“傳感器技術”課程線上線下混合式教學模式改革創新實踐與研究

摘" " 要：新時代，為了應對“傳感器技術”課程面臨的諸多挑戰，高校開展了一系列教育教學改革。文章借助中國大學MOOC（慕課）在線開放課程的優質資源和SPOC（Small Private Online Course，小規模限制性在線課程）線上課程資源，構建多平臺聯動的線上線下混合式教學模式，即通過課前導學、課中精學、課后研學、平臺督學的多樣化課堂活動設計，促使學生深度學習，實現課程教學過程中師生、生生的互動交流，提升學生綜合素質，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：線上線下；“傳感器技術”課程；多平臺聯動；教學改革

中圖分類號：TP391.9" " " 文獻標識碼：A" " " 文章編號：1002-4107（2024）08-0057-04

一、引言

黨的二十大報告指出，“教育、科技和人才是全面建" "設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐……堅持教育優先發展……教育是國之大計、黨之大計 ”[1]。高質量的教學是我國高等教育生存之本。互聯網時代，社會環境發生了新的變化，新環境對高校教育教學產生了深遠影響。2019年，教育部發布的《關于一流本科課程建設的實施意見》提出，強化現代信息技術與教育教學深度融合，建立信息化教學觀念，改進教學方法，解決好教與學模式創新的問題[2]。在這一背景下，提升課程教學質量已成為教育改革的一項重要任務和課程建設的主要方向。各高校都在大力提倡教學方法和手段的創新，探索通過網絡技術突破時間和空間的限制，進行線上線下課程教學改革和實踐，利用信息技術手段促進學生自主學習、協作學習，并選用中國大學 MOOC 等在線開放課程，開展翻轉課堂，通過線上自主學習、多媒體教學、在線討論、互動評價等方式的混合式教學，打造在線課程與課堂教學相融合的線上線下混合式教學模式。

以自動化類專業基礎課程“傳感器技術”為例， 目前，其國家級、省級在線精品課程數量較多，優質在線資源也比較豐富。而如何將線上教學資源和高校現有教學資源有機整合，并利用智慧學習平臺，實施翻轉課堂、啟發式講授、案例討論、在線討論和互動評價等多種教學方法，使師生既成為教學活動的組織者、發起者，又成為參與者、合作者，實現師生隨時隨地互動交流，促使學生在教學中發揮主體作用，激發學生學習興趣，提高教學效果，是高校教師迫切需要探索和解決的重要問題。

二、新時代背景下“傳感器技術”課程面臨的挑戰

（一）如何利用有限的課時教授多而雜的教學內容

“傳感器技術”課程包含各類傳感器結構原理和應用

拓展知識，而各類傳感器涉及多個學科的知識，內容多、知識點繁多零碎且應用范圍廣，48 授課學時明顯偏少。傳統的教學模式以教師為主體，多是教師采用多媒體結合板書的形式開展教學，而學生則是聽課記筆記，始終處于被灌輸知識的狀態。面對不同的傳感器結構、工作原理，煩瑣的轉換計算公式，眾多的拓展應用案例等，學生感覺學習負擔重、學習內容單調枯燥，無法激起學習的興趣和熱情， 從而難以取得良好的教學效果。

（二）如何理論聯系實踐，培養實踐應用能力

傳感器應用涉及人們衣、食、住、行、用等方方面面， 在工業、農業、國防、科技、服務等各個領域都有著重要的" 作用。在“傳感器技術”課程的實際教學中，高校常常將理論課和實驗課分開，分別由不同的教師單獨授課。同時，在實際教學過程中，受學時、實驗場所、儀器、師資等教學因素的制約，理論課和實驗課不能保證按照前后順序有序進行，存在理論課滯后的現象，使學生在不具備相關理論知識的前提下就開始進行傳感器實驗、應用電路的設計與安裝，整個實驗操作停留在模仿階段。學生無法深入理解其中的工作原理，更無法實現傳感器的靈活運用和拓展創新。

