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基于混合式教学的“传感器原理与应用”课程教学研究

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祝开艳吴晓雪梁策宋维波

[摘要]“传感器原理与应用”是电子信息与自动化类专业学生的一门重要课程，也是一门理论丰富、实践性很强的课程。针对传统教学中的问题，在对教学内容进行调整的基础上，将翻转课堂、思维导图、雨课堂等多种教学手段引入到“传感器原理与应用”的课堂教学过程中，建立混合式教学模式，提高了学生的学习积极性，取得了较好的教学效果。

[关键词]传感器;教学改革;翻转课堂;思维导图;雨课堂

一、“传感器原理与应用”教学存在的问题

“传感器原理与应用”作为电子信息类专业学生的一门专业课，一般大学三年级开设，课程的目标是使学生掌握了解各类传感器的工作原理，掌握各类传感器的典型应用。由于传感器的种类繁多，应用也非常广泛，因此课程内容信息量较大，而且该课程需要对已学课程知识综合应用，因此传统的教学模式常使学生感到枯燥、乏味。“传感器原理与应用”课程教学中存在的主要问题有以下三个方面。

1.教学内容上的问题。由于“传感器原理与应用”课程所涉及的学科领域发展较快，新型传感器及新应用不断涌现，教学内容理论上应介绍相关技术前沿，紧跟实际应用需求动向。然而，由于书本上的知识一般具有一定滞后性，如果只是简单地照搬书本，必然会出现教学内容与实际应用需求相互脱节的问题。

2.教学手段上存在的问题。传统教学过程通常包括知识传授和知识内化两个阶段，知识传授是通过教师在课堂中的讲授来完成，知识内化则需要学生在课后通过作业、操作或者实践来完成[1]。由于传感器种类繁多，各种传感器的工作原理也都不相同，同一种传感器可以有多种不同应用，同一种应用又可能采用相同的传感器实现。采用传统的授课方式教授“传感器原理与应用”时，学生往往会觉得各个知识点错综复杂，抓不住重点，而且基本概念繁多，学起来很枯燥，很难达到好的学习效果。如何在教学过程中发挥学生的主观能动性，培养学生的自主学习能力和专业素质，从而适应应用型创新人才的培养要求，成为教学过程中探索的重点。秉承精进教学内容，改进教学模式，探索教学方法的理念，本文研究如何在改革教学内容的基础上把翻转课堂、思维导图、雨课堂等多种教学手段和教学平台引入到“传感器原理与应用”教学过程中，建立混合式教学模型，提高教学效果。

二、教学内容的改革

由于缺乏专业的传感器实验设备，大连海洋大学电子专业原先的“传感器原理与应用”课程是32学时的纯理论课程，介绍电阻式、电感式、热电式、压电式、光电式等经典的传感器的基本工作原理、测量电路和应用。由于“传感器原理与应用”课程是一门对实践要求比较高的课程，2017年学院建立了专门的传感器实验室，因此该课程的教学内容由纯理论更改为24学时理论加8学时实验。由于传感器的发展速度较快，人们研究新原理、新材料以外，适当补充一些新型传感器的工作原理及应用，帮助学生了解传感器的发展动态，激发学生的学习兴趣，为今后从事传感器方面的研究奠定基础。

三、教学手段的改革与创新

随着互联网的普及和多媒体技术的发展，课堂教学的手段也越来越多。教学方法的运用不是孤立的，在教学中将彼此各自孤立的教学方法或教学方法的构成要素以某种方式结合起来更能提高传感器课程教学效果。

1.翻转课堂。翻转课堂译自“FlippedClassroom”或“InvertedClassroom”，也可译为“颠倒课堂”，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生[2]。互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，使“翻转课堂式”教学模式变得可行和现实。由于传感器的种类繁多，应用的例子也不计其数，传统的“填鸭式”教学很难提起学生的学习兴趣。因此，本课程采用翻转课堂的教学手段，让部分优秀同学自主选择感兴趣的传感器及其应用进行研究，并在课堂上为其他同学介绍自己的研究成果。学生事先提交报告的题目，由任课教师进行筛选与指导，避免选题重复或选题不具体等问题。通过这种方式，一方面可以锻炼学生利用互联网去寻找优质的教育资源的能力，另一方面还可以调动学生的积极性，锻炼学生的总结概括能力以及表达能力。

2.思维导图。思维导图俗称心智图（MindMap），由著名教育学家托尼·博赞于20世纪60年代首创而成。思维导图通过模拟大脑神经网络的树形结构，采用图文结合形式绘制思维过程，利用可视化的方式梳理思维脉络，并可供自己或他人回顾整个思维过程[3]。“传感器原理与应用”是一门综合性强、知识点杂的工学课程。在教师备课阶段，思维导图有助于教师从全局上把握各章节的教学内容及重难点，帮助教师梳理各个知识点之间的逻辑关系，整理教学思路。在授课阶段，层次化、形象化的思维导图采用精练的关键词要素，不仅能突出重点，激发学生的学习兴趣和学习热情，而且能激发学生进行发散性思考问题，并培养学生的创造