传感器实践教学过程创新设计研究

摘要：该文针对目前传感器教学过程设计存在的问题，提出基于产教融合的传感器实践教学过程创新设计理念。该理念从传感器课程的根本问题着手，重新定义该课程的目标和定位，重新设计传感器教学项目内容。考虑项目内容是组织教学的基础，为此，根据新的教学内容，形成了与之相匹配和相适应的教学组织形式及考核方式。教学实践表明，该创新设计能有效地调动学生的积极性和主动性，提升了教学效果。

关键词：产教融合；传感器；实践教学；创新设计

1引言

高校的传感器课程改革已推进很多年，实际上一些高校在传感器教学改革上做了很多细致的工作，笔者也在传感器课程改革中做了相关工作[1-3]。传感器课程经过这些年的教学改革和发展，教学改革取得了长足的进步，但也存在很多问题，如教学内容没有本质改变、教学形式披着项目式教学的外衣等问题，使得教学改革浮于表面。尽管如此，传感器课程改革的核心即如何实现基于产教融合的实践教学过程，尚未有相关过程的描述文献，也就是说，传感器课程的改革尚未取得相关课题组的认可或值得推广的进展。传感器种类繁多，工作原理各式各样，其课程属于交叉学科。现在发展正热的人工智能对传感器的发展有着重要的促进作用。因此，传感器的课程改革是一个比较复杂的系统工程[4]。学校的需求是如何把传感器最新的研究成果通过简单、直观和有效的方法传授给学生，学生通过课程学习后能快速地上手关于传感器的相关工作，因此，传感器的实践教学过程设计显得尤为重要。基于此，本文主要研究如何设计出符合产教融合形式的传感器课程实践教学过程。

2问题分析

自国家开始推广产教融合以来，校企合作就作为高校推进教学改革的主要方向。同时，企业相关负责人也认识到企业和高校之间需要密切合作，通过高校人才资源优势来推进企业产品的升级。事实上，高校和企业的想法都很好，但在实际执行过程中存在很多问题：首先，企业有自己的一套对外交流合作的规章流程，而高校提供的技术支持和人力资源并不是针对企业某类产品开发、设计和制作等相关工作的；其次，企业的产品研发、设计、生产及推广在未推向市场之前都是保密的，由于牵涉企业保密协议，高校师生想深入地参与不太现实。由于涉及企业的切身利益，考虑到社会现状，企业和高校无法进行深入且密切的合作，大都停留在合作的表面层次，这样双方都无法获取有用的信息。传感器课程的改革进行了很多年，特别是针对实践教学改革做了很多相关工作[5-7]，如调整理论和实践操作的时间比例，突出实践操作的课时比例；学生通过项目任务引导和驱动完成教学任务；通过完成课外项目任务来提升动手能力；等等。这些方式确实能提升学生的动手能力，也提高了教学质量，但无法直接与企业岗位对接，还需要企业对学生进行专门的培训，然后才能让学生真正进入传感器工程师岗位，这也是企业对现在毕业生能力感到比较苦恼的地方，也是高校培养学生需要改进的方面。实际上，学校在课程教学改革过程中，不论从专家论证还是调研需求方面，都没有真正地深入企业，没有搞清楚企业的真正需求，因此，在培养人才目标上出现偏差。现在科技的发展日新月异，课程内容的调整要做到与时俱进。结合传感器技术发展趋势分析，传感器课程改革的最佳思路是采取产教融合形式来进行改革，这符合目前社会企业的实际需求，也符合高校课程的改革方向。本文针对上述两个方面的问题，提出基于产教融合的传感器实践教学过程创新设计理念，解决目前困扰传感器教学的实质性问题，为高职院校的传感器课程教学改革提供一种全新的解决方案和思路。

