張雙雙，楊洪濤，張義龍

基于超星泛雅的傳感器智慧課堂教學(xué)模式構(gòu)建

張雙雙，楊洪濤，張義龍

（安徽理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

針對(duì)傳感器教學(xué)與人才能力培養(yǎng)目標(biāo)的不適應(yīng)性，提出了傳感器課程智慧課堂教學(xué)模式．結(jié)合機(jī)械電子工程專業(yè)實(shí)際情況，以能力導(dǎo)向構(gòu)建課程內(nèi)容，利用多種信息化教學(xué)手段開發(fā)了超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)并投入使用，信息化教學(xué)手段貫穿課前、課中和課后整個(gè)教學(xué)過(guò)程．該教學(xué)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，拓寬學(xué)生知識(shí)面，在有限學(xué)時(shí)內(nèi)提高教學(xué)質(zhì)量，取得了良好的教學(xué)效果．

傳感器；超星泛雅；智慧課堂；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；信息化教學(xué)

傳感器是機(jī)械電子工程、測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)的核心必修課程．所謂“物聯(lián)天下，傳感先行”，工業(yè)4.0技術(shù)、智能機(jī)器人、無(wú)人駕駛技術(shù)等無(wú)不依賴傳感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，這對(duì)高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)和內(nèi)容提出了與時(shí)俱進(jìn)的新要求．該課程內(nèi)容涵蓋各種傳感器的基本組成、工作原理、典型特性、技術(shù)性能、選型原則、測(cè)量電路及工程應(yīng)用等，涉及機(jī)械、物理、化學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)及信號(hào)學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，是一門交叉性極強(qiáng)的綜合型課程，符合當(dāng)前多學(xué)科交叉融合的趨勢(shì)，在整個(gè)專業(yè)課程體系中起到重要的承上啟下作用．多學(xué)科交叉需要教師在講授課程前期進(jìn)行大量的知識(shí)鋪墊，然而相較于教學(xué)內(nèi)容及難易程度而言，教學(xué)課時(shí)明顯不足，以安徽理工大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)為例，課程僅28學(xué)時(shí)，如何根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)情，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)提高教學(xué)質(zhì)量，是教師們亟需解決的問(wèn)題[1-3]．

教育部組織編制的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》中指出：“高等教育信息化是促進(jìn)高等教育創(chuàng)新和提高質(zhì)量的有效途徑”，推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，實(shí)現(xiàn)教育思想、理念、方法和手段全方位創(chuàng)新，對(duì)于提高教育質(zhì)量、促進(jìn)教育公平、構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)和人力資源強(qiáng)國(guó)具有重大意義．在此背景下，以智慧課堂網(wǎng)站建設(shè)為依托，以能力培養(yǎng)為目的，集合信息化教學(xué)優(yōu)勢(shì)，開發(fā)了傳感器課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)并投入使用．實(shí)踐表明，智慧課堂教學(xué)模式是解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下問(wèn)題的理想途徑[4-5]．

1 傳感器課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是超星集團(tuán)整合課程資源、學(xué)習(xí)軟件和數(shù)字圖書館等優(yōu)勢(shì)，研發(fā)的新一代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)．該平臺(tái)以課程為中心，提供并支持作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、通知、答疑、討論、課程資料、課程評(píng)價(jià)等較為全面的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)功能．教師和學(xué)生既可以線上交流，也可以線下互動(dòng)，為智慧課堂教學(xué)模式的發(fā)展提供了有力保障[6]．

傳感器課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)主要展示課程信息、課程章節(jié)、課程介紹、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)方法、教學(xué)條件、課程效果和參考教材等條目，其中，課程章節(jié)建設(shè)是關(guān)鍵和核心．共組建了8章內(nèi)容，每章都配有完整的教學(xué)資料，如PPT、視頻、動(dòng)畫、圖片、參考書籍、例題、課后作業(yè)等相關(guān)學(xué)習(xí)資料，同時(shí)設(shè)置了52個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)，根據(jù)章節(jié)內(nèi)容的不同，主要有測(cè)試、閱讀、觀看視頻等，學(xué)生需要通過(guò)完成一個(gè)個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)來(lái)掌握課程內(nèi)容，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．該課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可支持各種移動(dòng)終端，滿足師生隨時(shí)隨地移動(dòng)學(xué)習(xí)要求，能夠使教師在教學(xué)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)（課前）、課堂交互環(huán)節(jié)（課中）和課后提升環(huán)節(jié)（課后）的整個(gè)教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，逐級(jí)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)[7]．

