篇(1)

　　【摘要】“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程面向前沿技術(shù)，對(duì)學(xué)生了解技術(shù)更新具有重要意義。在教學(xué)中突破傳統(tǒng)教學(xué)方式，滿足學(xué)生實(shí)際需求，具有一定挑戰(zhàn)性。為調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)潛能，活躍課堂教學(xué)氣氛，在課堂教學(xué)中結(jié)合具體案例，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂形式，闡述課程涉及的重點(diǎn)、要點(diǎn)內(nèi)容。不僅讓學(xué)生深入了解課堂內(nèi)容，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考能力、問(wèn)題導(dǎo)向思維方式，推進(jìn)課程改革，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)。

　　【關(guān)鍵詞】無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);翻轉(zhuǎn)課堂;案例教學(xué)

　　0 引言

　　“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”是信息類相關(guān)專業(yè)的特色課程，涵蓋了通信、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化等相關(guān)內(nèi)容，所涉及的知識(shí)面廣。對(duì)于一門(mén)多學(xué)科交叉 且與應(yīng)用緊密結(jié)合的課程來(lái)說(shuō)，如何改變傳統(tǒng)教學(xué)的刻板方式，活躍課堂氣氛，形成師生互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是教學(xué)中的一大挑戰(zhàn)。筆者在教學(xué)中分析了實(shí)際應(yīng)用案例與課堂知識(shí)的結(jié)合，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂闡述并討論了課程涉及的重點(diǎn)、要點(diǎn)內(nèi)容，進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐的探索、分析和總結(jié)。

　　1 課程簡(jiǎn)介及傳統(tǒng)教學(xué)特點(diǎn)

　　1.1 課程簡(jiǎn)介

　　“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”是高校信息類相關(guān)專業(yè)的特色選修課，是幫助理工科學(xué)生開(kāi)闊視野、了解前沿技術(shù)、探索理論聯(lián)系實(shí)際的一門(mén)課程，開(kāi)設(shè)該課程的目的是使學(xué)生能夠掌握低功耗無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及基于感知技術(shù)的數(shù)據(jù)分析的基本原理與技術(shù)。教學(xué)中，筆者通過(guò)了解世界一流大學(xué)相關(guān)課程授課內(nèi)容和最新科研成果，不斷更新課程的內(nèi)容與教學(xué)方法，使學(xué)生能夠更好地掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)的最新知識(shí)。課程主要介紹無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)近幾年來(lái)的發(fā)展和研究成果，涉及微傳感器與微機(jī)械、通信、嵌入式系統(tǒng)、信號(hào)檢測(cè)與處理、自動(dòng)控制等前沿學(xué)科的綜合性技術(shù)。

　　內(nèi)容包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)總體概述、通信協(xié)議(如低功耗、低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.15.4等)、支撐技術(shù)(如同步、定位、部署等)、智能信息處理及應(yīng)用的軟硬件平臺(tái)、傳感數(shù)據(jù)應(yīng)用等。與傳統(tǒng)的“傳感與檢測(cè)”課程及無(wú)線通信類課程僅從單一問(wèn)題視角展開(kāi)講授不同，“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”是一門(mén)特色交叉學(xué)科課程，是檢測(cè)、通信和網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容的結(jié)合，學(xué)好并靈活應(yīng)用該課程知識(shí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力有一定意義。

　　1.2 傳統(tǒng)教學(xué)特點(diǎn)

　　目前，課程的傳統(tǒng)教學(xué)中，存在授課內(nèi)容更新緩慢與學(xué)生對(duì)新知識(shí)獲取需求迫切之間的矛盾，以及信息技術(shù)快速發(fā)展與授課方式單一之間的矛盾，尤其是對(duì)信息技術(shù)類課程而言，還需要克服傳統(tǒng)教學(xué)存在的其他問(wèn)題，具體體現(xiàn)在如下4個(gè)方面。

　　(1)教學(xué)大綱相對(duì)固化，教學(xué)內(nèi)容更新緩慢。傳統(tǒng)教學(xué)中，基本以教材和教學(xué)大綱為主要內(nèi)容，受限于教材出版時(shí)間等，教學(xué)內(nèi)容長(zhǎng)期得不到更新，學(xué)生容易失去學(xué)習(xí)興趣。

