基于翻转课堂的《传感器技术》课程教学探索

郑永军，李文军，黄咏梅

摘 要：文章针对《传感器技术》课程的特点及目前传统教学方式存在的问题，设计了结合项目式教学的翻转课堂，详细介绍了翻转课堂在《传感器技术》课程教学中的实施情况，最后分析了运用该方法取得的成效。

关键词：传感器技术；翻转课堂；项目式教学；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）18-0075-03

Abstract： In view of the characteristics of sensor technology and the existing problems of traditional teaching methods， this paper designs a flipped classroom with the project-based teaching method， introduces in detail the implementation of flipped classroom in sensor technology curriculum teaching， and finally analyzes the effect of this method.

Keywords： sensor technology； flipped classroom； project-based teaching； teaching reform

一、概况

《传感器技术》是测控技术与仪器专业的一门重要的必修专业课。该课程介绍测量过程中常用的各种传感器，学生通过该课程可学习到传感器的工作原理、基本结构、典型性能、测量电路等，是一门理论与实践结合紧密的课程。《传感器技术》课程的教学主要有以下几个特点和难点：1.《传感器技术》是一门学科交叉、内容综合的课程，包含位移、力、压力、加速度、温度、光辐射等物理参数的测量和信号检测，因此涉及到的知识面很广。学生需了解的基本工作原理跨度大、传感器知识内容多、学生要完全把握比较困难，不同的学生对相关专业基础知识的掌握和理解程度也参差不齐；2.传感器是信号检测的源头，而如何使用和操作传感器是關键，例如设计用于校准和调节传感器信号的电路，并提高其性能。这些都需要学生能够理论与实践结合，而目前的授课方式往往是课堂教学为主，学生无法很好地学以致用。

二、结合项目式教学的翻转课堂

翻转课堂是学生通过自学进行基本知识掌握的教学方法，在课外时间通过使用各种教学辅助技术来获取信息，如视频、网站、手机、iPad等等，在了解这些基本知识之后，学生参加课堂教学活动，继续学习活动，从而让学生更有效地进行学习。课堂的分配时间可以让学生在教师之间进行互动，通过教师的传授加深学生对知识点的掌握[1]。这是翻转教室的独特之处，教师可能花费大量的时间在学生身上，但是由此带来的好处是学生的疑问都可以及时得到解决。翻转课堂已经广泛应用在不同学科和不同教育水平之上，如高校的外语、医学、数学、工程等学科，中学的英语、数学、生物等学科[2-6]。

为了确保以学生为主的教学目的，教师需要改变教学方法来适应翻转课堂的特征，其中包括学生组团式教学，问题导向式教学和项目式教学等[7]。针对《传感器技术》课程理论与实践的特点，开展项目式教学是有效的一种方法，该方法可确保在进行课堂教学活动的时候学生能够积极参与学习过程，而且可以发挥学生的创造性，从传统的教师为中心转向以学生为中心，从而使得学生对知识点有更深入和丰富的理解。

结合项目式教学的翻转课堂让学生通过互联网技术查阅相关知识，通过观看教师提前录制的视频、微课等，提前在课外时间自学理论知识，并且设计制作完成教师提前布置的小项目，教师在课堂上主要针对学生的疑惑和项目制作过程中出现的问题进行解答，以及对项目制作完成的作品进行验收评价。结合项目式教学的翻转课堂可以促进学生对知识的吸收内化。教师在课堂上不再扮演传统的填鸭式授课，而是主要发挥答疑、组织和评价的作用。学生通过若干项目的设计制作对所学的知识点有更深入细致的了解，突破教材上知识点的限制，在这个过程中，学生也可能不断创造创新点。

