盛 強(qiáng)

(湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程分院, 浙江 湖州 313000)

隨著中國(guó)高職教育的迅速發(fā)展，對(duì)高職教學(xué)的要求也越來(lái)越高，為了培養(yǎng)合格的技能型人才，不僅要做到“授惑、解惑”，還要使學(xué)生迅速掌握并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)；又根據(jù)國(guó)家、社會(huì)、用人單位對(duì)職業(yè)的需求，并對(duì)專業(yè)崗位工作和任務(wù)的分析，確定學(xué)生所需的能力，據(jù)此決定課程的教學(xué)方法；加上社會(huì)對(duì)職業(yè)技能的要求越來(lái)越高，因此教學(xué)方法的正確選用直接決定著高職專業(yè)課程的教學(xué)效果。

基于此，本文采用五星教學(xué)模式對(duì)課堂和實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方法進(jìn)行了探索與改進(jìn)，并取得了良好的教學(xué)效果。

一、《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程的特點(diǎn)及存在問題

《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》是2007年度省級(jí)精品課程，也是自動(dòng)化專業(yè)一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，集合了機(jī)械、電子、電路、控制、光學(xué)、電磁學(xué)等知識(shí)于一體，涉及到信息的獲取、變換、處理等檢測(cè)方面的知識(shí)。

傳感器作為檢測(cè)器件，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民日常生活之中，冶金行業(yè)的溫度檢測(cè)、無(wú)縫鋼管的無(wú)損檢測(cè)、水廠飲用水的濁度檢測(cè)、電動(dòng)自動(dòng)車的無(wú)刷直流電機(jī)控制等等，處處都有傳感器的身影。

正因?yàn)榕c工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系密切，決定了課程應(yīng)用的廣泛性和專業(yè)性；再加上高職學(xué)生的理論知識(shí)普遍較為缺乏、實(shí)踐知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的不足，導(dǎo)致課程枯燥難懂，學(xué)生不愿學(xué)；為了提高教學(xué)效果，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者提出了各種各樣的教學(xué)方法，但是實(shí)際的教學(xué)效果并不理想，導(dǎo)致教學(xué)效果大打折扣。[1](P104-105)究其原因，主要有以下三個(gè)方面：

一是“教”與“學(xué)”的脫節(jié)?！敖獭庇山處熞稹⒕S持，并促進(jìn)學(xué)生“學(xué)”的整個(gè)過程，但是實(shí)際教學(xué)中往往只注重“教”的過程，而忽略學(xué)生“學(xué)”的過程，造成“教”與“學(xué)”脫節(jié)，教學(xué)效果差。二是學(xué)生學(xué)習(xí)效果差。由于教學(xué)方法的不恰當(dāng)，加上沒有具體的項(xiàng)目來(lái)引導(dǎo)新知識(shí)的學(xué)習(xí)，造成學(xué)生提不起“學(xué)”的興趣。三是教學(xué)實(shí)訓(xùn)仍然以驗(yàn)證性實(shí)訓(xùn)為主，缺少創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)的鍛煉，學(xué)生動(dòng)手能力較差。

二、五星教學(xué)模式介紹

五星教學(xué)模式，或稱為“首要教學(xué)原理”，是當(dāng)代著名教學(xué)技術(shù)與設(shè)計(jì)理論家、教育心理學(xué)家M·戴維·梅里爾提出的，是多種教學(xué)理論的集大成者。其要義是：1)當(dāng)學(xué)習(xí)者介入解決實(shí)際問題時(shí)；2)當(dāng)激活舊知并作為新知識(shí)的基礎(chǔ)時(shí)；3)當(dāng)新知識(shí)展示給學(xué)習(xí)者時(shí)；4)當(dāng)要求學(xué)習(xí)者嘗試應(yīng)用剛剛理解的知識(shí)或技能解決問題時(shí)；5)當(dāng)學(xué)習(xí)者受到鼓勵(lì)將新知識(shí)技能應(yīng)用到日常生活中去時(shí)，才能夠促進(jìn)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