　　(2)重知識(shí)講解、輕知識(shí)探究。在傳統(tǒng)授課過(guò)程中，注重基本概念、基本方法和工具的講解，不強(qiáng)調(diào)探索過(guò)程的訓(xùn)練。這種教學(xué)方式可能會(huì)把學(xué)生培養(yǎng)成“習(xí)題專家”，但學(xué)生不懂得如何運(yùn)用基本理論和基本方法去探索未知的科學(xué)問(wèn)題，也無(wú)法完成相應(yīng)的工程應(yīng)用。

　　(3)教學(xué)與科研相脫節(jié)，未能實(shí)現(xiàn)教研相長(zhǎng)。教學(xué)中缺少實(shí)際應(yīng)用案例，會(huì)使學(xué)生無(wú)法在短期內(nèi)消化和理解這些基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)感到焦慮，進(jìn)而消極怠學(xué)。

　　(4)教學(xué)手段單一、缺乏師生互動(dòng)。傳統(tǒng)教學(xué)中，知識(shí)是單向傳授的，學(xué)生并沒(méi)有太多反饋，“師動(dòng)而生不動(dòng)”，難以形成閉環(huán)互動(dòng)。加之教學(xué)內(nèi)容包含大量公式推導(dǎo)，內(nèi)容相對(duì)枯燥，容易使學(xué)生失去獲取知識(shí)的興趣。針對(duì)上述問(wèn)題，同時(shí)考慮到后續(xù)課程的特點(diǎn)，筆者從教學(xué)內(nèi)容、參考材料、教學(xué)的方式方法和教研相輔相長(zhǎng)等角度進(jìn)行創(chuàng)新，將新的研究成果文獻(xiàn)作為教學(xué)資源、結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的研究案例，以翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，激發(fā)學(xué)生的求知欲，把學(xué)生接受知識(shí)的過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)樗季S和能力的提升過(guò)程。

　　2 翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)目的

　　2.1 授課內(nèi)容

　　在選擇進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的內(nèi)容時(shí)，筆者主要考慮了以下4點(diǎn)：①知識(shí)足夠新穎，能讓學(xué)生耳目一新，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣;②內(nèi)容難度適中，既能讓學(xué)生生動(dòng)講解，又具有一定的挑戰(zhàn)性;③問(wèn)題結(jié)合實(shí)際，注重基于現(xiàn)實(shí)的案例，可采用基于教師科研的問(wèn)題來(lái)充實(shí)課堂教學(xué)，把學(xué)科知識(shí)還原為生活和工作知識(shí);④采用英文課件講解，鼓勵(lì)學(xué)生用英語(yǔ)溝通交流，為開(kāi)闊學(xué)生的國(guó)際視野打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中結(jié)合具體案例開(kāi)展教學(xué)。以基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用為例，讓學(xué)生思考杭州市龍井茶葉生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)問(wèn)題。

　　如基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的茶葉生長(zhǎng)過(guò)程監(jiān)測(cè)應(yīng)用，需要考慮傳感器的選型、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)、通信協(xié)議和組網(wǎng)等問(wèn)題。教學(xué)中，由學(xué)生講解應(yīng)用場(chǎng)景涉及的背景調(diào)研、關(guān)鍵問(wèn)題提取、系統(tǒng)原型搭建、實(shí)施的可行性等教學(xué)點(diǎn)。學(xué)生于課前通過(guò)閱讀教材、上網(wǎng)搜索文獻(xiàn)，學(xué)懂、弄通、扎實(shí)掌握課程內(nèi)容，將學(xué)習(xí)前置，并將針對(duì)問(wèn)題的思考帶到課堂中。