2 傳感器課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的教學(xué)實(shí)施

本文以熱電偶傳感器為例，說(shuō)明如何利用超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智慧課堂教學(xué)模式，重點(diǎn)講述熱電偶傳感器的工作原理、三大基本定律以及熱電偶的溫度補(bǔ)償．計(jì)劃學(xué)時(shí)為3學(xué)時(shí)，授課對(duì)象是機(jī)械電子工程專業(yè)三年級(jí)學(xué)生．該年級(jí)的學(xué)生具有一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)常識(shí)，熟悉互聯(lián)網(wǎng)，有實(shí)施信息化教學(xué)的良好基礎(chǔ)．但同時(shí)存在學(xué)時(shí)較少，學(xué)生實(shí)操經(jīng)驗(yàn)不足的情況．鑒于分析，確定本次課程的教學(xué)重點(diǎn)為熱電偶的工作原理及三大基本定律，教學(xué)難點(diǎn)是熱電偶的溫度補(bǔ)償方法及實(shí)踐．

信息化教學(xué)手段貫穿教學(xué)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)（課前）、課堂交互環(huán)節(jié)（課中）和課后提升環(huán)節(jié)（課后）整個(gè)教學(xué)過(guò)程．教師課前推送學(xué)習(xí)資料，包括PPT、視頻、動(dòng)畫、圖片等，并設(shè)置簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)操作任務(wù)．學(xué)生登錄學(xué)習(xí)通APP或網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，完成相關(guān)任務(wù)點(diǎn)．課中，教師可對(duì)學(xué)生進(jìn)行簽到，將出勤情況作為平時(shí)成績(jī)依據(jù)．為了檢驗(yàn)教學(xué)效果，可以設(shè)置搶答、隨機(jī)選人等環(huán)節(jié)，增加課堂趣味性，學(xué)生在緊張且活躍的氣氛中迅速?gòu)?qiáng)化知識(shí)點(diǎn)．教師采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，理論知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上用Labview進(jìn)行仿真，為實(shí)踐操作打下基礎(chǔ)．課后，學(xué)生在平臺(tái)上鞏固所學(xué)知識(shí)，完成教師布置的作業(yè)，平臺(tái)設(shè)置討論區(qū)，方便師生互動(dòng)、生生互動(dòng)．

2.1 教學(xué)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

課前，教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)分解，教學(xué)主線遵循“一個(gè)定理，兩個(gè)概念，三個(gè)定律”，針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，教師錄制教學(xué)視頻、制作PPT、上傳熱電偶的相關(guān)應(yīng)用視頻、圖片、文獻(xiàn)、動(dòng)畫等，向?qū)W生推送教學(xué)資料．并對(duì)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量診斷，設(shè)置任務(wù)點(diǎn)，如將教師的教學(xué)視頻、熱電偶在煤氣灶中的應(yīng)用視頻、熱電偶的工程應(yīng)用視頻及練習(xí)題設(shè)置為任務(wù)點(diǎn)．學(xué)生登錄平臺(tái)完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)，通過(guò)獨(dú)立的分析、探索、實(shí)踐等方式達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，包括PPT課件預(yù)習(xí)，觀看教學(xué)視頻、微課程、動(dòng)畫演示等，增加感性認(rèn)識(shí)．并完成一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：找到２種不同材料的金屬絲，接到一起，中間放指南針，用打火機(jī)對(duì)一端加熱，要求學(xué)生觀察現(xiàn)象；然后用打火機(jī)對(duì)一端加熱，另一端接萬(wàn)用表，再次要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．教師設(shè)置問(wèn)題：指南針為什么偏轉(zhuǎn)？學(xué)生預(yù)習(xí)課程后回答問(wèn)題，得出結(jié)論并上傳提交，完成翻轉(zhuǎn)課堂的有效知識(shí)儲(chǔ)備．教師可隨時(shí)登錄查看本班學(xué)生任務(wù)點(diǎn)的完成情況，使用平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析功能了解學(xué)生教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，有助于教師有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生沒(méi)有掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為主體”的教育原則．

2.2 課堂交互環(huán)節(jié)

課堂交互環(huán)節(jié)是教師和學(xué)生面對(duì)面時(shí)，最容易溝通交流的時(shí)機(jī)，也是教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié)[8]，包含情境導(dǎo)入、講授新知，虛擬仿真和評(píng)價(jià)總結(jié)4部分．

