郭紅英 張瓊

【摘要】? ? 為了適應(yīng)傳感檢測(cè)學(xué)科在各行各業(yè)的不斷更新，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神為宗旨，開(kāi)展了傳感檢測(cè)課程的混合式教學(xué)模式探索。教學(xué)實(shí)踐表明，混合式教學(xué)模式的應(yīng)用對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生成績(jī)效果顯著，可以更好地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的目標(biāo)，進(jìn)而滿足培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展人才的需要。

【關(guān)鍵詞】? ? 混合式教學(xué)模式? ? 傳感檢測(cè)? ? 虛擬實(shí)驗(yàn)

引言：

近年來(lái)人工智能及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)傳感檢測(cè)技術(shù)產(chǎn)生了日新月異的變化，同時(shí)也為傳感檢測(cè)課程的教學(xué)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn) [1]。為了使廣大學(xué)生能夠適應(yīng)信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)電子信息類專業(yè)學(xué)生的教育不斷提出了新的要求;在學(xué)習(xí)本專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，更多的致力于促進(jìn)多學(xué)科之間的交叉和融合;努力擴(kuò)大應(yīng)用型、技能型復(fù)合人才的培養(yǎng) [2]。

傳感檢測(cè)在電子信息類專業(yè)當(dāng)中，它上承電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課，下接EDA、DSP、單片機(jī)、sopc等學(xué)科動(dòng)態(tài)變化迅速的前沿課程，在整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)中起承上啟下的作用。這就要求傳感檢測(cè)課程的培養(yǎng)方向應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)處理問(wèn)題的綜合能力為主[4-6]。

一、傳感檢測(cè)課程實(shí)施教改的必要性

為了滿足電子信息專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境發(fā)展的創(chuàng)新型復(fù)合人才[7]的目標(biāo)，傳感檢測(cè)類課程的教學(xué)方法須達(dá)到以下要求：

1.以不同檢測(cè)環(huán)境的具體需求為研究目標(biāo)，開(kāi)展研究性，教學(xué)建立多學(xué)科融合的綜合性學(xué)科知識(shí)體系;

2.以擴(kuò)展知識(shí)的外延性和應(yīng)用性為目標(biāo)，建立理論和實(shí)踐并重的教學(xué)體系;

3.通過(guò)“線上+線下”的教學(xué)模式，有效的融入傳感檢測(cè)的前沿技術(shù);

4.加強(qiáng)過(guò)程性考核，增強(qiáng)學(xué)生的自主創(chuàng)新、綜合能力的考查，增加對(duì)設(shè)計(jì)性項(xiàng)目的考核比例。

二、混合式教學(xué)的設(shè)計(jì)方案

所謂混合式教學(xué)并不是線上線下的簡(jiǎn)單疊加，而是屬于廣義的有機(jī)范疇，而是通過(guò)對(duì)PPT、音視頻、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備等多種教學(xué)手段綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的優(yōu)化組合，開(kāi)展綜合應(yīng)用研究性教學(xué)。作為實(shí)踐性強(qiáng)、前沿急速發(fā)展的科技類課程，開(kāi)展傳感檢測(cè)課程混合式教學(xué)必須以綜合應(yīng)用多種教學(xué)模式，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)有效的融合多種的教學(xué)方法，達(dá)到學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自覺(jué)解決問(wèn)題提高綜合能力的目標(biāo)，具體思路為：

1.對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，主要包括兩方面內(nèi)容，一推陳出新，不斷將前沿知識(shí)引入課堂教學(xué)，同時(shí)摒棄部分陳舊內(nèi)容;二項(xiàng)目化理論教學(xué)內(nèi)容，改變傳統(tǒng)教材以傳感器的發(fā)生原理分章節(jié)展開(kāi)的方式為針對(duì)具體檢測(cè)需求的項(xiàng)目化教學(xué)模塊。

對(duì)地方高校學(xué)生來(lái)講，缺少一定的具體內(nèi)容原理介紹其過(guò)于抽象，難以理解，尤其是在介紹新型傳感器時(shí)，更是如此。采用因“生”制宜的項(xiàng)目式教學(xué)改革可以有效的解決此類問(wèn)題。根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生知識(shí)接納度，針對(duì)不同的傳感原理設(shè)計(jì)出符合情境的檢測(cè)項(xiàng)目。