　　2.2 教學(xué)目的

　　通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂解決傳統(tǒng)教學(xué)中的上述問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)以下4個(gè)目的：①教學(xué)相長(zhǎng)：轉(zhuǎn)變過(guò)去純粹的教與學(xué)的關(guān)系，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓教師的教更有的放矢。達(dá)到“學(xué)因教而日進(jìn)，教因?qū)W而益深”的層次。②教研相長(zhǎng)：教學(xué)中為學(xué)生講授課程相關(guān)的前沿研究成果要點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)思考教學(xué)問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)研究，使教學(xué)與科研緊密結(jié)合。③注重形式上的“翻”：筆者在教學(xué)中從講授式和灌輸式中跳出來(lái)，重視學(xué)生的主體地位，以學(xué)定教，變教為導(dǎo)，激活學(xué)生學(xué)習(xí)的主體意識(shí)，提高學(xué)生在教學(xué)中的參與度。④注重理念上的“轉(zhuǎn)”：教師從居高臨下的權(quán)威式授課轉(zhuǎn)變?yōu)榕c學(xué)生平等的討論，本質(zhì)上是一種啟發(fā)式教學(xué)的回歸，最終創(chuàng)設(shè)一種富有活 力、靈活創(chuàng)新的新型教學(xué)形態(tài)。

　　3 翻轉(zhuǎn)課堂的具體形式

　　3.1 呈現(xiàn)方式

　　翻轉(zhuǎn)課堂按照教學(xué)內(nèi)容來(lái)分，主要有兩種方式：①按照教學(xué)內(nèi)容的順序，選擇部分重要的教學(xué)點(diǎn)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué);②聚焦其中某一內(nèi)容，讓學(xué)生自由發(fā)揮想象，進(jìn)行充分討論。筆者在教學(xué)實(shí)踐中主要采用了第2種方式，聚焦無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用，以如何對(duì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析應(yīng)用為例，開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。具體授課過(guò)程包括：學(xué)生通過(guò)課前自學(xué)，分析相關(guān)數(shù)據(jù)涉及的問(wèn)題來(lái)源(數(shù)據(jù)應(yīng)用)，查閱相關(guān)研究資料(課前調(diào)研);課堂展示，學(xué)生把準(zhǔn)備好的PPT向教師和其他學(xué)生進(jìn)行講解，介紹數(shù)據(jù)集的來(lái)龍去脈;課堂討論;分析總結(jié)，課后形成大作業(yè)。學(xué)生在反復(fù)接觸、自主思考、共同討論和多次練習(xí)中，做到將知識(shí)融會(huì)貫通，真正掌握所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也是從學(xué)習(xí)、理解、鞏固到應(yīng)用的漸進(jìn)過(guò)程。

　　內(nèi)容涵蓋了應(yīng)用場(chǎng)景、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、智能數(shù)據(jù)分析。智能數(shù)據(jù)分析是在整個(gè)應(yīng)用中最為重要的工作，也是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面向應(yīng)用解決問(wèn)題的一項(xiàng)重要支撐技術(shù)，因此選擇這一內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，對(duì)于學(xué)生理解問(wèn)題本質(zhì)，深入探索解決方法，掌握重要內(nèi)容具有一定意義。教學(xué)時(shí)，提前對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每次由2名學(xué)生準(zhǔn)備展示內(nèi)容，利用前期調(diào)研和對(duì)內(nèi)容的理解，進(jìn)行20～25分鐘的課堂展示，討論環(huán)節(jié)主要由教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)言，如對(duì)已有傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)景進(jìn)行剖析，或者探討數(shù)據(jù)應(yīng)用的不同視角，最后由教師總結(jié)課程內(nèi)容。