針對(duì)大家所熟悉的物理量——溫度，設(shè)置搶答環(huán)節(jié)，請(qǐng)學(xué)生列舉溫度常用的測(cè)量方法及工具，并總結(jié)各種方法及工具的優(yōu)缺點(diǎn)．通過(guò)設(shè)問(wèn)，變學(xué)為思，活躍課堂氣氛，吸引學(xué)生注意力，從學(xué)生熟悉的實(shí)例入手，提高學(xué)生興趣，拉近與學(xué)生之間的距離．在此基礎(chǔ)上，提出對(duì)于冶煉爐、鋼坯軋制以及熱力管道內(nèi)部高溫的測(cè)量該采用何種工具，引出課程的內(nèi)容——熱電偶．教師播放flash動(dòng)畫，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象并從中分析歸納后做出總結(jié)，得出熱電偶的工作原理——熱電效應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生掌握嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的求真態(tài)度．

熱電效應(yīng)產(chǎn)生了熱電勢(shì)，但熱電勢(shì)是導(dǎo)體內(nèi)部自由電子活動(dòng)的結(jié)果，難以說(shuō)明．教師制作動(dòng)畫，簡(jiǎn)單明了地顯示電子的移動(dòng)軌跡，深入分析了熱電勢(shì)產(chǎn)生的微觀解釋，由此引出接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)的概念，學(xué)生易于掌握．動(dòng)態(tài)顯示總熱電勢(shì)的組成，得出計(jì)算公式，為后續(xù)內(nèi)容分析打下基礎(chǔ)．熱電偶是工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的測(cè)溫元件，但學(xué)生尚未真正走入企業(yè)，對(duì)熱電偶比較陌生，教師輔以實(shí)物展示，并播放其結(jié)構(gòu)拆分動(dòng)畫，增加學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠理論聯(lián)系實(shí)際，具體實(shí)例真實(shí)易于理解，降低了學(xué)習(xí)難度，有助于學(xué)生迅速掌握．

對(duì)于熱電偶三大定律，采用問(wèn)題導(dǎo)入法．如熱電偶中產(chǎn)生了熱電勢(shì)，需要用儀表進(jìn)行顯示，那么儀表的引入會(huì)不會(huì)帶來(lái)誤差，熱電偶周圍溫度不穩(wěn)定又該如何解決，依據(jù)設(shè)問(wèn)，教師引入熱電偶的三大基本定律，理論貼近實(shí)際，有利于提高學(xué)生興趣．知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)完成之后，播放應(yīng)用動(dòng)畫并設(shè)置問(wèn)題，要求學(xué)生回答應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，此時(shí)可利用平臺(tái)中的隨機(jī)選人環(huán)節(jié)，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的真實(shí)掌握情況．

實(shí)踐方面是學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)之前先利用Labview進(jìn)行虛擬仿真，根據(jù)任務(wù)單，完成練習(xí)，加深熱電偶傳感器測(cè)量溫度的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)做好最充分的準(zhǔn)備．

2.3 課后提升環(huán)節(jié)

傳感器種類、型號(hào)眾多，并不斷涌現(xiàn)出各種新型傳感器，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展，有限的課堂時(shí)間遠(yuǎn)不夠傳感器知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，教師可利用課后提升環(huán)節(jié)將任務(wù)后延，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力[9]．教師通過(guò)超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)或APP向?qū)W生推送復(fù)習(xí)任務(wù)單，布置課后作業(yè)并設(shè)置完成時(shí)間．教師可提出發(fā)散性問(wèn)題，并提供學(xué)習(xí)網(wǎng)站和文獻(xiàn)的檢索關(guān)鍵詞，培養(yǎng)學(xué)生能夠利用信息檢索工具獲取解決相關(guān)工程問(wèn)題的相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生具備自主建立不斷演進(jìn)的知識(shí)體系的能力，適應(yīng)終身學(xué)習(xí)的能力需要．同時(shí)，相關(guān)文獻(xiàn)可使學(xué)生緊跟最新技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿，既能夠檢驗(yàn)課堂學(xué)習(xí)效果，也能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行任務(wù)延伸，開闊學(xué)生視野．教師可以利用思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生梳理知識(shí)脈絡(luò)，學(xué)生有任何問(wèn)題，都可以在平臺(tái)中進(jìn)行在線交流和討論，分享新觀點(diǎn)、新資源，有利于拓展知識(shí)面．教師也可以對(duì)學(xué)生的復(fù)習(xí)進(jìn)行及時(shí)地監(jiān)控、釋疑解惑、在線評(píng)閱作業(yè)、打分和評(píng)價(jià)．基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的學(xué)生可以根據(jù)自身情況選擇性地進(jìn)行重復(fù)或者加強(qiáng)學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)不受空間和時(shí)間的約束[10]．在線測(cè)試及在線課后作業(yè)等替代傳統(tǒng)的紙質(zhì)作業(yè)，從一定程度上提高了教學(xué)效率．對(duì)于客觀選擇題，教師可直接設(shè)置答案與得分，學(xué)生完成客觀題并提交后，教師可直接在教師管理界面看到得分情況．在統(tǒng)計(jì)界面，教師可直觀地看到該課程學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度及任務(wù)完成情況，學(xué)生也可以看到自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和任務(wù)達(dá)成情況，以及自己在教學(xué)班級(jí)中的排名情況，這對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)起到一定的促進(jìn)作用．此外，互動(dòng)教學(xué)還可以通過(guò)通知、討論、作業(yè)、答疑等予以實(shí)現(xiàn)．超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的使用讓師生之間有了更多的互動(dòng)交流，增加了師生之間的感情，這對(duì)提高教師的教學(xué)熱情和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性都大有裨益．