通過(guò)對(duì)實(shí)際檢測(cè)需求的分析，幫助學(xué)生了解掌握不同傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合，形成對(duì)教學(xué)內(nèi)容的模塊化項(xiàng)目化處理。例如通過(guò)山體滑坡的檢測(cè)環(huán)境，引入應(yīng)變傳感器及應(yīng)變傳感原理的講解，既把傳感器的應(yīng)用有機(jī)的融入了實(shí)際項(xiàng)目中，又有效的提高了學(xué)生對(duì)課程的關(guān)注度，同時(shí)也一定程度上提高了該課程的工程項(xiàng)目?jī)r(jià)值。

2.作為現(xiàn)代教學(xué)改革的一個(gè)方向，將多媒體、自媒體等先進(jìn)技術(shù)融入教學(xué)過(guò)程，在新課講解過(guò)程中，通過(guò)插入一些傳感器的實(shí)物圖片及應(yīng)用視頻，讓學(xué)生更形象地了解傳感器工作原理及使用方法;在課下鞏固方面，可以將課后習(xí)題及相關(guān)院校的歷屆考研真題納入線上課程包，學(xué)生可以通過(guò)訪問(wèn)線上系統(tǒng)完成課后作業(yè)，由系統(tǒng)即時(shí)批改達(dá)到鞏固課堂知識(shí)的效果。

3.在此基礎(chǔ)上將對(duì)當(dāng)前傳感檢測(cè)領(lǐng)域的學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查和分析，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)將傳感檢測(cè)的最新技術(shù)、工程案例，融入課堂教學(xué);借助虛擬仿真技術(shù)，構(gòu)建更加接近現(xiàn)實(shí)的教學(xué)情境，制定教學(xué)方案，通過(guò)教學(xué)的實(shí)施、調(diào)整，不斷探索虛擬仿真在教學(xué)中的最佳體現(xiàn)模式，將各種先進(jìn)的教學(xué)方法有機(jī)融合，提高課堂教學(xué)效果。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的潛能。

4.加強(qiáng)與校外實(shí)習(xí)基地的合作，打造與企業(yè)真實(shí)工作場(chǎng)景接近的教學(xué)環(huán)境，合理利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室軟硬資源，借助我系電子信息虛擬仿真中心建設(shè)契機(jī)，設(shè)計(jì)具有一定學(xué)科前沿性的虛擬仿真項(xiàng)目，最大程度地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

5.在原有學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷及考試評(píng)價(jià)等反饋辦法的基礎(chǔ)上，通過(guò)微信和QQ等交流平臺(tái)，與學(xué)生及時(shí)互動(dòng)，接收學(xué)生反饋情況。通過(guò)課程設(shè)計(jì)、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目等手段，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)主動(dòng)探究傳感檢測(cè)學(xué)科前沿知識(shí)，以全程跟蹤的理念構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，從理論、實(shí)踐、創(chuàng)新和能力四個(gè)方面考核學(xué)生的綜合水平，激發(fā)學(xué)生潛能。

三、混合式教學(xué)法的實(shí)施

3.1開(kāi)放式課堂模式

在3年來(lái)持續(xù)實(shí)施傳感檢測(cè)教學(xué)改革過(guò)程中，不斷在教學(xué)過(guò)程中引入新的教學(xué)理念，并對(duì)傳感檢測(cè)和單片機(jī)等相關(guān)課程的一體化教學(xué)方法進(jìn)行了實(shí)踐，效果良好。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，參照教學(xué)大綱要求，開(kāi)發(fā)APP指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線上課前預(yù)習(xí)、課后內(nèi)容鞏固并將學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)通過(guò)線上發(fā)布，拓寬了學(xué)生眼界，既培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立創(chuàng)新能力，又能及時(shí)監(jiān)督管理的開(kāi)放式課堂模式。

3.2 具體措施

3.2.1完善實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)調(diào)整

傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的選擇，在以鞏固驗(yàn)證理論原理的基礎(chǔ)上，增設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性較強(qiáng)，更接近當(dāng)前學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，起到拓寬學(xué)生視野，增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的效果。通過(guò)實(shí)物講解傳感器的受力和拉伸過(guò)程信號(hào)的輸出變化，結(jié)合有限元仿真，可以讓學(xué)生了解傳感器的制作方法及傳感機(jī)理。通過(guò)對(duì)傳感部件的拆卸組裝，研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及內(nèi)部線路的布設(shè)原則。通過(guò)這樣的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生能真正參與到傳感器電路設(shè)計(jì)、組裝調(diào)試與生產(chǎn)制作當(dāng)中。