　　3.2 翻轉(zhuǎn)課堂的分析與討論

　　課堂上，學(xué)生展示分析和教師引導(dǎo)討論是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，要求學(xué)生提前準(zhǔn)備好內(nèi)容，通過(guò)展示分析得出結(jié)果;同時(shí)，鼓勵(lì)其他學(xué)生針對(duì)展示過(guò)程及內(nèi)容提出疑惑并展開(kāi)討論，進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解。以2013年杭州市共享單車(chē)的數(shù)據(jù)集為例。教學(xué)點(diǎn)是讓學(xué)生探討如何發(fā)揮數(shù)據(jù)智能的作用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。學(xué)生的展示題目包括杭州公共自行車(chē)車(chē)輛狀態(tài)評(píng)估、杭州公共自行車(chē)借/還需求、公共自行車(chē)流水?dāng)?shù)據(jù)分析、基于自行車(chē)終端交易流水?dāng)?shù)據(jù)判斷車(chē)損、公共自行車(chē)終端交易流水?dāng)?shù)據(jù)分析、城市公共自行車(chē)項(xiàng)目數(shù)據(jù)集分析、原處還車(chē)的數(shù)據(jù)分析報(bào)告、杭州公共自行車(chē)數(shù)據(jù)初探，部分學(xué)生的課堂展示內(nèi)容如圖5所示，這些題目從不同角度分析了給定的共享單車(chē)數(shù)據(jù)。

　　通過(guò)課堂參與、引導(dǎo)、啟發(fā)和討論等方法，結(jié)合教學(xué)過(guò)程中的信息傳遞途徑、增強(qiáng)教學(xué)等實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的充分互動(dòng)。通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂，增強(qiáng)了課堂的吸引力和感染力，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、分析解決問(wèn)題的能力。

　　4 前沿技術(shù)類課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的特色

　　“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)從實(shí)際需求出發(fā)，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的形式，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)課程知識(shí)的深度掌握和廣泛應(yīng)用，教學(xué)中體現(xiàn)出如下4點(diǎn)特色。

　　(1)自主性。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的智能數(shù)據(jù)分析是國(guó)際前沿學(xué)術(shù)方向。為開(kāi)展智能數(shù)據(jù)分析，學(xué)生需要合作調(diào)研相關(guān)背景，消化傳感器和數(shù)據(jù)分析的相關(guān)知識(shí)，自主完成PPT展示并能熟練講述。因此，學(xué)生需要預(yù)演多次，在過(guò)程中學(xué)生深刻理解了“臺(tái)上一分鐘、臺(tái)下十年功”，既強(qiáng)化了課堂知識(shí)，又開(kāi)闊了自身視野。

　　(2)互動(dòng)性。學(xué)生在展示“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程的數(shù)據(jù)智能應(yīng)用時(shí)，除了教師可以點(diǎn)評(píng)、引導(dǎo)和參與討論，其他學(xué)生亦可以參與互動(dòng)。這對(duì)進(jìn)行展示的學(xué)生來(lái)說(shuō)是個(gè)挑戰(zhàn)，學(xué)生需要事先考慮諸多潛在提問(wèn)，并在課前進(jìn)行大量文獻(xiàn)調(diào)研。

　　(3)開(kāi)放性。對(duì)于選定進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的教學(xué)點(diǎn)，其講授內(nèi)容和呈現(xiàn)方式可以不拘泥于某種固定形式。學(xué)生在展示時(shí)可以從任何一個(gè)合理的角度進(jìn)行講解，教師主要關(guān)注學(xué)生的講述邏輯是否正確、思維是否縝密、解決問(wèn)題的思路是否具有創(chuàng)造性。

　　(4)探索性。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)怎么用、解決什么問(wèn)題，也是目前較為前沿的學(xué)術(shù)研究方向。因此，筆者在教學(xué)中鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度探索。借助翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革形成比較自由的學(xué)術(shù)討論模式，引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)習(xí)和研究結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和創(chuàng)新精神。這種在教學(xué)中啟發(fā)學(xué)生研究，學(xué)生在研究中學(xué)習(xí)知識(shí)和方法的教學(xué)活動(dòng)，取得了很好的效果，深受學(xué)生歡迎。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)中，筆者采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了探討。通過(guò)引入實(shí)際科研問(wèn)題，結(jié)合課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、查閱文獻(xiàn)、調(diào)研探索，給出解決問(wèn)題的思路和方案，使學(xué)生獲得一定程度的成就感，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與熱情。通過(guò)課堂展示和討論，進(jìn)一步幫助學(xué)生探索解決問(wèn)題的思路，引導(dǎo)其將積極性與獲得感轉(zhuǎn)化為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的動(dòng)力，進(jìn)而形成教學(xué)相長(zhǎng)的良性循環(huán)。使學(xué)生可以在課外繼續(xù)探討教學(xué)內(nèi)容中的開(kāi)放問(wèn)題，參加教師正在進(jìn)行的研究工作，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目或者畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)性研究，從而提升翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的價(jià)值與意義。教師可通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果的反饋積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分析并改進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題，進(jìn)而提升教學(xué)能力，推動(dòng)課程教學(xué)改革。教師需要仔細(xì)觀察翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)不同學(xué)生的教學(xué)效果，“教”和“學(xué)”是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，即便是翻轉(zhuǎn)課堂，仍要因人而異，因材施教。

