基于應用型人才培養的傳感器課程教學模式改革與實踐

【摘要】項目引領、任務驅動教學法，是以完成工程項目任務為主線，教師為主導，學生為主體的教學模式。結合《傳感器與測試技術》課程內容特點，以實例說明了任務驅動教學法在該課程中的具體實施。教學實踐證明：該教學模式極大地提高了學生的自主學習和研究能力，也培養了他們的工程意識，綜合應用能力得到了提高。不僅有利于教學目標的實現，也為應用型、創新型人才培養打下了扎實基礎。

【關鍵詞】任務驅動 傳感器 教學模式 實踐

【基金項目】南陽理工學院2014年度教育教學改革立項項目，項目名稱：面向校企合作人才培養的傳感器與測試技術課程教學改革與實踐（編號：NIT2014JY-01）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）12-0213-02

《傳感器與測試技術》是我院測控技術與儀器專業的專業平臺必修課，開設在第5學期，課程要求學生掌握常用傳感器測量原理、輸出特性、誤差補償方法等方面的基礎知識，并掌握溫度、力、光、噪聲等常見物理量的測量方法。具有綜合利用傳感器與測試技術基礎知識和技能來分析、解決工程實際問題的能力，有著較強的理論性及實踐性。在目前高校轉型發展的浪潮中，作為地方本科院校中的新生力量，如何堅持應用型人才培養目標，將高等工程教育的實踐性、技術性及應用性在課堂教學中體現出來？學生的工程素質如何培養？如何為地方和社會經濟發展培養工程領域“整裝待發”的工程師？這是我們的課程教改必須解決的問題[1]。

面對地方院校轉型發展的趨勢，緊緊圍繞應用型人才培養目標，我們在《傳感器與測試技術》課程的教學內容、教學模式等方面積極進行探索，精煉教學內容，以“項目引領、任務驅動”為基本教學理念，將工程案例始終貫穿于課堂教學中。一年多的教學實踐證明：這些改革措施不僅有利于教學目標的順利實現，也為應用型人才的培養打下了扎實基礎，有助于提高教學質量和教學效果。

一、“項目引領、任務驅動”課堂教學的特點

項目引領、任務驅動教學法是以培養應用型人才為直接目的，在教學中教師根據教學要求提出具有工程背景的“任務”，將教學內容巧妙地隱含在每個“任務”之中。學生根據任務，可在老師的指導下提出解決有關問題的思路和方法，然后進行具體地操作，由教師引導學生，邊學邊做完成相應的“任務”。當學生完成這個任務后也就建構了本節課所學的新知識。

任務驅動教學法以任務為主線，倡導的是教師為主導、學生為主體的教學思想，改變了傳統“教師講、學生聽”的被動教學模式；學生唱起了“主角”，學習的主動性、創造性、積極性等都調動了起來；學生在學習過程中不僅需要表達自己的見解，還需聆聽他人的意見，因此合作精神和溝通能力均可獲得提升。任務驅動教學法用于課堂教學中，對于激發學生的學習興趣、培養學生實踐和創新能力、提高學習效果及與他人協作能力等方面有很好的促進作用。

二、“項目引領、任務驅動”教學法在《傳感器與測試技術》教學中的應用實例

在平常的教學工作中，常常聽到學生反映“傳感器太抽象”、“教材內容串不起來”。造成以上問題的原因：一是與課程本身特點有關系，即知識點多、內容零散、實踐性強、發展迅速[2]；二是與原有課程體系的教學內容、教學方法直接關聯，該課程以各種常用傳感器的工作原理、轉換電路、典型應用為主要內容，按照傳感器的工作原理來劃分不同章節。長期以來，這些教學內容多是在教室的課堂上來完成，且側重傳感器轉換原理和相應接口測量電路的講授，少量的實驗學時也是驗證性實驗。導致形成“老師為考而教、學生為考而學”的局面，這和應用型人才培養目標是相矛盾的，也很難實現學校與企業的“無縫對接”。

在教學實踐中，我們以“將知識體系工程化、工程應用具體化”為指導思想，重新整理課程內容。打破理論課程和實踐課程之間的界限，以完成工程項目任務為主線組織教學過程。將原有課程內容分為九個項目，如速度檢測、位移檢測、環境量檢測、力的檢測、液位檢測、溫度檢測等等，每個項目再劃分為不同的任務情境，將傳感器與檢測技術的知識點和相關技能融入項目的具體工作任務之中。在教學中采用“項目引領、任務驅動”的方法后，將課程中各章節零散的知識點有效串聯成一個有機的整體，不僅充分調動了學生學習的主動性和積極性，而且使學生能夠體會到“學之為何，何處用之”。

下面以速度檢測項目為例，介紹“項目引領、任務驅動”教學法在《傳感器與測試技術》教學中的具體實施。

（一）創設情景，提出任務

實際生產中，對各種運轉的車輛和運行的機械設備，經常需要對它們的轉速進行測量，如汽車防抱死裝置、車床的主軸等。現實中測量速度的方法很多，涉及多章知識點和技能，在課程教學中，將機械工程中這個典型的物理量作為測量對象，引入具有工程背景的速度測量項目。該項目具體實施時，根據實際任務情景的不同，又分為幾個子項目，將幾種典型傳感器的知識融入到具體的任務中。如表1所示。

表1 速度測量項目的任務情景

（二）自主、協作學習，分析任務

教師將該項目任務布置給學生后，將學生分為四組，針對每組任務提出要求。學生根據任務要求，通過自學書本內容、查閱資料，在教師的引導下，最終確定每個任務的實施方案。如汽車行車速度測量，學生通過查閱資料，了解到在汽車運行中，發動機控制系統、底盤控制系統都需要對轉速進行測量。如何將速度信號輸入到速度表、里程表指示，并用它來進行汽車的牽引控制、導航控制、發動機及變速箱控制呢？顯然首先就要選擇傳感器來進行這一非電量到電量信號的轉換。通過對查閱到的各種速度傳感器（光電式、電渦流式、霍爾式、磁電式速度傳感器）特性進行對比，最終確定了應用霍爾式傳感器來實現這一測量任務。接著學生要了解這種傳感器的轉換原理、工作特性以及相應的測量電路，從而討論分析出完整的測量系統方案。在這個過程中，他們掌握了常用的各種速度傳感器轉換原理，理解了測量電路的作用，熟悉了每種傳感器的典型應用及特點。完成這個項目任務時，小組成員之間既要有分工，又要有合作，另外教師的及時指導也必不可少。

（三）自主、合作探究，完成任務

每個項目任務的測量方案確定好后，學生就要以此為指導，利用各種方法或手段去實現。如上面提到的汽車行車速度測量任務，根據制定出的測量系統方案，需要合理選擇傳感器的類型與型號、工作電路所需電子元器件的規格型號，從而制作出一個完整的轉速測量系統。這個教學環節教師應為學生提供完成任務所需的各種硬件和軟件資源，如技術資料、網絡資源、制作場地、各種電子元器件、單片機控制器、電路板、焊槍、導線等等。且應是開放性的，即課內、課外相結合；教室、實驗室相結合；個人、團隊相結合。在這個過程中，學生能夠了解用于速度測量傳感器的外形結構和性能指標；學會了讀懂傳感器說明書；掌握了正確安裝和使用常用傳感器的方法；會用儀器儀表檢查各種傳感器及電子元器件性能；鞏固了電路識圖技能，熟練了電路板焊接能力等等。同時在做、學、教一體化的過程中，學生的工作態度和團隊精神都能得到鍛煉和提升。

（四）匯報、總結、評價

學生在規定的時間內完成每個項目任務后，要在實驗室或金工車間以組為單位，進行現場測試，接受同學和教師的提問，進行答辯。在提問、回答環節，老師要對一些重點、難點問題及時進行講解、分析，如“霍爾傳感器的接線與安裝”、“霍爾傳感器的溫度誤差、零位特性及補償”等等，這些常常是學生在自學、討論、實施階段容易忽略的問題。同時還要引導學生對完成這個項目任務所學的知識點及時進行歸納、總結。最后對學生任務的完成情況做出評價，根據學習態度、交流合作能力、制作的測試系統、測試結果，給出綜合成績，這個成績將作為該課程的平時成績。

三、結束語

在轉型背景下，采用“項目引領、任務驅動”教學法，以完成工程項目任務為主線來組織教學，打破理論課和實踐課之間的界限，不僅充分調動了學生的主觀能動性，而且使學生體會到“學之為何，何處用之”。 教學實踐證明：該教學模式極大地提高了學生的自主學習和研究能力，也培養了他們的工程意識，綜合應用能力得到了提高。不僅有利于教學目標的實現，也為應用型、創新型人才培養打下了扎實基礎。

參考文獻：

[1]唐立敏，樓利琴，奚柏君.校企合作探索“3+1”應用型人才培養模式[J].職業教育研究，2007，（1）：67-68.

[2]徐宏飛，劉西琳，王淑琴.傳感器與檢測技術課程教學探索與實踐[J].浙江科技學院學報，2013，25（3）：237-240.

作者簡介：

趙華（1969-），女，河南鄭州人，碩士，教授，主要從事測控技術教學及研究。