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高职高专《传感器与检测技术》课程教学研究


进入21世纪以来,新一代互联网、物联网、人工智能、云计算等多技术的融合,可以实现对一切物品的智能化识别、定位、跟踪、监控与管理,提高物与物、物与人、人与人的互联互通,全面感知和利用信息能力,从而能够极大提高政府管理和服务的能力,极大提升人民群众的物质和文化生活水平,而传感器与检测技术是以上所述信息融合的关键,所以我们有必要深入地掌握这门课程。
为了达到培养高素质技能人才的目的,依据教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》的指导思想,改革教学内容、方法和手段,将“教、学、做”有机地融为一体,对本门课程的教学在进行了充分调研、论证的基础上进行了有效的改革,在教给学生知识的同时,强化对学生实际操作能力的培养,使得学生的积极性、分析问题和解决问题的能力得到了较大提高,取得了比较好的教学效果。
1.理论教学的改革
1.1教学内容项目化
传感器与检测技术、信息技术和通信技术构成了现代科学技术的三大支柱,广泛地应用于生产、生活和科学研究的各个方面。本课程除传感器与检测技术基础知识外,还包括许多其它学科的变量,这些变量可以是物理量、化学量或是生物量等,所以就要求我们掌握不同变量的检测原理、方法与技术等知识。因此,学生刚接触本课程时通常会感觉很抽象、知识枯燥、不容易学好。为了充分调动学生的积极性,很好地掌握本门课程,我们对《传感器与检测技术》进行了课程教学改革。
由于《传感器与检测技术》的教学内容比较繁杂,在教学计划规定的教学学时内无法做到详细讲解,而且在日常的实际应用中,不同的行业和不同的场合所使用的传感器也各有不同。根据传感器的特点,可以将教学内容改为项目驱动式教学,以应用为目的,以必需、够用为尺度,理论少而精,加强理论与实际的统一,兼顾原理性与实用性、传统性与新型性。为此,本人精选教学内容,结合教学实践编写了由哈尔滨工程大学出版社于2011年1月份出版的《传感器与检测技术》的教材。本教材采用“以案例导入教学”的模式,将不同原理的传感器分为不同的项目单元,在对基本的工作原理讲解的同时,紧密结合实际,援引大量鲜明、实用的案例进行分析说明,加强教学过程的实践性、开放性和职业性,大力推行工学结合,突出实践能力培养。
传感器与检测技术主要内容包括测量基础知识项目、传统型和新型项目模块,其中传统型项目模块又分为:电阻式、电容式、电感器、磁敏式、压电式和热电式。新型项目模块分为:光电式、数字式和智能式。除此以外,本教材还添加了课程设计与实践环节的内容,研究不同类型传感器的同时,结合实际让学生去思考在不同的条件下,对传感器有何要求,应选择何种类型的传感器。同时,教材配备了大量的工业实例,可以让学生自己动手设计比较简单的项目,从而能够体现“做中学、做中教”的高职教育特点。
在具体的教学过程中,传统型传感器的教学我们依然可以采用传统的教学方法,但是对于一些新技术、新知识或相对比较简单的内容,如“传感器基础”“生物传感器”等这些内容可以采用多媒体教学,也可以充分利用网络教学环境与资源,让学生自学。比如,学生可以在我院校园网上的“传感器与检测技术精品课程网”网页上查询与本课程相关的多项资料,也可以查询国内外本专业的技术期刊和网站,从而获得许多在课堂上没有涉及到的知识。
1.2教学方法的改革
教学方法既包括教师的教法,也包括学生的学法。实践表明,教师如能选择出适合学生特点和教材内容的教学方法,学生作为学习的主体,学习积极性能够得到很大程度的提高。
传统型教学方法一般注重知识的传授,习惯于用注入式、“填鸭式”的方式去增加学生的知识,而后在教学的过程中再安排5-6个实验,这样的方法不仅不能让学生有效地掌握课堂所学,也不能有效地锻炼学生的实际动手操作能力,最终导致学生理论和实践的脱节。针对这种情况,我们可以采用“四位一体式”的教学,将网络技术和多媒体技术等计算机辅助教学多种教学手段相融合,真正达到理论和实践的最好结合。