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　　作者：陳積明1，程 鵬1，賀詩(shī)波1，史治國(guó)2

篇(2)

　　摘要：根據(jù)“工程教育認(rèn)證”“新工科建設(shè)”和“思政教育”等政策導(dǎo)向，考慮高校物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)傳感器課程教學(xué)中普遍存在的內(nèi)容枯燥、實(shí)用性差等問(wèn)題，對(duì)傳感器課程的教學(xué)改革進(jìn)行了初步探索。一方面，明確了“新工科建設(shè)”和“工程教育認(rèn)證”背景下的學(xué)習(xí)目標(biāo)，探討了加強(qiáng)思政教育和工程德育的必要性和具體方法;另一方面，討論了將傳感器與相關(guān)電子信息類課程融合形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)以及注重與傳感器相關(guān)的學(xué)科競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)引導(dǎo)的意義和實(shí)施思路。上述措施既能很好地契合國(guó)家教育政策的最新導(dǎo)向，又能站在學(xué)生角度摒除繁冗枯燥且意義較小的傳統(tǒng)講授內(nèi)容，增加大量實(shí)用內(nèi)容，使學(xué)生在課堂中收獲更多，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：傳感器;思政教育;工程德育;知識(shí)網(wǎng)絡(luò);學(xué)科競(jìng)賽;畢業(yè)設(shè)計(jì);就業(yè)引導(dǎo)

　　0引言

　　傳感器是物聯(lián)網(wǎng)工程、電氣工程及其自動(dòng)化等電子信息類專業(yè)的核心課程。近年來(lái)，“工程教育認(rèn)證”“新工科建設(shè)”和“思政教育”成為我國(guó)高等教育發(fā)展和改革的新方向[1-2]，不僅需要注重對(duì)電子信息類專業(yè)學(xué)生的工程意識(shí)、創(chuàng)新精神、實(shí)際動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，還要求學(xué)生具備正確的價(jià)值觀、工程道德和法律意識(shí)[3-4]，這無(wú)疑對(duì)傳感器等電子信息類專業(yè)課程的教學(xué)提出了更新、更高的要求。因此，有必要對(duì)傳感器的課堂教學(xué)改革開(kāi)展新的探索。

　　1傳感器課堂教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

　　作為現(xiàn)代信息系統(tǒng)的源頭，傳感器主要用于各類信息的獲取。目前，傳感器已被我國(guó)以及美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家視為與科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全密切相關(guān)的重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)，發(fā)展速度非常快，相關(guān)的新技術(shù)、新材料和新應(yīng)用也層出不窮[5]。傳感器的測(cè)量對(duì)象范圍很廣，包括力學(xué)量、光學(xué)量、電學(xué)量、熱工量和化工量等，涉及學(xué)科領(lǐng)域眾多，內(nèi)容繁雜且彼此間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)[6]。

