面向应用型人才培养的《传感器与检测技术》课程教学设计与实践

摘要院《传感器与检测技术》课程是机电类专业的专业必修课。本论文结合应用型、复合型、技术技能型人才培养目标，采用“线上”

+“线下”混合式教学模式和行动导向教学法，应用多种信息化教学手段，对《传感器与检测技术》课程进行教学设计。

关键词院应用型；传感器与检测技术；信息化；教学设计

0引言随着“德国工业4.0”、“中国制造2025”、“互联网+”等理念的迅速发展，工业自动化和生活智能化的程度越来越高，获取信息的检测环节的重要性与日俱增，传感器与检测技术作为工业生产中的关键技术，得到更广泛的关注和需求。《传感器与检测技术》课程，作为机电类本科专业的专业必修课程，其在教学中的地位和作用也日渐突出。传统的《传感器与检测技术》课程教学，通常都是先讲授传感器“原理”，再讲授传感器“结构”，最后讲授传感器应用”，这种平铺直叙、枯燥的理论讲解很难引起学生的学习兴趣，甚至打击他们学习的积极性。对应用型本科学生而言，发现问题、解决问题的工程应用能力的培养是更重要的目标，显然这种编排方式不具备优势。作为应用型本科院校的学生，仅仅获取传感器与检测技术的理论知识是不够的，掌握传感器元器件在工程项目中的实际应用更为关键。本论文以我校机械工程学院，机械电子工程专业，《传感器与检测技术》课程中“超声波传感器的原理及应用”知识点为例，结合应用型、复合型、技术技能型人才培养目标，采用“线上”+“线下”混合式教学模式，阐述具体的课程设计思路和课堂实施方法。1课程定位《传感器与检测技术》课程是机械电子工程本科专业的一门专业综合课，共计48学时，3学分，其中理论部分占32学时，实验部分占16学时，自主学习占16学时，开设于第5学期。该课程综合了物理学、微电子学、化学、材料科学、精密机械、微细加工等多方面的知识和技术，因而其课程特点集中体现了知识的密集性、内容的离散性、传感器品种的庞杂性、功能的智能性、工艺的复杂性和应用的广泛性。通过该课程的学习，旨在使学生了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理和常见非电量参数的检测方法、检测系统中常用的信号放大电路、信号处理电路与信号转换电路等。同时，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础，使学生胜任相应工程项目所需的技术技要要要作者简介要要要能要要，符合应用型复合人才的培养目标。院要要张培要要（要要1984-要要要要）要要，女要要，河要北蓉城人，副教授，硕士研究生，研

