基于真實產(chǎn)品的《傳感器與信號調(diào)理》教學項目設(shè)計*

俞 志 根

(湖州職業(yè)技術(shù)學院 機電工程分院, 浙江 湖州 313000)

高職教育與中職的最大區(qū)別是其高等性，具體體現(xiàn)在高職培養(yǎng)目標中要求學生在掌握職業(yè)技能的同時，應(yīng)該同時掌握足夠的理論知識，既要突出其職業(yè)性，要重視職業(yè)技能的培養(yǎng)，又要注重掌握一定的理論知識，為學生的職業(yè)生涯發(fā)展和拓展提供扎實的基礎(chǔ)[1](P163-166),[2](P23-24)。根據(jù)杜威的實用主義教育思想，以及我國著名教育家陶行知先生的“教學做合一”教育理念，高職教育采用“理實一體化”教學模式是最為恰當?shù)模瑢⒗碚撆c實踐融為一體才能夠使高職教育在培養(yǎng)學生職業(yè)技能的同時促使他們掌握必備的理論知識[3](P54-55)。湖州職業(yè)技術(shù)學院將應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標定為：面向電子產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)，培養(yǎng)熟悉電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計、加工制造、結(jié)構(gòu)裝配、產(chǎn)品檢測、品質(zhì)管理等崗位的第一線高技能專門人才。在特色專業(yè)建設(shè)中要求每門課程根據(jù)所對應(yīng)的職業(yè)崗位，引入企業(yè)生產(chǎn)過程中的標準作為依據(jù)，采用真實電子產(chǎn)品作為載體設(shè)計課程內(nèi)容和教學目標。《傳感器與信號調(diào)理》作為電子產(chǎn)品電路設(shè)計崗位中的課程之一，對課程內(nèi)容體系進行了全方位的重新定位和設(shè)計。

一、《傳感器與信號調(diào)理》課程的特點、定位與教學內(nèi)容設(shè)計

(一)本課程的特點及其定位

由于傳感器非常廣泛，用于信號調(diào)理的方法和專門芯片門類繁雜，不可能面面俱到，且傳感器結(jié)構(gòu)原理及信號調(diào)理理論性較強，對于高職學生，理論深度要把握恰當，不宜過深。

《傳感器與信號調(diào)理》是應(yīng)用電子專業(yè)的一門骨干專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學生選擇應(yīng)用各類傳感器的能力，組成各種信號調(diào)理電路、測量電路及各種測試模塊電路的設(shè)計制作能力。課程培養(yǎng)目標是：通過本課程的學習使學生掌握電阻式、電容式、電感式、霍爾、熱電偶、光電、壓電等常用傳感器的結(jié)構(gòu)原理和選用方法，學會模擬信號的放大、轉(zhuǎn)換、濾波及數(shù)字信號的整形等調(diào)理電路的設(shè)計，會正確選用傳感器與運放、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換及專用芯片設(shè)計檢測電路，為后續(xù)單片機課程提供前級測量電路[4](93-96)。

(二)教學內(nèi)容體系的設(shè)計

根據(jù)本課程的自身特點和定位及目標要求，擬選擇位移、壓力、溫度濕度、氣體成分分析和頻率等五個方面的物理量作為被測量，按被測量的性質(zhì)選擇典型傳感器編排課程內(nèi)容；至于信號調(diào)理部分，分散在每類傳感器中進行，主要有微弱信號的放大、信號的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換、頻率信號的整形、信號的濾波等，重點講解各種專用芯片的特性和選用。整個課程教學內(nèi)容選擇五個真實電子產(chǎn)品電路作為載體設(shè)計五個教學項目，將理論知識融入其中。載體的選擇遵循從易到難、由簡單到復雜的基本原則，根據(jù)課程教學目標，結(jié)合地方行業(yè)企業(yè)特點選擇了BH型電子狗報警器、XH-M2500活仕增濕器、TDR199Z型電動自行車調(diào)速器、EM-20/YC酒精檢測儀和ACS-3A電子計價秤等五個電子產(chǎn)品作為本課程的教學載體，進行教學項目的設(shè)計[5]。總體而言，本課程內(nèi)容主要包括兩大部分、五個訓練項目、三個訓練方面，如圖1所示：