　　在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過(guò)程中，講授內(nèi)容集中于各種傳感器的測(cè)量原理、制造材料、結(jié)構(gòu)特征、計(jì)算公式推導(dǎo)、測(cè)量電路分析、經(jīng)典應(yīng)用介紹以及誤差原因分析與補(bǔ)償措施等，不僅涉及抽象的物理、化學(xué)理論分析和數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，還包括大量的孤立知識(shí)點(diǎn)。繁冗枯燥的課程內(nèi)容對(duì)學(xué)生的理解和記憶都是很大的負(fù)擔(dān)，容易引起反感情緒，壓抑課堂氣氛，學(xué)生的實(shí)際收獲也不大。另外，傳感器的新技術(shù)、新應(yīng)用發(fā)展迅速，教材內(nèi)容更新明顯滯后， 課堂講授內(nèi)容與行業(yè)現(xiàn)實(shí)情況脫節(jié)嚴(yán)重，難以反映傳感器的最新發(fā)展和用人單位的實(shí)際需求，與在校期間的其他學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)術(shù)活動(dòng)的契合度也很低，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情普遍不高，學(xué)習(xí)積極性不能充分調(diào)動(dòng)，難以獲得理想的教學(xué)效果。

　　2明確學(xué)習(xí)目標(biāo)及加強(qiáng)思政教育和工程德育的具體方法

　　2.1明確相關(guān)政策背景下的學(xué)習(xí)目標(biāo)

　　在“新工科建設(shè)”和“工程教育認(rèn)證”背景下，不僅要求學(xué)生熟悉各種傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、測(cè)量電路和性能特點(diǎn)等理論知識(shí)，還要能夠合理選擇和熟練使用各種傳感器的代表性產(chǎn)品，具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力;能夠把握傳感器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，具備對(duì)傳感器新技術(shù)、新材料和新應(yīng)用的跟蹤、消化能力;還需要具備與傳感器相關(guān)的職業(yè)道德和法律意識(shí)，避免在傳感器的研發(fā)和使用過(guò)程中出現(xiàn)違反法律或社會(huì)公序良俗的情況發(fā)生。教師應(yīng)主動(dòng)將上述學(xué)習(xí)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為教學(xué)目標(biāo)，所有教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和實(shí)施都要緊密?chē)�繞上述目標(biāo)。

　　2.2加強(qiáng)思政教育

　　通過(guò)在課堂上融入思政元素，實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，促成從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變、從“學(xué)為小我”到“學(xué)為大我”的學(xué)術(shù)志向提升，使專業(yè)教育與思政教育相互促進(jìn)[7]。傳感器課程的思政教育，既可以從我國(guó)目前在該行業(yè)的困境和風(fēng)險(xiǎn)角度切入，也可以從我國(guó)傳感器行業(yè)的歷史發(fā)展機(jī)遇和業(yè)已取得的多項(xiàng)突破談起。例如，介紹目前我國(guó)傳感器的制造工藝、制造設(shè)備、設(shè)計(jì)軟件、研發(fā)投入、應(yīng)用水平與世界先進(jìn)水平之間的差距以及大部分高端傳感器市場(chǎng)仍被國(guó)外占據(jù)的現(xiàn)狀，存在大量利潤(rùn)流向國(guó)外和少量關(guān)鍵領(lǐng)域隨時(shí)可能被卡脖子的問(wèn)題。

　　也可以向?qū)W生說(shuō)明國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)大量綱領(lǐng)性文件和優(yōu)惠政策，正在大力推進(jìn)先進(jìn)傳感器行業(yè)的發(fā)展;介紹國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的傳感器企業(yè)，如歌爾聲學(xué)、大華股份、華天科技等，以及傳感器產(chǎn)品在各型號(hào)衛(wèi)星、火箭運(yùn)載工具和地面測(cè)控設(shè)備的航天電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[8]。目前，我國(guó)傳感器行業(yè)是挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的，應(yīng)該讓學(xué)生感受到國(guó)家科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，激發(fā)民族自豪感，鼓勵(lì)學(xué)生弘揚(yáng)科學(xué)報(bào)國(guó)的光榮傳統(tǒng)，把個(gè)人理想自覺(jué)融入國(guó)家發(fā)展偉業(yè)，積極投身到我國(guó)先進(jìn)傳感器行業(yè)的發(fā)展建設(shè)中。