以“面向完整任務(wù)”為宗旨，包括：激活舊知、示證新知、嘗試應(yīng)用和融會(huì)貫通4個(gè)階段。四個(gè)階段的循環(huán)圈不斷重復(fù)，如果呈現(xiàn)相關(guān)信息在完成復(fù)雜學(xué)習(xí)任務(wù)中的貢獻(xiàn)占40 %，那么增加示證新知就可以提高到60 %，如果再增加嘗試應(yīng)用則可以提高到70 %，再配以面向完整任務(wù)，可以提高到80 %。如果配以其他激活舊知和融會(huì)貫通，最高可以達(dá)到95 %左右的貢獻(xiàn)率。[2](P69-72)

三、實(shí)際教學(xué)應(yīng)用

按照五星教學(xué)模式，采用“面向完整任務(wù)+示證新知+嘗試應(yīng)用”為主，并輔以“激活舊知和融會(huì)貫通”作為教學(xué)策略，對(duì)該課程進(jìn)行了教學(xué)改革嘗試。[3](P33-35)

(一)面向完整任務(wù)

本階段包括：交待學(xué)習(xí)任務(wù)、訓(xùn)練完整任務(wù)、形成任務(wù)序列3部分內(nèi)容。

根據(jù)五星教學(xué)模式，結(jié)合實(shí)際生活中的具體應(yīng)用，如現(xiàn)在電動(dòng)自行車的車速控制及其顯示。而其速度控制及顯示都來(lái)自于系統(tǒng)對(duì)車輛行進(jìn)速度的測(cè)量，通過實(shí)例引導(dǎo)使學(xué)生對(duì)傳感器不再陌生，具體任務(wù)就是以霍爾傳感器在電動(dòng)自行車無(wú)刷直流電機(jī)控制上的具體應(yīng)用為具體的教學(xué)情景，開展教學(xué)。

通過電機(jī)測(cè)速的演示實(shí)驗(yàn)，提出一個(gè)問題：霍爾傳感器不接觸電機(jī)電樞就可以檢測(cè)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，具體的工作原理是什么？圍繞這個(gè)問題進(jìn)入本次課程的教學(xué)環(huán)節(jié)。

(二)激活舊知階段

在示證新知階段之前，復(fù)習(xí)一下相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生輕松進(jìn)入新知識(shí)的學(xué)習(xí)階段，起到承上啟下的作用。

根據(jù)教學(xué)任務(wù)需要，引入在電路課程中已學(xué)的磁場(chǎng)方面的知識(shí)，使學(xué)生回憶原有經(jīng)驗(yàn)，如：帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力。

f1=Bqv；B----磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；q----電子電荷；v----電子運(yùn)動(dòng)平均速度。

由于在洛侖茲力的作用下，電子向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使該側(cè)形成負(fù)電荷的積累，另一側(cè)則形成正電荷的積累，遂而產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。那帶電粒子就在新產(chǎn)生的電場(chǎng)(霍爾電場(chǎng))中所受到相應(yīng)的電場(chǎng)力的作用。

fE=Eq；E----電場(chǎng)強(qiáng)度；q----電荷量。當(dāng)f1=fE時(shí)，帶電粒子將會(huì)如何？

通過激發(fā)舊知來(lái)補(bǔ)充原有經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)新知識(shí)的“熟悉”程度，更容易接受新知識(shí)，明晰知識(shí)結(jié)構(gòu)。

(三)示證新知階段

在這一階段講述具體的新知識(shí)。先前在激活舊知階段中主要講述了洛倫茲力和電場(chǎng)力，那么這兩種力在霍爾效應(yīng)[4](P161-164)中究竟起著什么作用呢？通過提問的方式，使學(xué)生參與到問題的思考中來(lái)，最后得出當(dāng)洛倫茲力和電場(chǎng)力大小相等時(shí)，霍爾傳感器輸出值趨于穩(wěn)定，從而引入到新知識(shí)的學(xué)習(xí)----“霍爾效應(yīng)”，即霍爾傳感器的工作原理。