圖1 課程總體安排圖

以上的課程教學內(nèi)容體系設(shè)計主要考慮了《應(yīng)用電子專業(yè)學生崗位技能需求調(diào)查分析報告》和《應(yīng)用電子專業(yè)學生崗位操作支撐知識調(diào)查分析報告》對中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計過程所需的職業(yè)技能點和理論知識點要求，所選的五個載體包含了力(壓力)、溫度、濕度、氣體、頻率等各種物理量的檢測，覆蓋傳感器種類較為齊全，信號調(diào)理部分包括了信號的放大、濾波整形、模數(shù)轉(zhuǎn)換及抗干擾等各個方面，符合載體選擇的典型性和知識技能等的涵蓋要求。

在教學模式上，采取真實電子產(chǎn)品電路的實際設(shè)計制作過程式的項目教學，教學內(nèi)容的組織與安排與電子產(chǎn)品電路設(shè)計制作工作過程高度一致。教學內(nèi)容的組織與安排按照實際項目工作過程，沿工作過程展開模塊化教學。采用校內(nèi)實訓基地實施課程教學。課程后期也可以直接采用部分頂崗實習進行工學交替的方式進行。

二、基于真實電子產(chǎn)品的理實一體化教學項目

根據(jù)本課程的培養(yǎng)目標，結(jié)合高職教育重在培養(yǎng)學生職業(yè)技能，兼顧一定理論知識的原則，確定本課程的培養(yǎng)重點在于將傳感器結(jié)合進電子產(chǎn)品電路中去，由應(yīng)用出發(fā)講透傳感器結(jié)構(gòu)原理及其信號調(diào)理原理，使學生更易接受和掌握傳感理論及信號調(diào)理方法與理論，同時，通過五個項目產(chǎn)品電路的設(shè)計與制作，培養(yǎng)學生電路設(shè)計的崗位技能，以達到《中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計崗位考核標準》的要求。

(一)本課程理論知識結(jié)構(gòu)

參照《應(yīng)用電子專業(yè)學生崗位操作支撐知識調(diào)查分析報告》中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計過程所列理論知識點要求，本課程整體知識結(jié)構(gòu)主要包括傳感器結(jié)構(gòu)原理與信號調(diào)理兩大部分。傳感器結(jié)構(gòu)原理部分主要包括力傳感器、溫濕度傳感器、位移傳感器、速度傳感器及氣體分析傳感器等幾種常見物理量的測量傳感原理和常見傳感器結(jié)構(gòu)；信號調(diào)理主要包括微弱信號的放大、整形、濾波、轉(zhuǎn)換與抗干擾等內(nèi)容。具體的結(jié)識點見表1和表2。

表1 傳感器結(jié)構(gòu)原理方面的知識點[6](P35)

表2 信號調(diào)理方面的知識點

(二)本課程職業(yè)技能訓練結(jié)構(gòu)

本課程職業(yè)技能訓練內(nèi)容參照《應(yīng)用電子專業(yè)學生崗位技能需求調(diào)查分析報告》中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計過程所列技能點選擇具體訓練點。主要包括中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計訓練、器件安裝與電路制作訓練和電子產(chǎn)品電路設(shè)計文件編制訓練三方面。中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計訓練主要進行傳感檢測電路的設(shè)計，包括傳感器選型、信號調(diào)理電路專用芯片的選用、芯片外圍器件的設(shè)計與選用，訓練中要結(jié)合實際生產(chǎn)中必須遵守的各種產(chǎn)品標準，使設(shè)計的電路具有實用價值，具體訓練點細分見表3。器件安裝與電路制作訓練主要是將設(shè)計的電路制作成實物，以培養(yǎng)學生的動手能力，進一步提升他們的就業(yè)競爭力，也可以檢驗其設(shè)計的合理性，具體訓練點細分見表4。電子產(chǎn)品電路設(shè)計文件編制訓練主要培養(yǎng)學生整理文檔的能力，以養(yǎng)成良好的遵守標準和規(guī)范的職業(yè)習慣，具體訓練點細分見表5。

