信息技術與“傳感器與自動檢測技術”課程整合

陳鴻雁

（重慶理工大學電子信息與自動化學院，重慶 400054）

信息技術與“傳感器與自動檢測技術”課程整合

陳鴻雁

（重慶理工大學電子信息與自動化學院，重慶 400054）

根據重慶理工大學“傳感器與自動檢測技術”課程建設的教學實踐，在論述信息技術與改課程整合必要性的基礎上，提出了信息技術在該課程教學中的整合舉措。

信息技術；課程建設；課程整合

信息技術的飛速發展和廣泛應用，對教育產生了深刻影響。高校教學正經歷著前所未有的深刻變化，以信息技術帶動高等教育改革已成為當今國際高等教育發展的共同趨勢。如何更好、更有利地實施教學，培養出具有創新精神和創新能力的人才，信息技術與課程整合為解決該問題提供了有效的途徑。本文在論述了“傳感器與自動檢測技術”課程的特點和目前教學現狀的基礎上，探討了信息技術與高校“傳感器與自動檢測技術”課程進行整合的實踐問題，在教材選擇、課程講授、實驗設計等方面作了一些有益的探索和實踐，取得了良好的教學效果。

一、信息技術與“傳感器與自動檢測技術”課程整合的必要性

“傳感器與自動檢測技術”課程自20世紀80年代末陸續出現在工科各專業的本科生教育的教學計劃中，并逐步成為工科專業的主干課程之一。迄今為止，全國約百多所高等工科院校包括冶金、紡織，礦業、船舶、航空、汽車.建筑、儀器儀表等機械工程類專業都相繼開設了有關的測試技術課程，本科、專科、電大、夜大、函大等都幾乎把它作為主干課列入了教學計劃，不少院校還開設了碩士生的測試技術學位課。該課程是在精密加工技術、新材料技術、自動控制技術、信息技術以及計算機技術學科發展基礎上建立起來的一門理論與實踐相結合的課程，講述了傳感器與自動檢測系統的基本概念、傳感器的變換原理，各種物理量的動態測試與實驗設計，數據分析，在建立工程概念、培養解決問題能力方面起著奠基石的作用，對學生的未來發展具有重要作用。該課程的特點是理論性強、概念抽象、分析方法多；與數學聯系緊密；工程實踐性強。該課程在教學中，普遍存在著“教師難教、學生難學”的狀況，主要表現如下：（1）內容多，課堂信息量大，學生對教學內容難以及時進行有效的消化，使教學效果受到影響。（2）“傳遞—接受”的傳統教學模式已經根深蒂固，集體教學的教學組織形式被廣泛接受。如多年來的傳統教學使學生養成被動接受知識的習慣，主動參與意識較差，不能激發學生學習興趣。多年以來，“以教師為中心，以課堂為中心，以教材為中心”的教學觀念已經形成，在教學過程很少有同學主動參與討論。（3）在理論教學中普遍采用黑板的單一教學方式，使得學生只能依靠做習題來鞏固和理解所學知識，而大量應用性較強的內容學生則不能實際動手設計、調試和分析，嚴重影響和制約了教學效果，由于黑板式教學，課程中大量系統分析、系統處理的結果缺乏可視化的直觀效果，學生將大量的精力和時間用于繁雜的手工數學運算，而未能真正理解其實際應用，教學中的負面效應越來越突出。（4）實踐環節方面，以前開設的實驗課，主要是通過模擬儀器，搭建硬件電路來實施的，由于受到硬件電路與元器件性能的限制，實驗的實時性和靈活性較差；受教師數量和實驗場地不足、實驗室開放時間等很多因素的制約，實驗的開放性未能全面實現。

因此，將信息技術應用于課程的教學中，充分利用現代化信息手段，通過對精品課程網站的建設，彌補傳統教學的不足，提高教學效率，培養學生信息技術技能和解決問題能力十分必要。