圖2 霍爾效應(yīng)示意圖 圖3 霍爾線性電路檢測(cè)鐵磁性物體的電路圖

此階段教學(xué)實(shí)例：

電場(chǎng)力和洛倫茲力方向相反，當(dāng)兩者大小相等時(shí)就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。即EHq=Bqv

從而可知，當(dāng)控制電流或磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，霍爾電壓UH也發(fā)生變化。當(dāng)控制電流恒定時(shí)，霍爾電壓UH正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度，當(dāng)磁場(chǎng)改變方向時(shí)，也改變方向。

通過講解具體的新知識(shí)，為下一階段“嘗試應(yīng)用”做好理論知識(shí)的儲(chǔ)備。

(四)嘗試應(yīng)用階段

在這一環(huán)節(jié)，需要學(xué)生對(duì)所學(xué)的新知識(shí)能夠進(jìn)行應(yīng)用。通過新知的學(xué)習(xí)，奠定了一定的基礎(chǔ)，所以在應(yīng)用階段介紹一下所用的開關(guān)式霍爾傳感器A04E的特性及其控制電路。

利用新知識(shí)對(duì)霍爾傳感器具體應(yīng)用的電路圖作出工作原理分析，使學(xué)生對(duì)新知識(shí)的應(yīng)用有一個(gè)大概的了解，也使學(xué)生熟悉傳感器的具體應(yīng)用電路。

具體實(shí)踐項(xiàng)目：要求學(xué)生根據(jù)具體的控制要求(LED指示燈閃爍頻率等于電機(jī)轉(zhuǎn)速)，利用給定的元器件搭建“霍爾傳感器測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速”的硬件電路。

給定元件有：霍爾傳感器、LED指示燈、電阻、電位器、電容、+5V直流電源以及直流小電機(jī)。利用示波器對(duì)霍爾傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行觀察。

練習(xí)實(shí)踐項(xiàng)目之后，針對(duì)學(xué)生所設(shè)計(jì)并焊接的電路板，考核學(xué)生對(duì)霍爾傳感器工作原理的掌握程度。通過霍爾傳感器的實(shí)踐操作，使學(xué)生有一種成就感，提高了學(xué)生對(duì)課程的興趣，也提高了教學(xué)效果。

(五)融會(huì)貫通階段

通過對(duì)傳感器的嘗試應(yīng)用，使學(xué)生掌握了其基本應(yīng)用，為今后日常和工業(yè)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；在此基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生把傳感器知識(shí)應(yīng)用于日常生活之中，除電動(dòng)自行車的速度控制之外，還可利用其它類型的傳感器，如紅外傳感器制作報(bào)警器等等。

通過課后給定具體任務(wù)，使學(xué)生掌握其它傳感器的應(yīng)用，達(dá)到融會(huì)貫通的目的。

四、結(jié) 語(yǔ)

做為省級(jí)精品課程的《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》，更要突出其鍛煉能力的目標(biāo)。通過具體的教學(xué)實(shí)踐和項(xiàng)目案例，使學(xué)生脫離枯燥、純粹的理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，而從實(shí)踐操作中掌握傳感器的具體應(yīng)用，掌握傳感器相關(guān)的理論知識(shí)，能夠更容易被學(xué)生所接受。經(jīng)過自動(dòng)化專業(yè)一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，驗(yàn)證了“面向完整任務(wù)+示證新知+嘗試應(yīng)用”為主，并輔以“激活舊知和融會(huì)貫通”作為教學(xué)策略是可行的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盛群力,宋 洵.五星教學(xué)模式的應(yīng)用探討----兼及一堂課的分析[J].湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)報(bào),2008,7,(1).

[2] 盛群力.五星教學(xué)模式對(duì)課程教學(xué)改革的啟示[J].教學(xué)發(fā)展研究.2007,(12B).

[3] 宋述燕,陳家鳳.《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》教學(xué)方法探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù).2008,6,(3).

[4] 俞志根.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社.2007.