1.2.1“四位一体式”教学法
“四位一体式”教学方法也就是对教材的部分内容采取有组织的自学、分组讨论、集中提问答辩、课堂考察四个环节进行的一种教学方法,着重培养学生的学习能力、实践能力和创新能力,构建了教师、教法、课堂、评价的课堂教学改革模式。该模式以教师教学理念的变革为引领,通过多种方法、多样课堂、多元评价的综合运用,让有限的课堂时间发挥出最大的效益与培养功效,形成课堂特色,为提升教育教学水平和质量发挥更大作用。这种方法可以保证以学生为主体,在教师的引导下,学生自己思考、自己提问、自己解答,很好地激发了学生的学习主动性,发展了学生的创造能力。
1.2.2在教学手段上,注意使用现代科技设备
《传感器与检测技术》课程知识点和工程实例都比较多,学生学起来枯燥。为了提高学生学习的积极性,便于课堂教学和学生自学,我们编写了《传感器与检测技术》的多媒体CAI课件,并且与课程相关资料一起挂在网上。利用现代化科技设备进行教学,不但可以让教学内容变得生动、形象、系统、直观,而且能够充分调动师生的积极性,使多种教学方法有机结合起来。教师选择最优的教法进行教、学生选择最优的学法进行学,从而获得最优的教学效果。例如,在介绍智能传感器的功能和特点时,采用多媒体课件,在大屏幕上显示智能机器人的工作状态,学生能够快速熟悉所讲知识点。
2.实践教学内容的改革
在教学过程中,将实践教学内容由传统的12个学时实验调整为18个学时实验,一周实训和一周课程设计,并且鼓励学生参加全国各种类型的电子设计大赛。传统的实践环节主要是在教学过程中穿插安排5-6个原理性和验证性的实验,没有一些应用性和综合性的实训和课程设计,导致学生实际操作的积极性不高、实验效果不好。针对这种情况,结合职业院校人才培养目标,积极改善实验室条件,购置YUY系列传感器与检测技术实验台,大量增加实训环节和课程设计。
实训环节选择工程实践中最通用的参数测量案例和实训为主线,每个理论知识点讲授完成后,教师编写具有工程应用背景的实训,与之相配套。由4~6个学生组成一个项目组,以组为单位组织实训。针对所学内容,无论是常规实训,还是综合应用性实训,全部由学生自己设计实验步骤,自己处理数据,教师只做辅导。另外,可以让有兴趣的学生完成自主类综合应用性实训,由学生自己设计实验内容、模拟实景、组成虚拟测量系统,完成实训。
3.考核方式的改革
传统的考核方式一般是以理论考试为主。考题侧重于基础知识,例如传感器的工作原理和典型的测量电路,这样导致有些学生分数较高但是不会实际应用,针对这种情况,我们对本门课程的考核方式作了改革。
改革后的考核可以分成三个方面,基础知识考核、实践能力考核和平时成绩考核。
基础知识考核可以采用“试题库”的形式,由专业教师根据教学大纲编制出“传感器与检测技术试题库”。试卷内容包括基本概念的理解和应用。
实践能力考核分为三部分,常规实验、应用性实训和自主性综合应用实训。根据学生在实训过程中所反映的对基本知识的掌握程度、设计能力、创新意识进行考核。
平时成绩考核主要包括平时提问、作业、出勤的考核。
各个考核部分可以结合学生的特点分配各自所占的比例。
改革考核方法能够充分调动学生学习的积极性,促进教学内容、教学方法和实践教学的改革,真正融“教、学、做”为一体。通过两个学期的实践证明,教学效果明显提升,将继续探索教学改革之路。
综上所述,针对《传感器与检测技术》课程的应用性较强的特点,我们采取的教材、实践、手段三个方面相结合的方式有效地激发了学生的主观能动性,使学生从被动学习转变为主动参与教学过程,教学效果非常明显。

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