3 傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的使用效果

傳感器課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)完成后，已面向安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)、測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生開放使用，收到了普遍歡迎和好評(píng)．同時(shí)，教師反饋，以前該課程安排28學(xué)時(shí)，明顯感覺(jué)時(shí)間不夠用，使用該教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)后，大大提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率．以2017級(jí)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的班級(jí)為對(duì)照班，在傳感器教學(xué)中仍采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，不使用課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；以2017級(jí)機(jī)械電子工程專業(yè)的班級(jí)為實(shí)驗(yàn)班，傳感器課程教學(xué)中使用該平臺(tái)，課程結(jié)束后進(jìn)行測(cè)試．結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的成績(jī)明顯好于對(duì)照班．實(shí)踐表明，傳感器課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)使用效果較好，能夠極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性．引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與和思考，有利于學(xué)生對(duì)關(guān)鍵技能的掌握，加深他們對(duì)知識(shí)的理解．提高了學(xué)生動(dòng)手操作能力和求知欲，開闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力．學(xué)生能夠?qū)W以致用，最終達(dá)到全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)的目的．

[1] 鄭春嬌，趙越嶺．《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程復(fù)合型教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J]．遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2019，21（2）：111-114

[2] 王勤．《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程改革探討[J]．武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（4）：103-104

[3] 劉濤．傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方法改革探索[J]．黑龍江科學(xué)，2019，10（17）：14-17

[4] 李文君．解讀《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》[J]．教育與職業(yè)，2012（22）：58-62

[5] 韓盼盼．以促進(jìn)學(xué)生發(fā)展為導(dǎo)向的智慧教育發(fā)展路徑研究[J]．教學(xué)管理與教育研究，2017（13）：30-33

[6] 詹長(zhǎng)娟，王翼，王華．基于泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的藥物化學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)[J]．廣東化工，2016（12）：285

[7] 郭昊坤．基于泛雅平臺(tái)的高職電路分析課程信息化教學(xué)改革與實(shí)踐[J]．電子元器件與信息技術(shù)，2018（3）：26-29

[8] 沈建明，何鶯，陶雄春．“雨課堂”在電工基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用初探[J]．職業(yè)，2017（35）：110-111

[9] 吳蓉．“微課”教學(xué)在大學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探索——以《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程為例[J]．大陸橋視野，2018（4）：65

[10] 葛貝德，于微微，張建華．“工程造價(jià)管理與控制”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺(tái)的建設(shè)與探析[J]．無(wú)線互聯(lián)科技，2019（4）：35-36

Construction of intelligent classroom teaching mode of sensor course based on Chaoxingfanya internet teaching platform

ZHANG Shuangshuang，YANG Hongtao，ZHANG Yilong

（School of Mechanical Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China）

In view of the inadaptability of sensor teaching and talent training，the information-based teaching tool Chaoxingfanya internet teaching platform is introduced，and the intelligent classroom teaching mode of sensor course is proposed．Combined with the actual situation of the mechanical and electronic engineering major，the course content is constructed based on the ability orientation，and the network teaching platform of the course is developed by using a variety of information-based teaching methods．This mode is conducive to cultivating students′ indepen-

sensor；Chaoxingfanya；intelligent classroom；internet teaching platform；information-based teaching

TP212∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.10.017

1007-9831（2020）10-0078-04

dent learning ability，broadening students′ knowledge，improving teaching quality in limited class hours，and achieving good teaching results．

2020-05-22

安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目（2017zhkt178）；安徽省大規(guī)模在線開放課程（MOOC）示范課程（2018mooc073）

張雙雙（1986-），女，山東德州人，講師，在讀博士，從事機(jī)械電子工程、測(cè)控技術(shù)與儀器研究．E-mail：sszhangxm@163.com