论文部分内容阅读
摘 要：文章以应用型人才培养目标为立足点，针对传感器课程目前存在的问题，提出了以工程实践能力、创新能力为主线的递进式教学模式。通过基础—综合—提高的三层次递进，实现对学生循序渐进的培养，使学生的实践能力得到大幅度提高。
关键词：传感器；递进式；教学模式；应用型
传感技术是信息获取与检测的主要手段，前端信号采集的准确性直接关系到控制系统的成功。因此，传感技术已列为国家重点发展的科技专项。那么关于传感器课程的建设也在社会与技术的推动下不断向前发展。至于传感器课程的建设该如何发展，就应当从社会发展、教育环境、工程需求等方面去考虑[1-2]。
目前，我国对高等教育的发展明确提出“优化学科专业布局和人才培养机制，鼓励具备条件的普通本科高校向应用型转变”[3]。可见，高素质应用型工程技术人才的培养是转型高校既定的目标。为了实现这一目标，课程改革是必不可少的。
针对邵阳学院传感器课程存在的问题，经过课题组的多方调研，反复研讨，提出了以“应用型”为培养目标的传感器课程三层次递进式教学模式。
1 三层次递进的教学模式
三层次递进教学模式主要分为3个层次（见图1）。（1）基础性层次，主要包括传感器课程的理论知识以及课程配套实验的学习。（2）基于产品制作的综合性训练层次，该层次主要通过小型电子产品的制作达到综合训练的目的。（3）与机器人融合的拓展性提高层次，该层次主要是以机器人为学习平台，通过机器人平台完成传感器的工程应用和拓展提高学习。
图1 三层次递进式教学模式结构
2 基础性学习层次
课程学习的第一个层次基础性学习层次。在该层次里，主要包括理论知识的学习和配套实验的操作。其中，理论知识与配套实验采取交叉进行的方式，通过这种方式使学生对理论知识的掌握更加透彻。
2.1 构建工程应用型的模块化理论教学
要培养出高素质且工程能力较强的应用型人才，传感器课程的教学内容就必须进行大刀阔斧的改革。
目前，关于传感器的教材有很多，但综合来看，基本都存在以下3个问题。
（1）教学内容都是以传感器种类来划分章节，比如说第3章电阻式传感器、第4章电容式传感器等，而且每章内的教学内容基本也是遵循这样一个结构：传感器工作原理→传感器结构→传感器测量电路→传感器应用。据课题组问卷调查，这样的教学结构学生反映较为枯燥，感觉与工程实际有些脱节，实用性不强。
（2）很多传感器的测量电路设计得不完整，在工程上实用性不强，没有根据实际的工程情况进行设计、分析与说明，比如：在某一个测量环境中，需要同时对多个参数进行检测时，那么如何对采集后的多个参数进行处理，如何与后续的控制系统连接起来，这些在实际应用中都会出现的关键性问题都没有提到。
（3）传感器应用说明过于简单，大多是笼统概述，没有完整的工程系统应用。
基于以上存在的问题，课题组进行反复地研究与探索，设置了以“衣食住行”为主线的工程应用型模块化教学内容。该教学内容完全打破了原有的章节设定，根据国家倡导的智能发展，从智能穿戴、智能农业、智能家居以及智能交通这4个与人类衣食住行息息相关的环节设置了教学内容，将这4个内容设置为4个教学模块，如表1所示。
同时，对每一个模块都进行引导剖析式教学。以智能农业的温室大棚为例：首先将模块引入，进行功能需求分析；然后确定信号采集所需要的多个传感器；接着讲授传感器的原理，如何利用传感器完成信号的采集；最后分析如何将采集成功的信号与控制系统连接，完成整个系统的设计。
2.2 构建分解型的配套实验教学
在理论教学进行的过程中，交叉完成配套实验。实验项目的设置遵循四大应用型模块，并将每一个大模块都分解成多个小实验。如：将智能农业模块实验设定为实验2，并分解成4个小实验：温度检测、湿度检测、光照检测、二氧化碳浓度检测。
实验操作的时间定在每一个模块讲授完成之后，以模块1理论→模块1实验→模块2理论→模块2实验→模块3理论→模块3实验→模块4理论→模块4实验的模式交叉进行，可以对所学知识点进行很好的巩固。
3 综合性训练层次
课程学习的第二个层次是综合性训练层次。该层次主要进行的是小型产品的制作，需要学生完成从产品构思到设计再到实现的整个工程项目过程。产品的设置说明具体如表2所示，一共设置了5个项目，为了提高学生的学习兴趣，每一个项目都是与学生日常生活紧密相连的，如电子秤、温控风扇等，学生可从这5个项目中选择其中一个来完成。
4 拓展性提高层次
课程学习的第3个层次是拓展性提高层次。该层次的学习主要是与机器人平台融合起来，完成两个方面的任务：应用和拓展。应用指的是将前面所学的传感器知识应用到具体的机器人系统中，实现机器人系统的简单控制。拓展指的是进一步学习前面课程中未涉及，但是在工程实际中可能会采用的新型传感器，比如说视频图像传感器、颜色传感器等。通过这个层次的训练，使学生对传感器的应用掌握得更加牢固，对新型传感器的使用理解更为深刻。
5 结语
以應用型人才为培养目标，探索了传感器课程的教学模式，提出了“三层次递进式”的教学模式。该教学模式将基础性的理论知识学习、综合性的产品制作训练、拓展性的与机器人平台融合提高训练有机结合在一起，很好地锻炼了学生的工程实践能力。
关键词：传感器；递进式；教学模式；应用型
传感技术是信息获取与检测的主要手段，前端信号采集的准确性直接关系到控制系统的成功。因此，传感技术已列为国家重点发展的科技专项。那么关于传感器课程的建设也在社会与技术的推动下不断向前发展。至于传感器课程的建设该如何发展，就应当从社会发展、教育环境、工程需求等方面去考虑[1-2]。
目前，我国对高等教育的发展明确提出“优化学科专业布局和人才培养机制，鼓励具备条件的普通本科高校向应用型转变”[3]。可见，高素质应用型工程技术人才的培养是转型高校既定的目标。为了实现这一目标，课程改革是必不可少的。
针对邵阳学院传感器课程存在的问题，经过课题组的多方调研，反复研讨，提出了以“应用型”为培养目标的传感器课程三层次递进式教学模式。
1 三层次递进的教学模式
三层次递进教学模式主要分为3个层次（见图1）。（1）基础性层次，主要包括传感器课程的理论知识以及课程配套实验的学习。（2）基于产品制作的综合性训练层次，该层次主要通过小型电子产品的制作达到综合训练的目的。（3）与机器人融合的拓展性提高层次，该层次主要是以机器人为学习平台，通过机器人平台完成传感器的工程应用和拓展提高学习。
图1 三层次递进式教学模式结构
2 基础性学习层次
课程学习的第一个层次基础性学习层次。在该层次里，主要包括理论知识的学习和配套实验的操作。其中，理论知识与配套实验采取交叉进行的方式，通过这种方式使学生对理论知识的掌握更加透彻。
2.1 构建工程应用型的模块化理论教学
要培养出高素质且工程能力较强的应用型人才，传感器课程的教学内容就必须进行大刀阔斧的改革。
目前，关于传感器的教材有很多，但综合来看，基本都存在以下3个问题。
（1）教学内容都是以传感器种类来划分章节，比如说第3章电阻式传感器、第4章电容式传感器等，而且每章内的教学内容基本也是遵循这样一个结构：传感器工作原理→传感器结构→传感器测量电路→传感器应用。据课题组问卷调查，这样的教学结构学生反映较为枯燥，感觉与工程实际有些脱节，实用性不强。
（2）很多传感器的测量电路设计得不完整，在工程上实用性不强，没有根据实际的工程情况进行设计、分析与说明，比如：在某一个测量环境中，需要同时对多个参数进行检测时，那么如何对采集后的多个参数进行处理，如何与后续的控制系统连接起来，这些在实际应用中都会出现的关键性问题都没有提到。
（3）传感器应用说明过于简单，大多是笼统概述，没有完整的工程系统应用。
基于以上存在的问题，课题组进行反复地研究与探索，设置了以“衣食住行”为主线的工程应用型模块化教学内容。该教学内容完全打破了原有的章节设定，根据国家倡导的智能发展，从智能穿戴、智能农业、智能家居以及智能交通这4个与人类衣食住行息息相关的环节设置了教学内容，将这4个内容设置为4个教学模块，如表1所示。
同时，对每一个模块都进行引导剖析式教学。以智能农业的温室大棚为例：首先将模块引入，进行功能需求分析；然后确定信号采集所需要的多个传感器；接着讲授传感器的原理，如何利用传感器完成信号的采集；最后分析如何将采集成功的信号与控制系统连接，完成整个系统的设计。
2.2 构建分解型的配套实验教学
在理论教学进行的过程中，交叉完成配套实验。实验项目的设置遵循四大应用型模块，并将每一个大模块都分解成多个小实验。如：将智能农业模块实验设定为实验2，并分解成4个小实验：温度检测、湿度检测、光照检测、二氧化碳浓度检测。
实验操作的时间定在每一个模块讲授完成之后，以模块1理论→模块1实验→模块2理论→模块2实验→模块3理论→模块3实验→模块4理论→模块4实验的模式交叉进行，可以对所学知识点进行很好的巩固。
3 综合性训练层次
课程学习的第二个层次是综合性训练层次。该层次主要进行的是小型产品的制作，需要学生完成从产品构思到设计再到实现的整个工程项目过程。产品的设置说明具体如表2所示，一共设置了5个项目，为了提高学生的学习兴趣，每一个项目都是与学生日常生活紧密相连的，如电子秤、温控风扇等，学生可从这5个项目中选择其中一个来完成。
4 拓展性提高层次
课程学习的第3个层次是拓展性提高层次。该层次的学习主要是与机器人平台融合起来，完成两个方面的任务：应用和拓展。应用指的是将前面所学的传感器知识应用到具体的机器人系统中，实现机器人系统的简单控制。拓展指的是进一步学习前面课程中未涉及，但是在工程实际中可能会采用的新型传感器，比如说视频图像传感器、颜色传感器等。通过这个层次的训练，使学生对传感器的应用掌握得更加牢固，对新型传感器的使用理解更为深刻。
5 结语
以應用型人才为培养目标，探索了传感器课程的教学模式，提出了“三层次递进式”的教学模式。该教学模式将基础性的理论知识学习、综合性的产品制作训练、拓展性的与机器人平台融合提高训练有机结合在一起，很好地锻炼了学生的工程实践能力。