（三）思政之“鹽 ”如何融入課程之“湯 ”

教育部相關文件明確提出，在全國所有高校、所有學科專業，大力推動課程思政教學改革和實踐，優化課程思政內容供給，把思想政治教育貫穿人才培養體系，發揮好每門課程的育人作用[2]，即教師不僅要教書也要育人，不僅要育才也要育德。盡管具有較強應用性的“傳感器技術”課程蘊含著家國情懷、使命擔當、勞動素養和職業精神等思政元素， 但因其專業性較強，如何找準課程思政切入點，結合學科本身內在邏輯，從學生關心的熱點問題入手，以學生喜聞樂見的表達方式，“潤物細無聲”地將思政案例

融入線上線下教學，對學生進行價值觀塑造、思想引領，促使學生在掌握專業技術的同時樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，切實將立德樹人的教學目標落到實處，是“傳感器技術”課程教學的挑戰之一[3]。

（四）傳統教學形式單一，無法滿足差異化的學生需求

作為受教育的主體—學生，因受地域、環境、條件等因素的影響，其教育經歷、教學資源是不同的，對學習的興趣和動機會有所不同，對電子、自動化控制、安保等產品中的傳感器的認識也可能存在很大差異。此外，目前的大學生都是 00 后，其個性鮮明、思維敏捷、觀念新穎、興趣廣泛，具有互聯網思維，習慣平等地交流溝通和直接地訴求表達[4]。傳統照本宣科的教學形式、“填鴨式”的講課方法顯然不符合 00 后網絡原住民的學習習慣，不利于調動其學習的主動性和積極性。

三、線上線下混合式教學設計過程

（一）課程概況

“傳感器技術”是自動化工程專業的一門專業基礎

課程，主要面向高等院校自動化類專業本科學生開設，具有全面性、系統性、多學科交叉的特色。課程主要涉及溫度檢測、壓力檢測、物位及厚度檢測、流量檢測、位移、速度及加速度檢測、成分和含量檢測、光電檢測和自動檢測系統及其組成等內容。通過課程學習，學生熟悉各類傳感器的基本原理和使用方法，了解檢測系統的開發，能達到信息系統工程師的崗位要求。

教師堅持從實踐中來到實踐中去的原則，將課程內容分解成 10 個教學單元，每個單元從經典案例出發，把需要傳授的知識分解為需要解決的問題，再通過學生設計和開發的系統將知識點整合在一起 。教學資源盡量多樣化以適應學生的學習需求，如單元導學、單元教學目標、

PPT教案、授課視頻、實訓、微課和作業等。同時，教師還將科研項目和企業實際需要解決的問題及學生制作的優秀實訓項目，制作成經典的教學案例，以實時更新和完善線上教學資源。

（二）培養目標的設置

“傳感器技術”的課程培養目標旨在幫助學生掌握傳 感與檢測技術的基本概念，檢測系統的基本特性，信號分 析及其在檢測技術中的應用，各種常用傳感器的工作原 理、測量電路及應用，信號調理技術，測量誤差分析和測 量數據的基本處理算法，系統抗干擾技術，各種常見物理量的測量和應用方法等。同時，根據系統的要求和性能指標，能設計/開發現代測量系統，完成測量系統的調試并撰寫總結報告。在案例設計與分析過程中，及時加入傳感與檢測技術的發展動態，增強學生自主學習意識和創新能力培養。

課程教學過程中尊重學生個體差異，重點培養學生的自主學習能力、獨立思考能力和解決實際問題能力。在學生掌握基本理論的基礎上，如何開展融理論性、實操性和特色性于一體的課程教學改革，協調好“線上 + 線下”同步教學，是教師需要重點研究和探索的課題[5]。

（三）教學對象與課程大綱

“傳感器技術”是學生在大學三年級接觸的一門專業基礎課程，該課程特點是知識點繁多零碎、實驗實踐多、拓展應用廣，不但在生產中有著廣泛的應用，在生活中也無處不在。所以，課程教學改革的重點是將生產生活中常見的傳感器引入教學，讓學生能記住理論知識，掌握傳感器技術和檢測技術的技能。