究方向为传感及精度检测技术。2教学内容在教学内容上，打破了传统的，以传感器的物理原理为主线，平铺直叙的、枯燥的理论讲解。以被感知被测量的物理量为主线，重构教学体系。基于Arduino开源开发板设计了9个传感器项目，19个传感器装置，重新梳理教学内容。本论文选取其中“项目五距离”中的“任务一超声波测距仪”共计2学时，来进行设计与实践。3学情分析授课面向机械电子工程专业本科三年级的学生。3.1知识基础已完成电工电子技术、C语言程序设计、单片机应用等职业基础教育课程的学习，具有一定的知识基础。本课程前期已学习了压电式传感器的结构、工作原理及应用。3.2技能基础已完成单片机应用专项实训、电子产品制作综合实训等职业技能实训课程的学习，具有一定的技能基础。已利用Arduino开源开发板、Mind+编程软件完成防盗报警器、声控娃娃等传感器装置的制作。3.3学习特征优点：喜爱竞技游戏，熟悉移动互联网络，善于动手实操。缺点：编写程序经验不足，解决问题能力欠缺。44.1教淤于理知学目4.2掌握解识标超目超声标声波波的传基感本概器的念及特性。淤于学技4.3能会能够超目原理与特性。制声标作波基传于感Arduino器在测距的超中的应用。问题淤的锻炼素质声波测距仪。能学目生标利用信息化手段开展团队合作、自主解决方式于。通过力。制作超声波测距仪，培养学生工程应用的思维4.4教学重点超声波传感器的测距应用。4.5教学难点超声波传感器的原理。5教学策略采用基于行动导向的小组工作法、任务驱动法等教学方法，引导学生自主完成教学任务，突破教学重难点。基本“·234·内燃机与配件实践相结合的方式，通过制作超声波测距仪和倒车雷达，突出教学重点，超声波传感器的测距应用。虞检查，使用双触控一体机，一台播放PPT，另一台通过电子教室及教学平台实时反馈学生完成任务的情况。实现了教与学全过程的信息采集。学到这里，我们只是会用任务“超声波测距仪制作”及进阶任务“倒车雷达制作”相结合，进行分层次教学，满足个性化学习需求。采用“线上”+“线下”混合式教学模式，拓展学生学习的时间和空间，将本课分为课前准备、课堂实施、课后提升三个环节，综合运用微课、AR趣味游戏、移动教学平台、Mind+全过程仿真软件，弥补了学、微信生编公程众经号验等的不信息足化，手解段决综了合实传统现教学教学的内容形式过于单一、理论难于理解、教学情况不易即时反馈等问题。课前：学生根据工作任务单要求，在移动教学平台中自主学习教师推送的相关学习资源，并完成测试。课中：按资讯、计划、决策、实施、检查、评价“六步法”完成工作任务。课后：查看微信公众号推送的微课《超声波测距仪》，巩固、拓展并延伸课堂内容。查阅书籍、网络资源，探究超声PPT波展示，传分说感享明器。其除工作原理测距外并的其上传至他应教学用，平以台小，组下为节单课位制按小组作66.1教课学前过准程备课前，将理论微课《超声波的基本概念及特性》、《超声波传感器的原理及特性》、课件、任务工单等，上传至教学平台。学生利用碎片化时间完成理论知识的学习，对本节课的教学内容做到心中有数。若遇到问题，在平台上的讨论组进行讨论，并完成测试题。教师根据学生完成情况分析总结出共性问题：对超声波传感器的原理理解不透彻。6.2课堂实施环节一回顾篇，首先回顾上节课所讲内容：压电式传感器。环节二导入篇，用蝙蝠动画引入本节课的内容：超声波传感器。并明确学习目标：通过制作超声波测距仪，掌握超声波传感器的原理以及在测距方面的应用。环节三实战篇，分为资讯、计划、决策、实施、检查、评价六个设计淤步骤抢资答讯完游，成。戏首先环节，利巩用固学学生生社课团前自自制主的学Arduino习的理抢论答知器识，。随后，教师讲解共性问题：超声波传感器发射器、接收器的原理及测物位距离计算方法。以此突破教学难点，超声波传感器本任于的务计原理小组划，和根。进据阶任学生务课小组前自，分主学别完习情况成超，声将波学测距生分为仪，基以及在完成超声波测距仪的基础上，实现倒车雷达的功能。以此实现分层次教学，满足个性化学习需求。学生按小组通过AR趣味游戏，掌握超声波传感器的使用方法。与此同时，教师在教学平台上发起新的小组任务；学生按小组制定完成任务所需的硬件及步骤，填写工作计划表，绘制硬件连接图及按小组盂编决程分策所需的逻辑流程图，并将结果上传至平台。享，各学自生通过计划及电子逻辑教流室程及图希；沃通过Link教师的刷点屏评功、小组能，讨论验件连榆证接实方，施案制，的可行性。作学基生于用ArduinoMind+仿真软件的超声波编写测距程仪序和，倒并车完雷成达硬；并将结果上传至平台。采用AR趣味游戏、仿真软件、动手超声波传感器，到底它是如何发射、接收超声波的，我们通过AR体验，来学校超声波传感器的内部结构，从而对教学难点：超声波传感器的师一起愚，评完价成，教师学生、根组据内、情组境原理间学评习有了更价评；价教师根表深，在刻教学的理据评平解。价台结上果，，与教实时总结，选出本节课的超声波小达人。实现实时评价和总结。环节四总结篇，教师对本节课的学习内容进行总结回顾。6.3课后提升将超声波测距仪的程序编写过程，非仿真过程，录志成微课，通过微信公众号推送给学生，实现课堂内容的拓展与延伸，为后期学生制作自己的传感器装置打下基础。与此同时，学生在课后通过网络搜索或图书馆查阅等方式，找到超声波传感器除测距外的其他应用，制作成PPT，上传至平台，在下节课按小组进行分享。7主线淤，平重构特色创新铺直教学叙、体枯系燥。的打理破论传统讲解的形以式传，感以器被的感物知理原理、被测为量物理量为主线，重构教学体系。基于Arduino开源开发板，设计9个教学项目，19个传感器装置，重新梳理教学内容、设定教学目标，使其更适合职业教育体系。于完善教学方法。采用基于行动导向的小组工作法、任务驱动法，引导学生自主完成教学任务，突破教学重难点。采用混合式教学模式，线上教学与线下教学相结合，拓展了学生学习的时间和空间。基本任务与进阶任务相结合，实现分层次教学，满足个性化学习需求。盂自制教学资源。自制微课、动画、校本教材、工作任务单、工作计划表、情境教学评价表等，契合教学内容。通过社团学生自制Arduino抢答器，设计抢答游戏，实现师生、生生良性互动。榆创新教学手段。设计制作AR趣味游戏，激发学生的学习兴趣。教学平台与电子教室相结合，实现教与学全过程的信息采集。微信公众号的建立，拓展和延伸了课程及社团活动的平台。仿真软件的应用，弥补了学生编程知识的不足。参考文献设计[1]与张教学[2]实培蒋践.基院

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