　　2.3加強(qiáng)工程德育

　　工程德育是用工程、系統(tǒng)和理論的方法進(jìn)行工程師的道德教育，符合理工科學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、認(rèn)知方式、成長(zhǎng)規(guī)律和現(xiàn)實(shí)需求，是高校思政教育的必要延伸，也是堅(jiān)持社會(huì)主義辦學(xué)方向、辦好讓人們滿意的教育的根本要求[9]。教師可結(jié)合案例教學(xué)法，就傳感器在研發(fā)和使用過(guò)程中可能涉及的道德、法律和倫理問(wèn)題對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程德育。

　　例如：智能手機(jī)APP可在用戶不知情且無(wú)須系統(tǒng)授權(quán)的情況下，利用手機(jī)內(nèi)置的加速度傳感器采集揚(yáng)聲器所發(fā)出聲音的振動(dòng)信號(hào)，竊聽(tīng)用戶語(yǔ)音;基于圖像傳感器的各類隱藏式針孔攝像頭大量被用于偷拍，嚴(yán)重侵犯了人們的隱私，毒化了社會(huì)風(fēng)氣;基于多種傳感器獲取的個(gè)人過(guò)往行為數(shù)據(jù)，可能被用于預(yù)測(cè)個(gè)人未來(lái)的犯罪行為和概率，預(yù)測(cè)結(jié)果能否作為對(duì)其提前采取強(qiáng)制措施的依據(jù)，引發(fā)了激烈的法律和倫理討論;使用內(nèi)設(shè)新型傳感器的腦機(jī)連接產(chǎn)品正在逐漸變成現(xiàn)實(shí)，在造福殘障人士的同時(shí)，也引發(fā)了人們對(duì)可能產(chǎn)生的隱私泄露、沖動(dòng)犯罪和電子毒品等問(wèn)題的廣泛擔(dān)憂[10-11]。對(duì)上述真實(shí)案例的課堂講解和分組討論，有助于引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)科技倫理、生命倫理等問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生的法律意識(shí)、倫理意識(shí)、人文情懷和社會(huì)責(zé)任感。

　　3注重知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的融合以及實(shí)用性學(xué)習(xí)和就業(yè)引導(dǎo)

　　針對(duì)第1章中提到的傳感器課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題，教師在講解清楚傳感器的測(cè)量原理和工作特性等關(guān)鍵內(nèi)容的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)濾除學(xué)生普遍容易感到枯燥、晦澀的內(nèi)容，減輕學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，并利用節(jié)省出的課堂時(shí)間和精力，結(jié)合案例教學(xué)法，通過(guò)以下三個(gè)方面全方位改善教學(xué)質(zhì)量。

　　3.1與電子信息類相關(guān)課程融合形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

　　傳感器與電路基礎(chǔ)、單片機(jī)、嵌入式和射頻識(shí)別等其他電子信息類課程聯(lián)系緊密，既存在大量交叉重疊的知識(shí)點(diǎn)，相互之間也是一種“你中有我，我中有你”的共存關(guān)系。例如，傳感器既可作為其他課程中系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，也可利用其他課程中的組件設(shè)計(jì)和搭建多功能傳感器系統(tǒng)。為培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)整合與綜合分析能力，教師可在課堂教學(xué)過(guò)程中將傳感器與相關(guān)電子信息類課程進(jìn)行有機(jī)融合，深入挖掘和分析傳感器與相關(guān)課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成一個(gè)互聯(lián)、互通的有機(jī)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

　　例如：從單片機(jī)、嵌入式、射頻識(shí)別或無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等電子信息類課程的角度，分析傳感器在其他課程體系中的定位，介紹傳感器在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)、射頻識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)以及其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中的接口關(guān)系和應(yīng)用流程，總結(jié)傳感器在電子信息類課程中的共性知識(shí)和通用方法。

　　反過(guò)來(lái)，也可以分析單片機(jī)、嵌入式、通信原理等相關(guān)課程在傳感器課程體系和應(yīng)用系統(tǒng)中的定位和常用方法。通過(guò)將傳感器與電子信息類相關(guān)課程進(jìn)行有機(jī)關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生將其在多門(mén)課程中獲取的孤立知識(shí)簇融合成一張完整、有序的知識(shí)網(wǎng)，提升學(xué)科交叉應(yīng)用能力。