(三)職業(yè)技能訓練項目設(shè)計

根據(jù)課程載體設(shè)計BH型電子狗報警器報警電路設(shè)計與制作、XH-M2500活仕增濕器控制電路設(shè)計與制作、TDR199Z型電動自行車調(diào)速器調(diào)速電路設(shè)計與制作、EM-20/YC酒精檢測儀檢測電路設(shè)計與制作和ACS-3A電子計價秤稱量電路設(shè)計與制作五個職業(yè)技能訓練項目進行課堂教學，通過幾種傳感器應(yīng)用電路的設(shè)計制作訓練，完成課程知識結(jié)構(gòu)體系和技能訓練體系的教學任務(wù)，實現(xiàn)傳感檢測與信號調(diào)理電路設(shè)計、各種傳感器及專用芯片選型、信號放大芯片選擇、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選用、電路器件安裝、電路性能調(diào)試及工藝文件編制等各方面職業(yè)技能的培養(yǎng)。表6為職業(yè)技能訓練項目1的具體安排，其余4個項目限于篇幅不再詳列。

表3 中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計訓練

表4 器件安裝與電路制作訓練

表5 電路設(shè)計說明文件編制訓練

(四)教學進度安排及課程考核要求

本課程總課時為112，根據(jù)上述課程內(nèi)容的模塊結(jié)構(gòu)和能力訓練項目安排要求，結(jié)合每個項目的復雜程度和課程的總課時量，本課程教學進度安排為：BH型電子狗報警器報警電路設(shè)計與制作16課時，XH-M2500活仕增濕器控制電路設(shè)計與制作18課時，EM-20/YC酒精檢測儀檢測電路設(shè)計與制作20課時，TDR199Z型電動自行車調(diào)速器電路設(shè)計與制作26課時，ACS-3A電子秤電路設(shè)計與制作32課時。

參照本課程理論與技能培養(yǎng)目標，本課程作業(yè)安排在每個訓練項目中，項目技能訓練以課堂作業(yè)的形式安排。課外作業(yè)以每個項目的技術(shù)文件編制為主要內(nèi)容。課程作業(yè)以本課程的訓練核心為主要內(nèi)容，通過作業(yè)拓展學生的知識面，提高他們應(yīng)用所學知識的技能。學生的技能評測依據(jù)《電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與裝配崗位考核標準》進行，課程考核方法采用平時成績、單元操作成績、課程答辯成績?nèi)齻€部分組成。其中，平時成績以考勤、課堂與課外作業(yè)及現(xiàn)場職業(yè)素養(yǎng)為考核點。占總成績30 %。單元操作成績占總成績50 %。課程答辯占20 %。

表6 職業(yè)技能訓練項目1的詳細訓練內(nèi)容

三、結(jié) 語

根據(jù)設(shè)計的教學項目，在2010級應(yīng)用電子專業(yè)1001班實施教學，經(jīng)過五個項目的理實一體化教學，將電阻應(yīng)變效應(yīng)、信號放大、濾波、抗干擾等諸多理論知識點結(jié)合在測量電路設(shè)計與制作的實踐項目中講解，運用真實產(chǎn)品試用、傳感器實物演示、圖片、錄像等多種教學手段，取得了良好的教學效果。經(jīng)過一學期的學習和訓練，學生很好地掌握了位移、壓力、溫度濕度、氣體成分分析和頻率這五個物理量的測量方法，能熟練選擇常用傳感器，進行信號調(diào)理電路的設(shè)計，合理選用信號放大、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波等常用芯片，并較好地掌握了測量電路的實際制作和電路調(diào)試技巧，基本具備了中小規(guī)模電子產(chǎn)品電路設(shè)計崗位的職業(yè)技能要求，且掌握了自我學習的方法與技巧，完成了課程教學目標。這種以真實電子產(chǎn)品為載體的理實一體化教學項目，有利于學生職業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成，為高技能人才的培養(yǎng)打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)[7](P15-16)。

參考文獻：

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