基于多元混合的中职学校“传感器技术与应用”专业课程教学改革探索

◇南京江宁高等职业技术学校 方 娟

分析了目前中职学校教学现状，提出了基于“STEM多元混合”理念下中职《传感器技术与应用》课程高效课堂教学模式创新改革的做法。在充分预设的具身STEM多元混合教学情境中，师生共同围绕中职“传感器技术与应用”专业课程在课前、课中及课后进行积极有效教学，通过知识测评反馈与教学满意度调查，针对具身教学活动进行深刻反思改进，运用先进教学理念提高课堂参与度与实效性，较好地保证了教学效果与质量。

“传感器技术”是中职电气自动化技术的核心，在中职《传感器技术应用》教学中，社会对于人才的需求日益复合化与专业化，但传统的课堂教学强调理论教学，课堂死板缺乏生机与活力。如今中国正在向智造强国转型，由此推动经济结构、传统人才培养模式转型，对于中职学校而言，更需要开展STEM教学模式[1]，实现人才培养智能创造调整与升级。本文将理实一体化实训室、积极教学法、arduino开源技术平台等融合应用到中职学校“传感器技术与应用”课程教学实践中，构建并实施多元混合教学模式，致力于中职课程教学改革，提高教学效率与质量，培养学生专业能力、社会能力和核心素养[2]。

一、中职学校“传感器技术与应用”专业课程教学现状分析

现阶段，机器人技术、人工智能、物联网应用以及现代传感技术不断推陈出新，使得“传感器技术与应用”专业课程在实际生活中的应用越来越多样化[3]。从学科专业角度来讲，“传感器技术与应用”是中等职业院校主干课程之一，它涉及自动化技术、物联网应用技术以及智能控制技术等多种新型技术，尤其是传感器技术，它目前已被广泛应用到国家安防、医疗、农业、工业以及智能家居等多个不同领域，但由于“传感器技术与应用”课程内容分散，学生信息化水平不高，缺乏逻辑思维能力，从而使得专业课教学存在很大挑战。就目前中职学校总体学情状况来看，我国各中职院校生源90%以上均来自于本地，受科技发展与地区经济水平制约，导致学生对当前传感器技术的应用与发展认知非常有限，加之课程难度大，专业理论多，学习持续性不强，课堂教学积极性不高，亟需进行课程教学模式改革创新[4]。基于此，“多元混合”在“传感器技术与应用”课程教学改革中的应用就显得尤为重要。

二、基于多元混合的中职学校“传感器技术与应用”专业课程教学改革探索

通过学情分析可知，在传统教学中，师生互动少，教师填鸭式教学，学生被动学习，相关知识技能缺乏迁移应用，教学效果不佳[5]。而在互联网时代，新技术、新知识不断涌现，在中职“传感器技术与应用”课程教学中，教师必须要做出改革，既要在专业知识和技能方面关注学生需求，又要通过课程改革创新，提高课堂学习效率与质量，同时还要借助环境、工具、方法等创新因素，营造课程教学具身活动情境，致力于提高学生团队合作、分析解决问题能力、创新意识、再学习能力等，通过积极参与课程学习活动，培养学生核心素养[6]，基于理实一体的多元任务驱动环境，引导学生在解决应用中构建知识，养成良好学习态度，具体包含以下几个方面。

一是实现教学方法创新改革，即将“积极教学法”引入“传感器技术与应用”课程中，通过课前准备，结合本节课学生需要，提前梳理教案，准备教具与实验任务单，同时组织学生进行课前小测，根据学生具体情况制定分层“学习目标”。

二是实现教学理念创新改革，即在课程复习和导入部分，教师要“有导向性点名提问”，适时抛出问题，用“思维导图”形式调控课堂，用贴近生活的案例保证点名提问的覆盖率和针对性，及时导入新课程，并科学统计学习掌握情况，及时查漏补缺。