課程大綱包含 4 部分內容，其中傳感器原理、傳感器" 技術、檢測技術 3 部分設計了傳感器的工作原理和特點， 傳感器與信號處理的關系，壓力、溫度等各種類型傳感器" 的選擇和應用，各種測量檢測技術，數據采集、處理、傳輸" 的技術等內容，幫助學生掌握傳感器檢測的技術技能。第4部分為實驗教學，讓學生掌握傳感器檢測線路的選擇，傳感器實現對壓力、溫度等檢測數據的采集和處理等知識，并根據自己的興趣和特長，選取傳感器和檢測技術進行創新性研究。

（四）線上線下混合式教學模式設計理念與思路

傳統課堂教學以教師為中心，且多是“填鴨式”的，或是教師跳“單人舞”、唱“獨角戲”模式，全體學生以旁觀者身份安靜地聽教師講解，偶爾教師提問，個別學生回答，師生、生生間交流對話不多。線上線下混合式課堂以學生為中心，學生提前主動完成線上學習，課堂為教師和學生一起跳“集體舞”、唱“大合唱”模式，可以進行更豐富、更深層次的學習[6]，在一定程度上提升了學生學習的參與程度，改變了課堂教育教學方式。

“傳感器技術”課程線上線下混合式教學模式改革，充分利用優質在線教學資源進行課程的本地化改造。教師深度融合信息技術，通過雨課堂課前視頻、播放PPT、翻轉課堂、團隊小組分工協作、工程師角色模擬、所遇問題的分析討論和評價考核等環節構建課程設計，并利用雨課堂等智慧教學工具完成考勤、過程問答、作業練習、課堂測驗等過程性考核，將線下課堂教學與線上教學、信息化教學設計相融合。建立貫穿課前、課中、課后 3 個階段的全過程評價機制。線上線下混合式教學模式有利于調動學生學習的積極性和主動性，提高教學實效，促進學生知識和素質能力的提升[7]。

（五）基于“MOOC+SPOC”的線上線下混合式教學模式實踐

1.課前導學：融入在線開放課程資源，課前任務單翔實可行

首先，教師收集整合課程學習資料，根據學生特點制定課程學習計劃，形成學習資料包，在 MOOC 平臺發布自主學習任務單和學習資料包，同時，為了保證學生課前能及時學習，達到預期學習效果，教師可以根據需要啟動平臺提醒、督促功能。其次，學生按照要求觀看課程視頻、進行線上討論、尋找任務單問題答案。最后，教師根據本次課前任務單的目標要求，設計隨堂測試題目或討論主題，通過學生完成在線測試或討論的情況，了解掌握學生在線學習成效。平臺能實時記錄學習過程、進行在線數據反饋，方便教師及時了解學生的學習動態，制定有針對性的課程教學方案，為課堂教學精準講解打下堅實的基礎。

2.課中精學：多措并舉翻轉課堂，高頻活動提高學習 積極性

線下教學中 ，教師以線上微課視頻中已有的基本原 理和知識點內容為導向，首先總結預習的情況，點評學生的預習優缺點，對預習中出現的問題進行解答，并總結回顧上節課的知識點。在引入新課時，教師播放傳感器應用視頻，如疫情期間的測溫槍、溫控門；森林防火的視覺傳感器；大疆無人機的應用等，通過提問的方式，導入本次課知識重難點，激發學生學習興趣，培養學生的民族自豪感和科技興國的愛國情懷，并通過分析講解重難點問題 ，引導學生將線上學習的碎片知識串聯起來，形成系統化知識結構。在線下課堂教學過程中，教師通過問題引導、任務分派、PBL（Project-Based Learning）分組、自主討論研究、成果分享匯報、自評互評他評等方式實現課堂翻轉。學生根據自己扮演的角色，以個人或小組的形式展示學習成果，分享學習心得，再由教師和其他學生進行點評。當學生在展示過程中遇到問題時，同組學生可進行完善補充。教師根據學生的匯報情況進行深入點評分析，對存在的問題進行精細講解，在師生、生生互動中推進教學，讓學生更加透徹地掌握相關知識。例如，在教學過程中，教師首先介紹國內外現有本次課所涉及的傳感器的精度、靈敏度等優缺點，比較國內外同類傳感器技術上的差異點，激發學生科技興國的愛國情懷；接著引導學生利用傳感器工作手冊，搭建傳感器應用電路，提煉總結傳感器的調試方法，教師根據學生上傳的任務結果，進行評價總結，提煉總結出調試口訣，如“調大，看現象；微調，需毫厘”，表明精準調試的重要性，引導學生分析在調試中可能出現的問題及解決辦法，在師生互動、生生互動中推進教學。翻轉課堂的多措并舉，使主導課程教學的教師變成課程的設計者、引導者，學生由“被動聽”轉變為“主動學”，成為課堂真正的“主角”。教師最后再根據本次課的內容布置課后任務和作業。

3.課后研學：拓展資料全面豐富，引導學生鞏固創新

學生在課后要及時對線下課堂所學內容進行認真反 思與總結，如發現未能掌握的課堂知識[8]，可隨時隨地根 據自身情況在MOOC平臺進行微課學習或課件回顧。另外，教師通過SPOC課程發布課后作業任務，推送思政素 材、傳感器技術應用案例及學科前沿技術等拓展資料，針 對作業問題，全程給予必要的指導和幫助，引導、鼓勵學 生對傳感器應用場景進行分析研究 ，開發傳感器應用新 產品，并將研究成果撰寫成研究報告和論文。

4.平臺督學：數字化賦能教學管理，教師根據數據研判學情

每個教學階段，教師會根據所授課程內容，通過慕課" "平臺后臺創建提問、搶答、討論、作業、測試等各種項目任" "務，查看學情統計數據，及時了解學生對同步SPOC課程中發布的視頻課和討論等的完成情況，精確掌握每名學生在MOOC平臺上的簽到、搶答、討論、問卷、作業練習、測評等教學活動的參與情況，全面完成教、學、練、考、評 5 個方面的綜合教學管理。教師通過學情統計，全面了解學生在課前—課中—課后的學習情況和知識掌握情況，分析學生對“傳感器技術”課程知識的掌握情況，并根據學生對知識的掌握情況及時調整教學內容、教學方法和教學手段。課程結束后，將線上統計數據與線下終結性考核相結合，形成綜合性考核結果，全面、客觀、 公正地反映學生的學習情況[9]。

四、線上線下混合式教學效果分析

（一）學生基礎知識更加扎實，學習興趣明顯提高

“傳感器技術”課程線上線下混合式教學改革實踐，多措并舉的翻轉課堂，激發了學生學習的興趣和熱情，提高了學生學習的主動性和創造性。通過課程學習，學生加深了對傳感器及應用技術的理解，掌握了相關傳感器檢測技術的應用技能，拓展了專業視野，培養了創新意識和能力， 為后續“檢測技術”“過程控制”等課程的學習打下堅實基礎。靈活多樣的課堂教學形式，明顯提高了學生對實踐應用型課程的學習興趣和熱情，增強了學生發掘、分析、解決實踐問題的能力[10]。課程教學調查問卷顯示，對多平臺聯動的線上線下混合式教學模式感到非常滿意的學生達 95％，學生普遍認為該模式增加了師生互動，活躍了課堂氣氛，明顯提高了自己的學習興趣和學習效果。學生學習情況反饋如圖 1 所示。

