論進行驗證，是學好傳感器與檢測技術的重要方法，但因其效率低、成本高且效果差而備受指責。因此，筆者引入計算機虛擬實訓，通過網絡虛擬現實整合傳統實訓教學方式，將虛擬實訓與傳統實訓相結合，起到取長補短、提高效率、降低成本的作用，使學生能夠用計算機進行自動檢測系統的仿真、模擬實訓。當然，并不是代替所有實訓過程，而是完善實訓環節，充實實訓內容。通過仿真實訓模擬，可讓學生在實訓課中了解掌握更多的內容，提高學習效率。教師可根據實際教學需要和教學過程，參與模擬實訓項目腳本的編寫，可增加一些實用性強、與現代檢測技術飛速發展相適應的實訓內容以及自主性實訓，要符合教學規律。學生的實訓不再全部是教師操作的重復，而是自己動手、動腦去解決一些與生活、生產密切相關的實際問題，讓學生主動去探索、試驗解決問題的方法，學到更多知識，培養他們的應用能力和創新能力。

整合各種學習方法

自動檢測與轉換技術在自動化、儀表儀器、計算機、數控、機械、機電一體化、汽車制造、樓宇智能化等專業都有應用，有很高的工程技術價值。掌握該課程有一定難度，要求學習者是高職二年級的學生，他們觀察事物的目的性和系統性較強，能按一定的程序掌握事物的本質屬性及細節特征，思維的組織性、深刻性和批判性已發展到較高層次，有較強的獨立性，注意力穩定且集中。而學習方法是學習過程中有效學習的技巧。我在講解傳感器基本結構、基本理論時采用驗證性實驗幫助學生理解，比如通過懸臂梁形變實驗說明應變片單臂、雙臂、全橋三種工作方式的特點，進而使學生掌握應變片的各方面知識；在傳授系統化傳感器知識時采用類比方法，總結其相似之處及各自應用的特殊性；在實訓教學中采用基于問題或項目的探索性學習，即發現學習，更好地促進學生基本技能和在實踐中分析問題、解決問題能力的提高；在新型傳感器學習中，讓學生充分利用網絡的優勢開展探究性學習、自適應學習和協作學習活動，發揮各種學習方法的優勢，取得良好的學習效果。

整合教學的幾點建議

教師充分提供“先行組織者”的學習材料為使學生有效地進行有意義的學習，在講授新知識之前，教師應給學生提供一些統攝性較廣的、概括水平較高的學習材料，用學生能理解的語言和方式來表述，以便在學生學習新知識時提供一個較好的固定點。學生將新知識與原有知識結構聯系起來，通過整合協調原則對認知結構已有的知識進行重新組合，通過類推、分析、比較和綜合，明確新舊知識間的聯系，從不同角度在各項新舊知識點之間建立精細聯系，使所學習的知識能綜合貫通，構成清晰、穩定、整合的知識體系。例如，學生學習電感傳感器時能將學過的電工電子中的電感知識與數學向量、差動電路等知識結合，也能在以項目設計為基礎的傳感器學習中將各學科知識相結合。不必像傳統課程那樣面面俱到，可在充分發揮網絡資源巨大優勢的同時，與其他教學活動通盤考慮，各展所長，相互補充。

教師要具有“專家型”教師的能力該課程特點要求教師有豐富的組織化的專門知識，包括所教學科的知識；教學方法和理論，教學策略如課堂管理、有效教學、評價；適用不同章節和年級的課程材料；對學生的性格特征和文化背景、學習環境等了解。教師除擁有這些知識外，還要能將這些廣博的、可利用的知識靈活地組織起來運用在教學中?！皩＜倚汀苯處熢诮虒W領域內解決問題的效率更高，善于監控自我教學過程，如在教學中總是提醒自己“這樣講述學生能聽懂嗎”，并根據對這個問題的回答來調整講課方式、講課速度等。“專家型”教師善于創造性地解決問題，有很強的洞察力，比如能進行有創意的項目設計，知道怎樣為一個不符合成績標準的學生提供特殊教育服務，利用布置和收回作業的機會觀察并評價學生舉動等等。

要注重培養學生的創造能力整合教學更加需要的是學生的創造力。應鼓勵學生直覺思維和大膽想象，按照自己的猜想去探索問題，鼓勵學生用超過書本的知識去創造性地解決問題，按照自己的設想去做實驗，使學生在自己思想認識和行動表現上與眾不同時，不是感到不安，而是感到自豪。在應用傳感器做項目設計時，應該鼓勵學生敢于“浮想聯翩”。教師應為學生創設適宜的條件，比如安排新穎性的項目，向學生證明他們的想法是有價值的，避免提供限制思維的例子或模式，偶爾根據能力分組，營造一種非評價的、安全的氣氛；多采用發散式提問模式，比如鼓勵學生“講出你所想到的全部方法”或“列出你所想到的全部傳感器”，允許有大量可接受的替換性答案。當然，基礎理論是培養學生創造力的基礎，在此過程中不容忽視。

通過筆者的整合教學，讓學生對學過的知識有一定程度的應用，避免了在《自動檢測與轉換技術》課程學習過程中枯燥繁重的理論學習，激發了學生的學習興趣，拓展了學生的視野。學生能通過各種途徑查閱、整理和應用資料，掌握的知識更系統化、條理化，思維也更加明確。

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G712

A

1672-5727（2010）09-0083-02

王茜（1977—），女，廣州市機電高級技工學校講師，主要從事電氣自動化和數控電氣維修教學。