3实践教学过程设计

本小节首先分析了基于产教融合的传感器课程目标，然后描述课程教学形式，最后给出了基于产教融合形式的传感器课程实践教学过程设计。

3.1基于产教融合的教学目标

产教融合的实质是企业和高校对相互间的需求和目标都很了解，高校能真正培养出企业所需的人才，而企业的人才需求是高校人才培养方案的目标[8-10]。从社会层面来讲，高校前沿技术应该走在企业技术的前面，企业应该向高校进行学习和讨教，但现实情况是，目前高校的人才培养和课程改革都需要对企业人才需求进行调研，刚好与欧美社会的情况相反。针对目前我国社会的实际情况，本研究从实际出发，对传感器课程的目标进行重新定义，主要有以下内容：（1）基于典型传感器企业工作岗位构建能力提升框架。根据企业典型岗位来设计传感器能力训练和提升体系，该操作也是由来已久，但实际效果并不好。虽然教育专家给出这方面的指引，但为什么没有取得良好的效果？主要是在实际企业调研这一环没有做好，每个地方的社会经济情况不同，得出的传感器课程能力培养方向的侧重点就不同，或者这一环没有进行深入而翔实的讨论，使得结论不符合当地企业的实际需求。结合武汉地区传感器企业的情况，传感器课程能力提升分为培训基础任务、完成项目模块和开发产品三个层次。（2）设计合理适用的任务项目模块，达到企业岗位各级能力水平。如何实现三个能力层次的递进？设计的项目很重要，较好的项目任务能有效地夯实学生的基础，进而达到完成整个项目的能力，最后通过相关强度训练和努力，使得部分优秀学生具备传感器产品开发的能力。设计的项目在教学过程中覆盖各层级的学生，能有效地满足各类企业的传感器人才需求。以力传感器为例进行说明，这个项目包含4个，分别为力传感器基础、电阻应变式传感器的认识和使用、电容式压力传感器的认识和使用、力敏集成传感器的认识和使用，这四个模块包含了上述三个能力层级。传感器课程被重新定义的目标是区别于以往课程目标，其根本不同之处在于自然地融合企业产品生产属性，使之重新定义的课程目标既能巧妙地糅合企业产品生产属性，又能很好地实施教学过程，当然要实现新课程目标还要靠合适、恰当的教学内容。

3.2实践教学过程设计

根据前面设定的传感器课程目标和教学内容，开始实施整个教学过程。基于产教融合的思想，整个教学过程既要保持一定的教学形式，又要有传感器制作过程，将产品设计与制作和教学有效地结合起来。实践教学过程如何能较好地融合教学规律和产品生产过程呢？重新设计的项目内容是关键，很明显，开发的全新教学内容是决定教学采用何种形式的基础。项目内容的开发主要来源于目前企业传感器岗位所需具备的能力要求，因此，项目开发的研究是核心。这里以超声波传感器项目为例进行说明，超声波传感器项目主要分为四个任务：认识超声波传感器、超声波发送电路设计与调试、超声波接收电路设计与调试、超声波测量系统设计与制作。由于现在的教学过程基本上都是理实一体化模式，因此，专业课教学过程都是实践教学过程。整个教学过程设计如下：（1）超声波项目文本制作。涉及的超声波文本主要包括项目教学设计、教案、项目教师工作页、学生工作页，这些资料都是建立在重新设计项目内容基础上的。这些项目文本都需要在项目实施前完成，并把学生工作页提前发给学生。学生工作页描述了该项目的目标、能力训练要求、所需知识点、任务安排以及项目实施过程等相关内容。这部分内容需要专业教师根据课程标准来进行撰写和安排，对任课教师的要求比较高，需要有教学改革经验才行。（2）项目元器件的准备。为提高学生的参与性和积极性，这个工作主要由学生提前准备，根据学生工作页中提供的原理图、元器件清单等信息来完成。学校提供一些基础的设备如电源、示波器、万用表、电烙铁、钳子和镊子等工具，学生购买元器件所需费用由学校承担一部分。这样可以调动学生的积极性，形成的传感器作品由学生自己管理。这种做法同企业员工的技术能力及出勤情况和薪酬挂钩一样，只有涉及自身利益，才能调动学生学习的主观能动性。实践证明，这种类比企业员工的做法能有效地调动学生的积极性，能有效提升教学质量、促进教学改革。（3）项目任务的推进。这个项目规划8个课时，任务1、2分配4个课时，任务3、4占用4个课时。任务推进大致步骤为：首先，给学生介绍超声波项目的目标和要求以及学完这个项目后所具备的能力；其次，将项目分解成认识超声波传感器、超声波发送电路设计与调试、超声波接收电路设计与调试、超声波测量系统设计与制作四个任务，并说明这四个任务之间的相互联系和作用；再次，推进各个任务的完成，在此过程中，教师协助学生完成任务的分析和指导；最后，教师针对学生完成的项目情况进行点评，并指导学生撰写项目报告。（4）项目总结报告的撰写。项目报告的撰写是对前期工作的总结和整理，超声波项目涉及四个任务，完成这四个任务的过程中肯定会遇到很多问题，特别是超声波发送电路设计与调试、超声波接收电路设计与调试这两个任务，针对电路设计与调试过程中存在的信号不稳定、信号接收不到等问题，需要学生仔细检查电路板找到问题所在进而解决。因此，在撰写报告时，要将这些问题总结并记录下来，避免后修的任务遇到类似的问题。总结报告需要学生按照规定的格式完成，这样才能保证总结报告的质量。当然，教师会根据总结报告对学生进行指导，使学生撰写的报告内涵丰富、数据翔实、描述清楚。整个实践教学过程始终让学生处于主动地位，即让学生站在公司员工的角度，教师在整个教学过程中是一位导演，协助并指导学生完成作品，这样的过程能有效地调动学生的积极性，显著提升教学效果。