（二）學生綜合能力得到鍛煉，治學精神逐漸養成

“傳感器技術”課程教學設計的目標是培養學生的專

業素養、團隊合作精神、創新意識和創新能力。課程教學以項目團隊小組方式進行傳感器應用情境的分析和功能實現 ，通過線上觀看視頻、回答問題等任務的完成，線下靈活多樣的課堂活動、PBL分組任務的開展，豐富了課程教學形式。通過課程的學習，學生在掌握“傳感器技術”課程基本理論知識的基礎上，能夠運用所學理論知識分析問題、解決問題，自主學習能力得到了提升，嚴謹踏實、精益求精的治學精神逐漸養成，專業素養、專業能力和創新能力不斷提高。同時，教師深入挖掘思政元素，并自然融入教學，如在傳感器信號采集功能的講解過程中， 強調細微變化引起的量變到質變 、信息采集過程中的協作與合作、采集裝置的創新設計等，從而達到課程思政“潤物細無聲 ”的良好效果。

五、結束語

翻轉課堂、線上線下混合式教學改革創新實踐打破了傳統課堂教學的單向教學模式，通過將線上優秀教學平臺上的內容融入到課堂教學內容體系，優化改進了課程教學內容；應用SPOC課程、騰訊會議等智慧平臺，將課前導學、課中精學和課后研學緊密銜接起來，并采用翻轉課堂、情景模擬、案例分析、小組討論、小組匯報、自評互評等多種立體化教學設計，以及課前、課中、課后的全過程、精準化、高反饋的考核形式，實現了師生全方位、多維度、無阻礙的交流互動。課程教學改革激發了學生的學習興趣，增強了學生的參與度，將能力培養真正內置于學生發展，提升了學生的工程實踐能力和創新能力。經過 2 個課程周期的教學改革實踐和經驗積累，學生主動學習、工程實踐和對知識融會貫通的能力明顯提高。教師在教學組織能力、課程思政建設能力、教學創新能力上有了顯著提升，真正實現了教學互長。

參考文獻：

[1]" 習近平.高舉中國特色社會主義偉大旗幟" 為全面建

設社會主義現代化國家而團結奮斗：在中國共產黨

第二十次全國代表大會上的報告[N].人民日報，

2022-10-26（1）.

[2]" 教育部關于一流本科課程建設的實施意見[EB/OL].

（2019-10-30）[2023-10-08]. http：//www.moe.gov.cn/

srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

[3]" 楊立琴，白云霜.“現代漢語”課程混合式教學的實踐

與探索[J].保定學院學報，2023，36（5）：101-104，136.

[4]" 余筱筱，吳一微.多平臺聯動O2O混合模式在分析

化學課程的探究[J].湖北師范大學學報（自然科學

版），2023，43（3）：102-107.

[5]" 楊振鵬.基于雨課堂的混合式教學在“Access數據庫

應用基礎”課程中的應用[J].黑龍江教育（理論與實

踐），2022，76（11）：57-59.

[6]" 王蘭珠.高校線上線下混合式教學問題與對策[J].

北京印刷學院學報，2020，28（6）：111-114.

[7]" 王燕燕，于放，孫玉梅，等.省一流專業背景下《發酵

工藝原理》以學生為中心的線上線下混合式教學改

革與實踐[J].食品與發酵工業，2022，48（8）：336-340.

[8]" 劉暉，張敏.管理類學科基礎課線上線下同步課程教

學改革探索[J].對外經貿，2023（9）：108-111.

[9]" 劉瑩.基于“MOOC+SPOC線上線下混合教學模

式”的職場英語教學實踐[J].教育科學論壇，2023

（27）：62-66.

[10]" 董大偉，肖寧寧，魯承琨.國家級線上線下混合式一

流課程教學路徑構建：以哈爾濱師范大學體操類

課程為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2023，77

（10）：18-20.

■ 編輯∕王力

收稿日期：2023-11-01" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 修回日期：2023-12-14

作者簡介：王聰，女，講師，博士，研究方向為控制理論研究；于曉萍，女，教授，研究方向為儀器分析、教育教學。

基金項目：教育部一流專業建設項目（教高廳函〔2019〕46號）；教育部職業院校信息化教學指導委員會2022研究課題“分析檢驗技術專業數字化教學資源共建共享實證研究”（KT22200）；江蘇省產教融合型品牌專業資助項目（蘇教辦高函〔2022〕3號）