新技術背景下“傳感器技術與應用”課程教學創新

彭學勤

物聯網的出現，實現了物物相連、人物互聯，其中，傳感器的作用功不可沒。5G商用的全面化、智能制造的加速運用、VR技術的不斷普及、觸覺互聯網的來臨，使得傳感器課程教學模式向著智能化、個性化轉變，由單一模式向多元化模式轉變。為此，職校教師要與時俱進，根據物聯網新技術的發展，積極探討新技術環境下的教學創新。筆者根據各種新技術特點，并經過教學實踐的檢驗，提出了傳感器課程教學改革的方法、教學資源的構建模式，使傳感器課程教學貼近生產實際，與企業無縫對接，以此激發學生學習動力，培養學生的創新意識和工匠精神。

一、物聯網背景下的傳感器課程教學

（一）列舉實例，便于學生快速掌握學習重點

傳感器是物聯網最重要的元器件，中職生需要從物聯網的應用層面入手，了解傳感器的應用原理，特別是對傳感器采集聲、光、熱、電、力學、生物、位置、運動速度等各種信息，包括相關設備的監控、連接、互動的過程有所了解，從而理解各種傳感器的基本工作原理。

在實際教學過程中，教師可以列舉智能制造業中機器人使用的傳感器，展示其如何執行精細任務，實現精密測距、精確定位，并完成流水線上的抓取、搬運、分揀和裝配等任務;列舉智慧交通中運用的傳感器，展示其如何監測交通流量，共享道路路況信息、交通事故信息提供發動機打火以及車門關閉等情況;列舉智慧養老系統中的傳感器，展示其如何實時監測病人的各項健康指標以及活動情況，為遠程醫療提供最大便利;列舉智能建筑系統中的傳感器，展示其如何在監控系統、安防管理系統、建筑管理系統、綜合布線系統、智能一卡通和能耗管理等方面發揮重要作用。學生只有對傳感器的功能和作用有了全面、深入地了解，才能快速掌握知識重點，順利消化學習的難點。

（二）重塑教材結構，開發基于工作過程的任務頁教材

面對物聯網的迅猛發展，教師如果仍舊使用傳統的教材進行教學，學生難以跟上物聯網技術的發展步伐，影響學生的全面發展。所以，教師需要采取有效措施對教學資源進行重組、重構，遵循“崗位引導、能力為重、學生為主”的理念，提升教學的針對性和有效性。

筆者在編寫《傳感器技術及應用》教材時，采用“任務頁+教材”模式，以任務驅動教學法來提升教學實效。教材根據物聯網的實際應用，將學習內容劃分到所設定的三個項目，每個項目又分為若干個任務; 教師引導學生按照情境描述、信息收集、計劃分析、任務實施、檢驗評估、總結考核等幾個環節分步驟、分模塊完成該項目的制作。

教材僅是學生學習的輔導性材料，而任務頁則是學生學習的重要材料，是教師運用一系列引導性問題，指導學生從開始接受任務到實施任務、完成任務整個過程中的主體性材料，其核心作用是幫助學生學會如何工作，引導學生獲得工作過程知識，促進學生關鍵能力和綜合素質的提升。

二、智能制造背景下的傳感器課程教學

長期以來，傳感器品種繁雜，市場應用廣泛，先進的傳感技術和成熟的傳感器產品不斷迭代更新，技術標準和專利層出不窮。而“傳感器技術及應用”作為一門課程，如何緊跟時代發展步伐，吸收新技術，引入新應用，培養學生創新意識，引導他們掌握新時代出現的新技能，是任課教師需要深入探討的問題。

智能背景下傳感器課程的課程模式、教學模式、學習模式、評價模式、管理模式以及職業特征模式都要與時俱進。傳感器課程的教學模式應實現“從原理中學”向“從應用中學” 轉變，拋棄晦澀難懂的理論式教學，從“面向內容設計”到“面向學習過程設計”;課程模式從線下的面對面教學向線上線下多方位轉變;學習模式從集中學習向個性化學習轉變，從結論性學習向過程性學習轉變，滿足學生個性化學習需求;評價模式從總結性評價向過程性評價轉變，從單一評價到多元化評價轉變;課堂管理模式實行引導式動態管理，充分發揮學生學習的主動性。

