基于传感器的《垃圾分类检测装置的设计与制作》教学实施报告

陈娟 方堃 姚卫

摘要：《传感器应用综合实训》作为专业核心课程《传感器技术及应用》的配套实训课程，是电子技术应用专业的核心实训课程。本项目为《垃圾分类检测装置的设计与制作》，通过“定（方案）、理（思路）、仿（电路）、识（元件）、焊（电路）、调（电路）、验（电路）、评（作品）”八个步骤进行传感器应用设计的综合训练，从而培育学生的创新思维能力、强化学生的职业素养、培养学生的综合设计能力。

关键词：传感器;教学策略;教学实施报告

中图分类号：TP368      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）18-0108-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 教学整体设计

1.1 内容分析

《传感器应用综合实训》分为《火灾报警测量装置的设计与制作》《垃圾分类检测装置的设计与制作》两个项目。《垃圾分类检测装置的设计与制作》由六个模块组成，分别为“脑洞大开——方案选择确定（2课时）”“守株待兔——垃圾入乡检测（3课时）”“金石为开——废旧电池识别（3课时）”“光可鉴物——塑料袋识别（3课时）”“蜻蜓点水——香蕉皮检测（3课时）”“止于至善——产品展示评价（2课时）”;让学生通过查阅资料、制定设计方案、对电路进行仿真、焊接、调试、可靠性测试，到统一装配，最终实现项目任务，以便更好地对接就业岗位，正是学生进行传感器综合实训的最终目标。

1.2 教学目标设计

依据电子技术应用专业的课程标准、岗位要求、对接“传感网应用开发”职业技能等级证书初级标准，确定该项目单元的三维目标[1]：

知识目标：①掌握项目方案设计的方法;②掌握产品的焊接和调试方法。

能力目标：①能自主设计合理的方案;②能正确实现电路功能;③能使作品产品化。

素质目标：①具备创新精神;②具备一丝不苟的工匠精神;③树立环保节能意识。

1.3 学情分析

本项目学习之前，通过对待授课全体学生进行调研与学习测试，根据传感器理论知识测试、项目一中各电路的调试情况、学生最喜欢的学習方式和传感器实训困境调查数据统计情况，将学情分析总结如表1所示[2-3]：

1.4 重点难点

依据学情分析，结合教学目标，确定项目教学重点和难点（表2）。

1.5 教学策略设计

针对教学的重点和难点，制定以下教学策略：

1）建设结构化教学团队

本项目采用“双导师”制，即校内教师和企业导师相互合作、共同指导，并且选拔优秀的学生作为学生助教，构成“校内导师—企业导师—学生助教”三者共同协作的一体化教学，为学生顺利完成项目任务保驾护航。

2）教法设计

本项目以真实需求为载体，基于行动导向理论，进行项目化教学，以建构主义学习理论为基础，采用任务驱动教学方法，基于学生的学情，教师课堂引导启发，通过示范操作、小组讨论、仿真模拟等方法突出重点，化解难点[4]。

3）资源和环境设计

本项目使用多种教学环境，依托立体化教学资源和多样化技术手段，包含活页式教材、课件、微课视频、动画、试题库等，为学生的学习提供需要。

（1）云班课平台

教学团队在云班课平台上建设了《传感器应用及综合实训》课程，并已经运用到实际教学中。该平台能实现老师与学生之间的即时互动、资源推送和作业任务布置以及完整的学习行为记录，实现对学生学习的过程性考核。课程中还拥有丰富的学习资料，在满足教学的同时，也完全可以满足学生自主学习的需要。

（2）动画、视频、微课等信息化教学资源

教学团队为学生提供了多样化的教学资源。动画、视频、微课等信息化教学资源化解了教学中的抽象知识;学生在实践操作时，通过扫描二维码就能观看相应操作方法的微课视频，不仅为学生的学习打破了时间和空间上的限制，而且为学生反复训练技能提供了保障。

（3）多种教学、实训教室和企业可靠性检测中心

学校建成的传感器实验室、焊接实训室、智慧教室以及校内合作企业的可靠性检测中心为课程顺利开展理论、实训教学等提供保障。

4）教学评价设计

（1）构建多方评价机制

评价主体除了教师评价、小组自评和小组互评以外，在能力目标中引入企业导师的评价。素质目标评价环节引入了项目的委托方后勤处老师的评价，有利于促进学生个性化的发展，把育人目标落到实处。

（2）建立及时可测评价体系

建立了及时可测的评价体系，便于对教学策略进行调整。评价体系主要利用云班课平台采集包括测试成绩在内的基础数据，问卷星采集调研评价数据，教师及时对学生的操作技能等打分并输入到平台，在此过程中注重增量评价。多样化的评价手段相结合方式，使得数据采集及时有效。

2 教学实施过程

2.1 实施主线

本项目的教学设计来源于学校后勤处的委托，传感器应用综合实训教学团队的教师与企业导师共同制定任务并优化任务，确定用传感器实现“垃圾入箱检测”“废旧电池识别”“塑料袋识别”和“香蕉皮检测”四种功能。根据方案的制定，涉及红外传感器、超声波传感器、电感传感器、电容传感器和光敏传感器等常用的传感器电路。对接传感网应用开发职业技能要求，教学过程中利用几种传感器的综合应用突出学生电路分析、电路焊接与调试等核心能力的培养，“定（方案）、理（思路）、仿（电路）、识（元件）、焊（电路）、调（电路）、验（电路）、评（作品）”八个步骤循序渐进地达成了三维教学目标。教学过程以垃圾分类的环保意识为引领，并适时融入团队精神、职业精神、创新精神及劳动精神等育人元素，实现了思政育人与专业引领同向同行，提升学生职业素养并促进学生全面成长[5]。