三是实现教学手段创新改革。“传感器技术与应用”课堂理论知识的学习主要通过“头脑风暴”、“有效阅读”、“视频演示”等，让学生带着任务学习，借助“项目式实验任务单”及小组活动等多元混合方式完成学习，在课后，要依据学生完成进度，引入“蓝墨云”班课平台拓展学习资源，对照检测，拓展课程资源，给予作业检测与评价，辅助学生进行小结性回顾。

四是实现教学模式的创新改革。“传感器技术与应用”课堂教学要实现理学一体化，实践与理论并重，借助arduino开源技术平台为学生搭建不同传感器模块的原型实验实训平台，让学生在具身情境下模拟各类传感器采集与控制应用微型系统工作过程，动手编程，通过设计应用，采用理实一体化实训室进行教学活动，以小组为单位，教学实践应集传统教室、课程实训和创客应用于一体，在物理环境上给学生构建实验情境，在视觉上、行动上激发学生参与兴趣。

三、基于“多元混合”的“传感器技术与应用”课程教学模式构建与教学实践案例展示

（一）教学改革模式构建。

基于STEM理念的“多元混合”教学模式主要分为四个环节，即“课前教学学情分析”、“建设课中教学环境”、“多元混合具身教学实践活动实施过程”以及“课后学习效果检测评价”。根据传感器技术课程特点，在课前，教师需要对学生学习情况即学情进行分析，结合群体学习任务目标及学生学习状况，制定明确的任务驱动项目清单[7]，设计具身教学活动，根据学生需求，精心设计多元混合物理情境，帮助学生查找学习要素，挖掘教学资源，整合学习工具。在教学活动中，教师要多通过表情、手势、体态等引导学生进行经验感知、肢体参与、亲身动手实践实验等，使其积极置身于具身学习情境中强化认知，通过试验模拟内化知识与技能。课后，教师还要组织学生分析评价学习效果，找出不足，改进反思，强化教学改革效果。

（二）教学案例情境分析。

本研究以某中职学校为例，在“传感器技术与应用”课程教学前，让学生系统学习与本课程有关的三门专业前导课程，即“电子技术”、“物联网技术”及“程序设计基础”，使学生初步具备基本的电子程序设计基础，掌握相关的物联网应用电路知识理论。在实践教学环节，通过项目驱动[8]，依托arduino开源技术平台[9]搭建快速应用案例原型，让课程内容贴近学生生活实际，降低专业实训学习难度，鼓励学生进行多元混合学习，提升学生学习兴趣与获得感。

表1 “传感器技术与应用”课程教学课时分配

基于上述课时分配计划，采用“积极教学法”[10]进行多元混合模式教学，以6～10人为一组开展任务分配，2人为一小组进行任务驱动，借助上表中实际教学项目进行小组、大组活动、实验、创新等，让学生结合理论知识自主设计电路并编程，根据实际应用需求分析讨论，完成对相关电子系统传感数据的智能采集、传输与分析，经过PLC控制[11]，实现相应的需求与功能，最后通过分析与讨论，解决问题，运用“实验任务单”提升学生表达能力、动手能力与项目文档编写能力，经过为期两个学期的教学，创设合适的实验平台辅助学生进行模拟，开发课程学习资源，还原教学实验原型，提升学生学习自信，保证学习质量。

四、效果评价与反思改进

通过多元混合具身教学实践，教师需要对学生进行专业知识测评，根据学生反馈，检验和分析教学效果，促进知识内化，同时还需调查课堂教学满意度，了解学生对于自身教学行为的认可度。经过综合性的评估之后，验证多元混合教学模式在中职学校“传感器技术与应用”课程教学实践应用中的实用性与科学性意义，积极反思，不断优化调整教学设计方案，增强教学效果。