課程還應充分體現職業特征，適當增加傳感器生產的工藝流程，智能設備中傳感器的布局、安裝、調試、維修、保養等內容，通過介紹相關企業的生產工藝，引導學生了解加工生產過程中常出現的問題，培養學生發現問題、解決問題的能力。

三、5G、觸覺互聯網和VR背景下的傳感器課程教學

未來的學習模式將立足于一個開放的、即時的、虛擬的、互動的環境，學習過程將以學生為中心、以技能為中心，新的移動技術和互聯設備使遠程教學、遠程指導、虛擬大學、虛擬教室、虛擬團隊協作成為可能，學生有機會在教師的幫助下，通過自主探索和同伴互助的形式來完成學業。

（一）利用5G的低時延性和觸覺互聯網的真實性，與企業實時互聯

由于5G的超低延時，可以使傳感器課程的教學更貼近生產實際。在課堂上，師生利用觸覺互聯網使觸覺能夠遠距離傳輸的特性，與從事傳感器生產的企業進行實時互動，展現傳感器的實時生產過程，學生在教室里就能看到傳感器的生產、裝配、調試過程，觸摸傳感器內復雜的零部件結構;通過觸覺互聯網可以觸摸到生產現場所安裝的傳感器，詢問現場技術人員關于各類傳感器的使用場合，安裝位置以及傳感器的故障識別、定位、維修等問題，使學生與企業生產場景緊密結合，所學內容緊貼生產實際，新材料、新技術、新工藝能同步走入課堂。

（二）運用虛擬現實技術，增強學生沉浸感和體驗感

虛擬現實技術（簡稱VR）是利用三維圖形生成、多傳感交互、多媒體運用、人機互聯、人工智能運用、高分辨顯示等高新科技，對現實世界進行仿真的一種技術。虛擬現實技術逼真的沉浸感和交互性對于知識傳遞有著重要作用。VR技術與傳感器課程的結合有著極大的現實意義。例如，汽車使用的傳感器很多，豪華汽車內的傳感器通常超過200個。通過VR技術構建三維汽車模型，學生可以在虛擬的汽車環境中查看每個傳感器的結構、安裝位置等;學生也可模擬駕駛汽車，深切感受超速、急拐彎、緊急制動下，汽車的運行狀態以及汽車傳感器的儀表顯示和報警方式等。學生通過立體、動態、逼真的沉浸體驗，了解汽車的性能，增強了體驗的真實感，有利于更好地掌握知識點。

（三）創建虛擬系統，體會工作崗位職責 ? ? ?通過VR技術，可以構建類似智能家居的場景，學生選擇自己想要體驗的情景，點擊模塊，創建諸如構建智能燈光控制、空氣質量控制系統、安防監控系統等任務。例如，在智能家居中，學生開啟模擬的情景，扮演設計人員、建設者，通過設計、施工、驗收等流程，完成控制系統的建設任務，在任務中通過情景模擬方式自主處理問題。在任務完成之后，教師針對每個人的表現進行評分。這種方式大大增強了學生的職業認同感。

（四）開發教育類電子游戲，豐富教學形式

教育類電子游戲在虛擬現實技術環境下可以融合傳感器專業內容，其趣味性、挑戰性和交互性能夠進一步增強。學生通過游戲進行多級通關、晉級競賽來辨別、拆卸、安裝汽車傳感器，使學生處于一種與真實世界非常相似的虛擬世界，有效提高了學生的認知體驗和教學效果。

科學技術的快速發展，引發了制造業模式、運營手段和生態系統的變化以及人工智能發展巨大變革，新興產業不斷出現。傳感器技術是新技術革命和信息社會的基礎性技術，正是有了傳感器的普遍存在，才會有大數據的出現，才有政務商務的信息化，才實現了數據、知識與社會、物質的相互融合。與之相適應，職業院校教師的教學觀念、教學方式也應隨之改變，利用物聯網、智能制造、5G、觸覺換聯網、VR技術，可以使傳感器課程的教學更具科學性、有效性和時代性，學生也將以全新的學習方式和更高效的學習方法，盡快掌握新知識、練就真本領。（責編 ?王鵬飛）