从方案制定、电路的仿真、焊接、调试、可靠性测试，到最后装配和展示，整個教学不仅关注过程、更注重对学生的传感器应用能力的培养，将知识传授与价值引领有机贯穿在了整个教学全过程当中，环环相扣，循序渐进，达成育人目标。

2.2 实施案例

本项目围绕《智垃圾分类装置的设计与制作》进行，从学生认知角度出发，在项目驱动法教学理念的指导下，分为六个任务开展教学（16课时）：

以任务三《金石为开——废旧电池识别》的教学实施过程为例进行教学实施过程的阐述。

1）根据第一个任务中制定的方案，六个小组分别汇报任务具体功能和分工情况，教师总结指导。

2）为了验证电路的合理性，各小组采用Proteus软件仿真调试电路。小组成员自行查阅传感器模块资料，并按照规范要求焊接电路，企业导师视频指导、教师点评，采用练习法提升核心技能。

3）各小组自行学习电路调试方法的资料，对电路进行调试，教师进行共性示范、个性指导，并且根据企业标准验收电路。在理解电路原理的基础上实现技能的提升。各小组完成基本电路的调试任务后，可以完成拓展任务——对电路进行个性化的改进，通过分层任务，实现因材施教，提升教学效果。

4） 学生对电路进行可靠性测试，以达到实际应用的要求。学生整理完善生产文件，培养职业素养。

3 学习效果

3.1 知识达成度全面增强

贴合学情的教学设计能激发内生学习动力，使得学习效果更佳。课程重点通过多种技术手段的有机融合，得到有效化解，通过本综合项目的实施，学习成绩呈现稳定增长。

3.2 三大核心能力大幅提高

三大核心能力即方案分析设计能力、电路焊接调试能力、产品化能力，通过综合项目的实施得到了大幅提升，学生能够进行自主分析、焊接与调试电路，从而完成项目任务。

3.3 核心素养有效落实深化

教学结束后通过问卷调查的形式，对学生的创新精神、职业素养和环保意识三大核心素养进行了统计，由统计数据可以看出，学生的素养得到极大的深化提升。

4 特色创新

4.1 学习环境多样化

为了保障学生高效学习、更好地提升职业技能、感受职业精神，本项目使用了智慧教室、焊接实验室、传感器实验室和校内企业可靠性检测中心等多种教学环境。

4.2 教学团队结构化

采用“双导师”制，企业导师全程配合校内教师对学生进行指导、点评与考核。同时选拔优秀的学生作为学生助教，使得教学团队结构化，提升教学效果。

4.3 教学过程项目化

以垃圾分类装置的设计与制作为项目载体，通过方案制定、焊接并调试电路、对电路进行可靠性测试并改进，以及作品展示等步骤，强化学生规范操作意识、产品意识并提升职业素养;在竞争与合作中培养学生创新精神;树立了学生保护环境、尊重劳动者的意识，同时也培养了学生一丝不苟的工匠精神。

4.4 教学评价个性化

本项目设计了知识、能力、素质三维评价体系，以凸显对传感器的调试方法、传感器应用分析设计能力以及职业素养等方面的评价。评价主体多元化，包含教师评价、小组自评、小组互评、企业导师的评价以及项目委托方——后勤处老师的评价。评价数据主要来源于云班课和问卷星等平台，采集的数据客观、有效、实时，并且教师在整个教学过程中关注增量评价。本项目的教学过程中，通过及时、有效、可测的多元考核评价方式全方位促进学生的发展。

5 教学反思与改进

反思1：个别小组的电路焊接工艺和产品化还有一定差距。

改进措施1：课上校内老师和企业导师示范指导，课后学生助教一对一辅导练习焊接、装配技能，提高产品化质量。

反思2：作品汇报环节，因学生表达能力不够，导致互评分偏低。

改进措施2：一方面强化学生对专业术语表达的准确性，提升汇报能力;另一方面督促学生要全面客观地评价同学的作品。

6 结论

通过《垃圾分类检测装置的设计与制作》项目的完成，学生熟练掌握了方案设计、电路调试及产品化的方法，有效达成了三大教学目标。教师可以进一步地利用网络资源，捕捉行业动向，吸收新技术，补充完善活页式教材，从而提高教学质量，提高学生就业竞争力，培养出更具创新性的应用型人才。

参考文献：

[1] 沈庆贺. 浅谈中职学校教学能力大赛中的教学实施报告撰写[J].中国培训， 2020（10）： 31-32.

[2] 刘春艳，杨琨. 如何通过教学信息化提升中职教师的教学能力[J].电脑知识与技术， 2021（6）： 136-138，147.

[3] 张竞波. 基于“练学思拓”能力训练模式的课程教学实施报告[J].电脑知识与技术， 2019（10）： 120-121，124.

[4] 周敏，陈世国，刘万松. 基于任务驱动教学法的教学设计研究——以中职学校的“C 语言程序设计课程教学”为例[J].职业， 2021（6）： 62-63.

[5] 牛彩雯，张 冉. 翻转课堂教学模式在高职《传感器与检测技术》课程中的应用[J].工业技术与职业教育， 2015（9）：46-48.

【通联编辑：李雅琪】