基于能力培养的传感器课程教学改革探索

黄 艳

(苏州市职业大学 电子信息工程学院，江苏 苏州 215104)

基于能力培养的传感器课程教学改革探索

黄 艳

(苏州市职业大学 电子信息工程学院，江苏 苏州 215104)

针对当前传感器课程教学存在的问题，以职业岗位要求和“能力递进”培养模式为导向，对传感器课程的总体进行教学设计.重点探讨以能力为基础的教学内容组织与更新，以能力为主线的多元化教学方法设计与实施，以能力为目标的多样化考核方式.

传感器；课程改革；能力培养

目前，传感网在中国得到了广泛的应用.江苏省是国内传感网产业起步较早和相对集中的地区，已经形成以无锡为核心，苏州、南京为支撑的传感网产业聚集区，对从事传感网专业的职业技能人才需求比重逐年上升，这就为电子信息类专业人才提供了大量新的就业岗位.由于高职院校培养目标和学生基础与本科院校不同，在传感网人才培养方面面临新模式探索的挑战，其核心是如何使学生具备从事传感网络产业相关职业所必须的实际能力.物联网分为感知层、传输层、处理层与应用层[1].传感网属于位于最底层的感知层，没有感知层，物联网的传输和应用就无从谈起[2].感知层以电子标签技术、传感器技术、单片机技术、无线通信技术、信号处理技术和无线传感器网络技术为支撑，主要完成物品标识和信息的智能采集工作.其中，传感器是构成传感网的基础单元.

1 传感器课程教学现状分析

传感器是一门多学科交叉、综合性强、实践性强的专业课程，由于知识零碎、内容分散，学生学起来枯燥乏味，教师教起来也很艰难.为了培养符合传感网产业职业需要的人才，大多数院校都在进行这门课程的教学改革[3-9].当前，传感器课程教学存在的问题大致可以概括为以下几个方面：

1.1 课程目标不明，不适合高职教学

传统的传感器课程教学侧重于各种传感器原理和测量处理电路的讲解，艰深难懂，不符合高职高专学生实际.高职教育重动手能力和专业技能的培养，教学时应力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而掌握常用传感器的使用、选型和维护能力.

1.2 教学内容滞后，不能贴近行业要求

传感器是物联功能的前提，随着传感网技术的高速发展，当前传感器技术已经成为科技和产业领域的热点，各种传感器技术发展非常迅速.目前，传感器课程的理论教学内容相对陈旧，新的传感器技术和发展涉及较少；实践教学内容只涉及基础验证性实验，与工程应用联系不够，缺少综合性的应用实例，尤其是以传感网应用为背景的实例，不能很好地为本专业岗位群服务.

1.3 教学模式单一，不能突出能力培养

传统教学模式以教师讲授为主，教师依照教材内容介绍各种传感器的测量原理，学生见不到实物，缺乏感性认识，相似的原理介绍让学生觉得枯燥乏味、深奥难懂.过多的理论课时抑制了学生学习的积极性，而较少的实验课时又使本门课程的理论和实践脱节.现代教学模式的发展趋势是重视教学活动中学生的主体性，重视学生对教学的参与，根据教学的需要合理设计“教”与“学”的活动.如何通过丰富的教学方法和手段，提高学生学习的积极性，锻炼学生的自主学习和创新能力，成为当前传感器课程教学中亟需解决的问题.

2 基于“能力递进”培养模式的总体教学设计

“传感器认知与应用”的课程目标是让学生通过各类传感器工作原理、基本结构和相应测量电路的学习，掌握常用传感器的使用、选型和维护能力.为此，将“传感器认知与应用”课程的能力培养划分为专业能力、应用能力和创新能力三级.专业能力对应于各类传感器理论知识的掌握程度；应用能力对应于各类传感器的使用和选型能力；创新能力对应于传感器应用系统的构建和维护能力.

为适应高职高专人才能力培养目标的需求，基于“能力递进”培养模式进行“传感器认知与应用”课程的教学设计与实施，总体教学设计如图1所示.以培养学生的专业能力、应用能力和创新能力为目标，为实现三级递进能力的培养，需要有针对性地构建教学内容、教学方法和考核方式.通过组织与更新理论教学内容提升学生的专业能力；通过设计与开发实践教学项目提升学生的应用能力和创新能力；通过探索与实施多元化的教学方法和考核评价提升学生学习的积极性和自主性.

图1 课程教学设计的总体框架

3 基于能力培养的教学改革内容

3.1 以能力为基础，组织与更新教学内容

针对能力培养中专业能力、应用能力和创新能力的不同要求，分别组织与更新课程的理论教学内容和实践教学内容，教学内容的总体设计思路如图2所示.

图2 教学内容的设计

理论教学内容方面.将主线“应用系统-被测量-传感器-应用实例”贯穿整个教学过程中.第一章重点讲解传感器网络，即主线中的应用系统，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习兴趣.后续章节的内容按照被测量的类型来划分讲解，提出一个被测量后，除了介绍几种典型的传感器以及对应的单项应用实例，还介绍最新的传感网用传感器.最后一章给出具体的基于传感器网络的综合应用实例.

实验教学内容方面.针对以往的传感器课程只采用CSY传感器系统实验仪开设几个基础验证性实验，存在实践层次低、系统性差等问题，采用新建的“RFID与WSN技术实验实训室”中的EL-IOT-II型教学实验系统，如图3所示，增加开设最新的传感网用传感器实验，具体分为应用验证性和设计验证性两个层次.

图3 EL-IOT-II型教学实验系统

3.2 以能力为主线，设计与实施多元化教学方法

为提高教学效果，教学中针对不同的能力培养要求设计相应的教学方法.专业能力的培养主要采用启发式和讲授式.讲解某一章具体内容前先让学生查阅相关资料，学生通过前期调研会产生诸多疑问，这时，教师再结合多媒体和传感器实物把理论教学内容生动形象地展示出来，并启发学生对疑问进行解答.应用能力的培养主要采用案例分析式.每一章的最后都组织学生对具体的单项应用案例进行调查、阅读、思考和分析，从而提高学生分析问题的能力.以讲解温度检测这一章为例，先让学生通过资料查找罗列出已有的温度传感器，学生肯定会产生疑问：不同种类的温度传感器之间有什么区别？然后分别讲授热电阻温度传感器、热电偶温度传感器、集成温度传感器和红外温度传感器等内容，启发学生边学习边比较.这一章的最后组织学生对热电偶在燃气热水器中的应用进行分析.创新能力的培养主要采用任务驱动式.在课程教学的最后阶段，对学生进行分组，每组完成不同的传感器应用系统设计任务.例如，基于EL-IOT-II型教学实验系统设计与组建基于传感器网络的综合应用系统.

3.3 以能力为目标，探索灵活多样的考核方式

为了提高教学质量，把学生从过去过多注重书面考试中解放出来，将以往以测试记忆为主的知识性考核转变为以实践为主的能力和素质考核.课程采用多元化的考核评价体系：理论考核是对学生的专业能力进行考核；实训考核是对学生每个实验完成过程中的各种表现进行考核，主要是针对学生的应用能力进行考核；项目考核是对学生的创新能力进行考核，教师给出多个项目主题，学生自主选题并在期末提交成果、现场陈述并回答问题.考核的目的是促进教师的教学和学生的学习，理论考核是必需的，专业能力是应用能力和创新能力的基础.但是考虑到本课程的应用性较强，实训考核和项目考核也是很重要的.以能力为目标的考核评价体系需要确定合理的分配比例.

4 结语

传感器课程教学根据职业岗位要求，分解出主要知识点和技能点，进而以“能力递进”培养模式为导向，构建“传感器认知与应用”课程教学设计的总体框架，整体规划课程的教学内容、选择教学方法和设计评价体系.为了贴近行业要求，突出专业领域的新知识、新技术、新工艺和新方法，提升学生的专业能力，教学内容除了包括典型的传感器，还应吸收最新的科技成果，增加最新的传感网用传感器.

[1]教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会. 高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范(试行)[M]. 北京：机械工业出版社，2012.

[2]张扬，陈俊杰. 感知层是物联网发展的关键[N]. 江苏科技报，2010-09-02(A12).

[3]朱启兵. 面向工程应用能力培养的《传感器与检测技术》教学改革[J]. 贵州师范学院学报，2013，29(3)：27-30.

[4]周利，祝杰.“传感器”课程内容革新及实验教学改革与实践[J]. 中国电力教育，2013(2)：141-144.

[5]刘彩霞. 传感器与检测技术实验课教学改革构想[J]. 辽宁省交通高等专科学校学报，2013，15(2)：70-72.

[6]郑春娇，张健，王俊生. 电子设计竞赛促进传感器技术教学改革发展[J]. 实验室科学，2012，15(5)：167-169.

[7]张丹，吴先文.《传感器与检测技术》课程建设刍议[J]. 四川工程职业技术学院学报，2012，26(2)：62-64.

[8]王党树. 传感器与检测技术实验教学改革探讨[J]. 高校实验室工作研究，2012(2)：29-30.

[9]张琳，袁新娣.《传感器与检测技术》课程教学改革与实践[J]. 赣南师范学院学报，2012(6)：106-108.

(责任编辑：李 平)

Exploration on the Course of Sensor Based on Competence Development

HUANG Yan
(School of Electronics and Information Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

Given existing problems in current course of sensor，a global course design is presented aiming at fulflling job requirement and competence development of the students.Three key points are discussed - organizing and updating the course based on competence development；design and implementation of multiple teaching modes following competence development；exploring various examination patterns targeting at the competence of the students.

sensor；curriculum reform；competence development

G718.5

A

1008-5475(2014)03-0083-03

2014-03-13；

2014-04-12

黄 艳(1981-)，女，江苏南京人，讲师，博士，主要从事无线传感器网络研究.