（一）专业知识测评反馈。

课后，通过对班级学生进行“传感器技术与应用”课程专业知识理论测试及实践测评，学生总体反馈效果较好。其中，在专业知识理论检测与课后习题实操考核中，全班将近有95%以上的学生均能够深刻理解并掌握相关专业知识，有25%的学生实操考核结果鉴定为“优秀”，15%的学生经过为期四个月的多元混合具身教学之后，理论成绩与专业实践能力均有较大幅度进步，取得良好效果。

（二）课堂教学满意度调查。

在中职学校“传感器技术与应用”专业课程教学实践全过程，基于多元混合模式在具身教学情境下进行课堂教学方式、理念、手段改革优化，并尝试将“理实一体化实训室”、“蓝墨云班课平台”以及积极教学法、STEM教学理念等融入其中，开展理论与实践相结合的专业教学活动，经过对全班120名学生进行课堂教学满意度调查，结果显示，基于多元混合模式进行课堂教学创新改革后，“传感器技术与应用”专业课程教学获得了学生的一致认可，无论是教学模式满意度（图1）抑或是教学方式满意度，均得到显著提升，经后续观察，通过此次教学改革，学生课堂学习积极性得到激发，专业课程学习后，约有65%左右的学生综合能力均有不同程度的提升，这些能力表现为语言组织表达、团队合作、读写程序、传感数据采集与分析、自学、查阅资料以及制作电路图能力等（详细结果见图2）。由此说明，教学方式改革，激发了学生课堂参与兴趣，增强了学生自信，且帮助大部分学生找到了适合自己专业能力发展的方向与兴趣结合点。

图1 教学满意度调查之“教学模式”满意度

图2 教学改革后学生能力提升与改善情况

（三）反思与改进。

根据课堂教学情况，经不记名问卷调查，详细调研并掌握了多元混合教学模式下学生具身学习整体活动参与状况，围绕学习兴趣、课堂参与度、教师引导实效性、教学活动可行性、教学环境优劣性以及持续主动学习意愿等因素指标进行分析，结果表明，全班有86%的学生主动参与积极性高，课堂学习效果好，且愿意主动持续开展此类自主性多元混合教学实践活动。基于学生反馈予以课后反思，本研究认为依然有以下几个方面需要改进。

一是在“多元混合”教学情境之下，学生兴趣被激发，部分学生在课堂中易产生短暂学习行为，这种激动的情绪还容易造成课堂教学秩序的“混乱”，因此教师亟需加强课堂组织与综合调控能力。

二是“多元混合”教学模式是基于现代STEM理念在具身学习情境下开展的自主学习行为，但个别中职学校现有硬件、软件教学设施滞后短缺，从而限制了“理实一体化实训”、“蓝墨云班课”等专业教学活动开展，尤其是在“传感器技术与应用”专业课程实践教学环节，现代交互性设备匮乏，使得实操教学难以实现。

三是教师的教学水平依然有待不断提升，运用更加先进的教育教学理念开展“多元混合”教学实践，主导并建构STEM具身教育课堂，引导学生积极参与课堂教学改革实践。

五、结束语

当今社会快速更迭发展，社会对于人才的需求也更加多样化与个性化，尤其随着信息技术的更新换代，教育领域发生了深刻变革，由此对于中职学校专业课程教学实践创新工作也提出了更高要求[12]。中职学校“传感器技术与应用”专业课程教学事关学生成长与成才，当学生面对枯燥的理论知识时，如何激发学生学习兴趣，提高学生自主课堂实践能力，保证专业课程教学的有效性是教师必须要深入思考的问题。“多元混合”教学模式采取任务驱动、行动导向的STEM创新改革理念，让学生在具身教学情境下进行“学教做合一”，引导学生在理实一体实训环境下开展积极教学实践，学生在整个课堂任务指引下，通过课前准备、课程复习和导入、理论知识学习、课程拓展、作业、检测与评价以及实验等学习活动，丰富和提高了创造力、想象力，培养了学生的专业能力，切实有效提升教学效果，为推进中职教学改革做出积极贡献。