三、翻转课堂在传感器课程教学中的实施

将翻转课堂教学模式与项目式教学模式结合，把《传感器技术》课程重要的八个章节分解整合为八个学习项目：项目一、基于应变式传感器的电子秤的设计与制作；项目二、基于差动变压器的振动测量设计与实验；项目三、电容式传感器的设计与位移测量；项目四、霍尔式传感器的设计与转速测量；项目五、压电式传感器的设计与振动测量；项目六、光电传感器的设计与转速测量；项目七、基于热电偶的温度检测系统的设计；项目八、超声波传感器的设计与距离测量。每一个项目都采用教师提供网上资源，学生自行查阅资料、自行设计、自行制作，充分强调学生的自主能动性。

以项目一“基于应变式传感器的电子秤的设计与制作”为例介绍一下翻转课堂教学模式在《传感器技术》课程中的具体应用。项目一“基于应变式传感器的电子秤的设计与制作”的教学设计过程如图1所示。

第一，在课前，教师布置任务，提供网络资源，包括教师利用技术手段录制的微课、制作的动画仿真、与任务有关的网站、芯片资料等等，将传统教学手段难以表达的内容采用图文并茂、灵活多样的多媒体方式生动形象地展示给学生，确保学生有兴趣学、能学得懂，从而掌握传感器技术的相关基本概念。

第二，在课中，学生分组协作，展示自己的实物作品，并且与老师和其他同学交流每组在设计过程中碰到的问题以及解决方法，对于一些仍未解决的问题，教师在课堂上为学生解答疑难。课堂内容以学生为主，包括学生展示项目成果、学生讲解设计思路、生生之间和师生之间的交流互动，既突出了翻转课堂的特征，也展出了项目式教学的项目结果，更培养了学生自学能力、动手能力和语言表达能力。当然，教师要具备过硬的素质和丰富的知识，做好组织引导工作，并解决项目实施过程中碰到的各种难题。

第三，在课后，教师布置拓展作业，学生在完成的实物作品基础之上继续提升增加功能完成相应任务。拓展作业要考虑的因素如下：1.教师应根据学生课堂上展示项目作品的情况，来布置相应难度的拓展作业；2.拓展作业最后的完成提交都是在课外进行，以实时通信软件或者见面进行交流沟通；3.拓展作业围绕着项目目标为中心并进行提升。

第四，每个任务完成后，教师和学生对每组学生的作品进行总结和评价，评价包括学生对自己组的作品进行评价、学生对其他组学生作品的评价、教师对各组作品的评价，评价内容包括每项任务中具体到细节的考核如电气原理图的绘制，PCB图的绘制，元器件的选择和焊接质量等，以及实验室安全操作、团队合作、语言表达能力等内容。表1是项目一“基于应变式传感器的电子秤”的考核评价表。

四、结束语

本文采用项目式教学和翻转课堂教学相結合的模式开展了《传感器技术》课程的尝试，经过几届的授课结果表明该方法和传统的教学模式相比，学生的学习积极性提高了、学习兴趣更浓了，并且学生反映自学能力增强了，也锻炼了学生的动手实践能力和语言表达能力。但也存在一些问题：如学生分组进行项目设计和制作时，由于每组同学数量在5个，从而有个别同学会存在主观上的不参与，但教师发现不了的问题。

参考文献：

[1]吴仁英，王坦.翻转课堂：教师面临的现实挑战及因应策略[J]. 教育研究，2017（02）：112-122.

[2]胡杰辉，伍忠杰.基于MOOC的大学英语翻转课堂教学模式研究[J].外语电化教学，2014（06）：40-45.

[3]单颖，姜东.翻转课堂在医学免疫学教学中的应用探索[J].中国免疫学杂志，2016（08）：1222-1224.

[4]严兰兰，刘胜兰.借助翻转课堂来提高大学数学教学质量[J].东华理工大学学报（社会科学版），2016（01）：89-92.

[5]晏燕，王惠琴.高校信息类课程翻转课堂教学模式研究[J].兰州文理学院学报（自然科学版），2016（01）：111-116.

[6]刘恬.中小学实施翻转课堂的理性反思与价值定位[J].教育探索，2016（01）：42-46.

[7]刘璐玲，陈里.基于微信公众平台的翻转课堂应用研究[J].高教学刊，2017（10）：62-63+66.