二、信息技術在教學中的具體實施

（一）整合課程內容，注重教材建設

教材是實施教學的重要保證，教材的編寫、選用及質量的高低直接影響著教學效果。要實現信息技術和課程整合，必須要有適應信息技術環境的教材。

主要講述的是各種物理量的測量以及傳感器的原理及設計方面的內容，并應加入計算機測試系統及虛擬儀器技術和介紹一些先進的測試技術或特種的測試技術，諸如激光、CCD、光纖等典型的光測技術和紅外、超聲等無損檢測技術。專業不同，教材編寫的側重點也不同。為滿足“厚基礎，寬口徑”的改革要求，各專業應根據各自專業的特點，調整測試技術的教學內容要求。與此同時，測試技術作為一種應用十分廣泛的實用技術，一方面必須強調理論與實踐相結合，才能有助于測試技術知識的深入學習，和測試技術的快速發展；另一方面，隨著相關學科技術的飛進發展，測試技術也在突飛猛進的發展，以計算機技術、光電技術等為基礎的現代測試技術在整個測試技術領域知識中越來越占有重要的地位。為了進一步加強教材建設，應注意以下幾方面：第一，進一步加強測試系統系統設計的觀念，在教材及授課過程中收集及增強實際測試系統設計實例。第二，加強實驗環節，培養學生實際設計測試系統、調試測試系統、標定測試系統以及熟練運用常用測試儀器、儀表的能力。第三，進一步協調“自動檢測技術”課程與其他相關課程的統一性及連貫性。從而幫助學生學會運用所學測試技術知識設計或構成現代的測試系統。從我們授課情況來看，這樣的內容安排是合理的，可以使學生的學習從淺至深、從易至難，從而使學生在掌握分析方法的基礎上，學會相應的設計方法，以達到學以致用的目的。但傳統的系統分析方法和設計手段，難以解決很多實際工程問題，而利用計算機這種先進工具，運用信息技術的手段解決工程領域中的一些實際問題，已經成為時代的需要。為了適應信息技術環境下傳感器與自動檢測技術教學的發展，需要優化教學體系、整合教學內容。為此，我們編寫了教育科學“十一五”國家級規劃課題研究成果教材，由高等教育出版社出版。

該書根據我國當前本學科領域課程設置與教學改革的實際情況，注意對傳統的課程適當選擇和裁剪以形成本課程體系。該書力求內容豐富、全面、新穎，敘述由淺入深。采用“少而精”及“理論聯系實踐”的原則。對傳感器原理部分力爭講請物理概念。對傳感器的應用部分則充分結合生產和工程實踐。同時，注意了補充反映新器件、新技術的內容，力求使讀者了解前沿學科，還對傳感器與檢測技術的工程應用和技術實現的思想、思路作了引導。有助于讀者將傳感器與工程檢測方面的知識有機地聯系起來，為解決實際的工程問題打下基礎。同時，教材提供了多媒體課件，各章均提供了一定數量的習題，以幫助教學組織中針對不同專業特點進行側重面的選擇和學生自學參考。

（二）利用信息技術，優化課堂教學

為了改變課堂教學中，“教師一黑板一學生”或“教師一電子教案一學生”的教學模式，應充分運用啟發式教學以提高教學效率。在教學中為充分發揮學生的主觀能動性，讓學生自覺地獲取知識。我們不但采用“啟發式”、“滲透式”和“討論式”等教學方法，還在教學中用我校所建設的精品課程網站，讓課堂教學在空間、時間及教學內容上得到延伸。網站作為教學的輔助手段，其特點是學生可以在任何時間、任何地點進行學習；課程內容可動態更新；能夠方便的訪問國內外相關網站的信息資源。它以Internet網為依托，打破了傳統的教學模式和教學環境的界限，形成了一個開放的網絡教學系統。網站的教學系統集網絡課堂、考試系統、在線答疑、網絡輔助教學、即學即用和信息搜索等為一體，生動形象地展示了教學內容，不僅使教學生動形象，而且還為教學提供了一個無限的時空環境，從而使學生對學習內容的理解更加深刻，學習思路更加開闊，學習效率更加提高。利用網站進行輔助教學，建立了一種符合現代教育發展要求的全方位的教學模式。