3.2.2 引入虛擬實(shí)驗(yàn)

將虛擬實(shí)驗(yàn)引入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，也逐漸成為傳感檢測(cè)課程實(shí)踐教學(xué)的趨勢(shì)之一。傳感器種類繁多，科技的飛速發(fā)展使得新型傳感器不斷涌現(xiàn)，教學(xué)設(shè)備不可能緊跟時(shí)代步伐。同時(shí)，對(duì)于一些成本高昂如光柵傳感器，分布式光纖傳感器、太赫茲?rùn)z測(cè)等，購(gòu)置費(fèi)用過(guò)高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。將新型傳感器的實(shí)訓(xùn)引入虛擬實(shí)驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)軟件中模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行相關(guān)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)填補(bǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目空白。相比傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，虛擬實(shí)驗(yàn)具有易于開(kāi)發(fā)新項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靈活多樣，無(wú)器材消耗與設(shè)備損壞等優(yōu)點(diǎn)，更易于創(chuàng)新性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施。通過(guò)將虛擬仿真教學(xué)和理論實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，設(shè)計(jì)貼近學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)的教學(xué)情境，注重講解前沿學(xué)科動(dòng)態(tài)對(duì)于基礎(chǔ)原理的應(yīng)用發(fā)展，全方位地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合能力和認(rèn)同感。

改變以往以教師為中心的填鴨式教學(xué)模式為教學(xué)情境生動(dòng)逼真、以學(xué)生為主導(dǎo)的混合式教學(xué)模式。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。讓學(xué)生帶著需解決的問(wèn)題學(xué)習(xí)，提高其主動(dòng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

理論課與實(shí)踐課獨(dú)立設(shè)課的初衷是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，凸顯實(shí)踐教學(xué)的重要性。但是，這種模式還存在一些不足，即實(shí)踐課的項(xiàng)目和時(shí)間安排無(wú)法與理論課緊密銜接，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)與理論知識(shí)的有機(jī)融合，架起理論知識(shí)與實(shí)踐操作聯(lián)系的橋梁，增強(qiáng)知識(shí)的形象性、生動(dòng)性，使學(xué)生能夠在探究的過(guò)程中認(rèn)知心理得到滿足，使其主動(dòng)創(chuàng)新能力在不知不覺(jué)中得到提升。

3.3課程考核

為了加強(qiáng)混合教學(xué)法的教學(xué)效果，引導(dǎo)學(xué)生注重學(xué)習(xí)過(guò)程，對(duì)原有的考核方式進(jìn)行了調(diào)整。將由單元小結(jié)、期中測(cè)試和課程設(shè)計(jì)組成過(guò)程性考核比例，從原來(lái)的 20%增加到 40%，并對(duì)各部分比例進(jìn)行細(xì)化，課程設(shè)計(jì)占20%，單元小結(jié)、期中測(cè)試各占比 10%。

3.4實(shí)踐效果

經(jīng)過(guò)323 名學(xué)生的持續(xù)性教改實(shí)踐，平均成績(jī)從73增加到81分;在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題環(huán)節(jié)，傳感檢測(cè)類題目的被選比例明顯增多，選用的傳感器及檢測(cè)手段的前沿性明顯增加，應(yīng)用領(lǐng)域也得到進(jìn)一步拓展。

四、結(jié)束語(yǔ)

近 20 年來(lái)，傳感檢測(cè)被廣泛應(yīng)用于人工智能、航空航天、地質(zhì)探測(cè)、生物醫(yī)療等各行各業(yè)[8]，傳感技術(shù)的發(fā)展對(duì)我國(guó)的科技進(jìn)步起著重要作用，具有傳感檢測(cè)專長(zhǎng)的應(yīng)用型專業(yè)人才是提升綜合國(guó)力的有效支撐。混合式教學(xué)法的推廣有助于學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的有效提升，從而達(dá)到促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，進(jìn)一步提高國(guó)家的科技力量的目的。

作者簡(jiǎn)介：郭紅英（1977-），女，忻州師范學(xué)院電子系副教授，博士，研究方向：光纖傳感

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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