　　3.2介紹傳感器在學(xué)科競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　由于傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的抽象和與現(xiàn)實(shí)生活的脫節(jié)，導(dǎo)致傳感器課程在大多數(shù)學(xué)生心目中的價(jià)值僅在于獲取對(duì)應(yīng)學(xué)分，缺乏其他現(xiàn)實(shí)意義。事實(shí)上，對(duì)于電子信息類專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，在校期間參加的學(xué)科競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都會(huì)涉及大量的傳感器應(yīng)用，但大多數(shù)學(xué)生不具備在傳感器課程與競(jìng)賽、畢設(shè)之間自主建立有效聯(lián)系的意識(shí)和能力，教師在傳統(tǒng)課堂教學(xué)活動(dòng)中往往也缺乏這方面的專項(xiàng)引導(dǎo)。

　　為改變上述狀況，使學(xué)生真正體會(huì)到傳感器課程的重要性和實(shí)用性，教師應(yīng)結(jié)合案例教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生了解不同傳感器在競(jìng)賽和畢設(shè)中的定位和常見(jiàn)用法。以基于單片機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)為例，多數(shù)以單片機(jī)為邏輯控制核心，利用不同傳感器獲取各類感興趣信息，并將獲取的信息通過(guò)有線或無(wú)線通信的方式傳遞給單片機(jī)，結(jié)合人機(jī)交互指令或參數(shù)設(shè)置，由單片機(jī)分析和處理接收到的信息，做出相應(yīng)的決策，然后把結(jié)果信息顯示到屏幕上，同時(shí)控制和驅(qū)動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動(dòng)作。

　　例如：在基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，可以選擇利用溫濕度傳感器、有害氣體傳感器和可燃?xì)怏w傳感器獲取室內(nèi)的相應(yīng)信息，并將檢測(cè)結(jié)果在一塊屏幕上集中顯示;如果單片機(jī)判斷測(cè)得的溫濕度超過(guò)設(shè)定閾值，可利用WiFi或藍(lán)牙遠(yuǎn)程自動(dòng)打開(kāi)空調(diào)或關(guān)閉窗戶;如果檢測(cè)到濃度較高的有害氣體或可燃?xì)怏w，可立即進(jìn)行聲光報(bào)警，自動(dòng)打開(kāi)窗戶并開(kāi)啟排氣扇。

　　這樣的課堂教學(xué)內(nèi)容和形式更貼近學(xué)生的真實(shí)需求和認(rèn)知規(guī)律，不僅對(duì)今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)有所幫助，還能提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性。由于傳統(tǒng)課堂教學(xué)側(cè)重于講授各種傳感器的測(cè)量原理和特性參數(shù)，忽視了對(duì)市場(chǎng)上代表性傳感器產(chǎn)品的介紹，導(dǎo)致學(xué)生不清楚在具體應(yīng)用中該如何選擇和使用傳感器。因此，教師有必要就各種傳感器的代表性產(chǎn)品向?qū)W生多做介紹，包括傳感器的型號(hào)、外形、售價(jià)、主要引腳及其與單片機(jī)等的連接、調(diào)試方法和典型應(yīng)用案例，幫助學(xué)生在今后的競(jìng)賽、畢設(shè)和工作中快速上手各類型傳感器。

　　3.3開(kāi)展傳感器方向的就業(yè)引導(dǎo)

　　畢業(yè)后的就業(yè)崗位、待遇及發(fā)展前景是學(xué)生都非常關(guān)注的話題。傳感器作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)應(yīng)的工作機(jī)會(huì)多集中在大城市的高科技園區(qū)，有大量高薪崗位，行業(yè)發(fā)展前景也十分廣闊，對(duì)電子信息類專業(yè)畢業(yè)生具有較大的吸引力。學(xué)生在校期間，普遍對(duì)就業(yè)市場(chǎng)和傳感器相關(guān)崗位的認(rèn)知程度不足，教師可搜集和整理校招、招聘網(wǎng)站等多方渠道中與傳感器有關(guān)的就業(yè)崗位及待遇信息，開(kāi)展就業(yè)指導(dