基于混合式教學的“傳感器原理與應用”課程教學研究

祝開艷 吳曉雪 梁策 宋維波

[摘 要] “傳感器原理與應用”是電子信息與自動化類專業學生的一門重要課程，也是一門理論豐富、實踐性很強的課程。針對傳統教學中的問題，在對教學內容進行調整的基礎上，將翻轉課堂、思維導圖、雨課堂等多種教學手段引入到“傳感器原理與應用”的課堂教學過程中，建立混合式教學模式，提高了學生的學習積極性，取得了較好的教學效果。

[關鍵詞] 傳感器;教學改革;翻轉課堂;思維導圖;雨課堂

一、“傳感器原理與應用”教學存在的問題

“傳感器原理與應用”作為電子信息類專業學生的一門專業課，一般大學三年級開設，課程的目標是使學生掌握了解各類傳感器的工作原理，掌握各類傳感器的典型應用。由于傳感器的種類繁多，應用也非常廣泛，因此課程內容信息量較大，而且該課程需要對已學課程知識綜合應用，因此傳統的教學模式常使學生感到枯燥、乏味。“傳感器原理與應用”課程教學中存在的主要問題有以下三個方面。

1.教學內容上的問題。由于“傳感器原理與應用”課程所涉及的學科領域發展較快，新型傳感器及新應用不斷涌現，教學內容理論上應介紹相關技術前沿，緊跟實際應用需求動向。然而，由于書本上的知識一般具有一定滯后性，如果只是簡單地照搬書本，必然會出現教學內容與實際應用需求相互脫節的問題。

2.教學手段上存在的問題。傳統教學過程通常包括知識傳授和知識內化兩個階段，知識傳授是通過教師在課堂中的講授來完成，知識內化則需要學生在課后通過作業、操作或者實踐來完成[1]。由于傳感器種類繁多，各種傳感器的工作原理也都不相同，同一種傳感器可以有多種不同應用，同一種應用又可能采用相同的傳感器實現。采用傳統的授課方式教授“傳感器原理與應用”時，學生往往會覺得各個知識點錯綜復雜，抓不住重點，而且基本概念繁多，學起來很枯燥，很難達到好的學習效果。如何在教學過程中發揮學生的主觀能動性，培養學生的自主學習能力和專業素質，從而適應應用型創新人才的培養要求，成為教學過程中探索的重點。秉承精進教學內容，改進教學模式，探索教學方法的理念，本文研究如何在改革教學內容的基礎上把翻轉課堂、思維導圖、雨課堂等多種教學手段和教學平臺引入到“傳感器原理與應用”教學過程中，建立混合式教學模型，提高教學效果。

二、教學內容的改革

由于缺乏專業的傳感器實驗設備，大連海洋大學電子專業原先的“傳感器原理與應用”課程是32學時的純理論課程，介紹電阻式、電感式、熱電式、壓電式、光電式等經典的傳感器的基本工作原理、測量電路和應用。由于“傳感器原理與應用”課程是一門對實踐要求比較高的課程，2017年學院建立了專門的傳感器實驗室，因此該課程的教學內容由純理論更改為24學時理論加8學時實驗。由于傳感器的發展速度較快，人們研究新原理、新材料以外，適當補充一些新型傳感器的工作原理及應用，幫助學生了解傳感器的發展動態，激發學生的學習興趣，為今后從事傳感器方面的研究奠定基礎。

三、教學手段的改革與創新

隨著互聯網的普及和多媒體技術的發展，課堂教學的手段也越來越多。教學方法的運用不是孤立的，在教學中將彼此各自孤立的教學方法或教學方法的構成要素以某種方式結合起來更能提高傳感器課程教學效果。

1.翻轉課堂。翻轉課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，也可譯為“顛倒課堂”，是指重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生[2]。互聯網的普及和計算機技術在教育領域的應用，使“翻轉課堂式”教學模式變得可行和現實。由于傳感器的種類繁多，應用的例子也不計其數，傳統的“填鴨式”教學很難提起學生的學習興趣。因此，本課程采用翻轉課堂的教學手段，讓部分優秀同學自主選擇感興趣的傳感器及其應用進行研究，并在課堂上為其他同學介紹自己的研究成果。學生事先提交報告的題目，由任課教師進行篩選與指導，避免選題重復或選題不具體等問題。通過這種方式，一方面可以鍛煉學生利用互聯網去尋找優質的教育資源的能力，另一方面還可以調動學生的積極性，鍛煉學生的總結概括能力以及表達能力。

2.思維導圖。思維導圖俗稱心智圖（Mind Map），由著名教育學家托尼·博贊于20世紀60年代首創而成。思維導圖通過模擬大腦神經網絡的樹形結構，采用圖文結合形式繪制思維過程，利用可視化的方式梳理思維脈絡，并可供自己或他人回顧整個思維過程[3]。“傳感器原理與應用”是一門綜合性強、知識點雜的工學課程。在教師備課階段，思維導圖有助于教師從全局上把握各章節的教學內容及重難點，幫助教師梳理各個知識點之間的邏輯關系，整理教學思路。在授課階段，層次化、形象化的思維導圖采用精練的關鍵詞要素，不僅能突出重點，激發學生的學習興趣和學習熱情，而且能激發學生進行發散性思考問題，并培養學生的創造性思維[4]。在復習階段，學生可以根據教師提供的思維導圖，總結回憶所學習的知識以及它們的關系，還可以按照自己的學習過程和思維方式繪制自己的思維導圖，從而在頭腦中形成清晰的知識網絡。

3.“雨課堂”。“雨課堂”是學堂在線與清華大學在線教育辦公室共同研發的智慧教學工具，將復雜的信息技術手段融入PowerPoint和微信，在課外預習與課堂教學間建立溝通橋梁，讓課堂互動永不下線[5]。在授課過程中，教師通過“雨課堂”將課前預習課件推送到學生手機，并且能隨時了解學生的預習狀況及反饋的問題。課堂上學生也可以實時答題，還可通過彈幕與老師進行互動，活躍課堂氛圍。每章課程內容結束后，教師可以通過“雨課堂”推送每章的測試卷，及時了解學生的學習狀況，查漏補缺。

四、結語

“傳感器原理與應用”課程作為一門跨度大、知識面廣、實踐性強的電子信息類專業課，隨著現代科技的發展和應用型創新人才的培養要求的提出，傳統的教學模式難以滿足教學要求。采用翻轉課堂、思維導圖、雨課堂等多種教學手段的混合式教學模式，能較好地激發學生的學習興趣，提高學生的學習積極性，從而取得較好的教學效果。

參考文獻

[1]陳敏.運用多種教學方法，提高傳感器教學有效性[J].科教文匯，2017（11）.

[2]劉銳，王海燕，LIURui，等.基于微課的“翻轉課堂”教學模式設計和實踐[J].現代教育技術，2014，24（5）：26-32.

[3]楊冬香，崔敏.利用思維導圖構建知識網絡化的應用研究——以數控技術課程為例[J].教育現代化，2017，4（50）：148-149.

[4]鄒耀斌.思維導圖在數字圖像處理教學中的實踐應用[J].中國教育技術裝備，2015（12）：114-116.

[5]曾曉晶，樊斌.“雨課堂”在《C語言程序設計》課程中的應用研究[J].現代計算機（專業版），2017（3）：14-17.