3.3课程考核形式

传感器课程的改革是基于产教融合的形式，其课程考核形式需要具备企业产品属性和教学考核的双重属性，因此，需要对原有的考核形式进行重新设计和规划，同时，考核方式应该能对教学过程和结果进行有效的监控。为了提高学生的学习积极性，使学生的成绩与能力挂钩，将考试与实际的应用开发相结合，设计的考核方案如下：在每个项目的实施过程中，涉及使用单片机进行控制传感器的操作，团队协作，沟通交流，文档撰写的职业素养，教师全程跟踪学生的制作过程，记录学生的平时表现。在项目完成阶段，对学生的作品进行检查、验收，配合答辩结果确定学生成绩，课程成绩包括职业素养考核+平时作品考核+期末理论考核，具体分值分别为：（1）职业素养考核。根据平时表现来判定，考核内容包括学习态度、团队合作、操作规范、分析问题、解决问题的能力等方面，分值为20分。（2）平时过程考核。从项目报告、提问答辩、操作情况和产品设计制作四个方面来考核：①项目报告，要求结构完整、条理清晰、文字流畅、观点正确；②提问答辩，包括对理论知识的理解、分析问题解决问题的能力；③操作情况，即根据项目的功能对各类传感器进行操作的情况；④产品设计制作，包括调试工具软件、仪器、仪表使用的能力以及硬件电路、控制程序的设计调试能力。分值为40分。（3）期末理论考核。主要是对理论知识要点的考查，分值为40分。上述考核形式，能有效地检验学生在课程学习上的不同层次的能力，反映在技能操作、理论水平以及企业级产品开发上。因此，经过重新设计的考核形式是比较合适的，能有效地适配新的教学内容。

4结论

本文分析了现有传感器课程教学过程中存在的问题，提出了基于产教融合的传感器实践教学过程创新设计理念。该思想分别从基于产教融合的传感器课程的目标、实践教学过程设计、课程考核形式等三个方面进行分析和阐述，说明了重新构建设计的项目内容是实现该教学过程的重要基础，并以此为基础，采用与之相对应的教学形式，从而提升教学质量。该教学设计已在我校电子信息工程技术和智能产品开发两个专业2020级学生的传感器课程教学中成功得到实施和应用，教学效果良好，学生对教学的评教也很好。

参考文献

[1]蔡振.基于产教融合的传感器实践教学发展策略[J].科教文汇,2020(29):132-133.

[2]蔡振.面向创新意识和技能训练的传感器课程构建分析[J].现代职业教育,2019(11):148-149.

[3]蔡振.基于单片机应用的传感器课程教学改革[J].现代职业教育,2016(4):73.

[4]邓亚琦,李加升.传感器技术课程教学方法的设计与思考[J].电脑知识与技术,2021,17(21):193-194.

[5]范秀伟,申沂明,姜守振.基于混合式教学的《传感器原理与应用》课程改革[J].山东师范大学学报(自然科学版),2021,36(2):201-206.

[6]雷慧,荣星,肖国红.“以学生为中心”的“传感器与测试技术”课程教学实践研究[J].时代汽车,2021(13):109-110,137.

[7]曲春英.基于应用型人才培养模式的《传感器与检测技术》课程教学改革研究[J].创新创业理论研究与实践,2021,4(8):68-70.

[8]陈小兰,罗筑华,刘永.建构产教融合评价体系:要素、问题与策略[J].科技风,2021(22):151-152,164.

[9]姚亮.校企协作模式下高职院校产教融合教育的现状与未来[J].食品研究与开发,2021,42(15):240.

[10]刘罡,张春鹏.产教融合视角下传感器与测试技术课程教学改革研究[J].科技资讯,2020,18(13):185-186.

作者：蔡振 单位：武汉城市职业学院