（三）整合教學方法，注重教學效果

多媒體在教學中的運用已經表現出越來越多的優勢，但在采用多媒體課件后，課容量增大，教師從書寫變為講解，課件切換太快，不能留給學生足夠思考、探究的時間，導致學生對知識的理解過于膚淺，對教學內容難以及時進行有效的消化，為此，我們自制了課件，而且在授課過程中將傳統的板書教學和現代教學軟件進行合理結合。其中，對于分析、推導采用傳統的板書教學方法，以加深學生對相關知識的理解，而對于傳感器和測試系統的具體應用，則采用多媒體課件以提高教學效率，特別是在講解光柵、熱電偶等傳感器的應用時候，我們制作了動畫，使同學能夠直觀地學習，使教師易教、學生易學，取得了良好的教學效果，而且課件的適時出示給大多數學生留有足夠的思考時間，使學生能夠積極參與，促進了教學形式的多樣、教學過程的優化和教學質量的提高。

（四）改進實驗教學，延伸課堂教學

通過多年的研究，我們針對課程，自主開發建立了一套全面開放的網絡化綜合管理實驗系統，延伸課堂教學，拓展學習空間。網絡化的自主實驗教學系統是對教學模式、管理模式、交互方式等進行全新建構后形成的數字化自主、互動的實驗教學和實驗室管理工作環境。

我們將課程的實驗教學分為三大模塊，即驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗。驗證性實驗主要強化學生對典型傳感器的理解和消化，使學生通過對典型傳感器的認識，把理論上所描述的傳感器和各種實際應用聯系起來。綜合性實驗以典型檢測系統為實驗對象，運用已有的知識，剖析系統的結構、選擇傳感器、記錄檢測系統的特性，從而使學生具有運用所學的知識、技能進行分析和綜合的能力。設計性實驗是一項綜合性較強的工作，它要求學生在具備一定實驗能力的基礎上，把所學到的模電、數電、控制元件、傳感器、傳感器與自動檢測技術、仿真方法、計算機等知識進行綜合，用科學的方法、技術來分析、解決實際問題。

針對以上三大模塊的實驗，學生均可通過網絡虛擬實驗平臺進入預習環節。通過該平臺，點擊需要做的實驗，回答預習提問，達到一定分值后，進入仿真實驗。仿真實驗完成后，將相關數據提交給老師，老師在線評閱通過后學生方才可以在網上預定該項實驗的實做。它具有資源上的共享性、內容上的開放性、實驗上的交互性，并能對學生實驗的水平和預習質量做出實時評價。對有能力的學生，可以通過網絡虛擬實驗平臺，根據實驗和自己的需求，快速建成一個超越真實環境約束的大型虛擬實驗環境，去體會新的技術和知識，驗證自己對某些實驗方法和電路的想法，可以使學生感受到實際系統和虛擬系統的統一，從不同角度加深對理論的理解和掌握，從而提高學習的興趣和主動性。

三、結語

目前我們在信息技術與我校課程整合方面進行了一些實踐并取得了一定的成績，但嚴格地說這項研究還處在實驗和探索階段，需要經歷不斷完善的過程。隨著信息技術與該課程整合的深入進行，作為教師要勇于面對現代信息技術對課程建設的挑戰，不斷學習現代教育技術，樹立新的教育觀念，掌握現代教育手段，不斷探索現代信息技術與課程整合的方式與方法，形成該課程的特色，進而推動我校教育改革的進程。

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［4］ 侯金玉.信息技術與課程整合探究.中國科技博覽，2010（24）：98－98.

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（責任編輯張佑法）

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1007－7111（2011）02－0076－03

2011－01－09

重慶理工大學高等教育研究資助項目（2009019）

陳鴻雁（1970—），女，碩士，副教授，研究方向：自動控制與檢測技術。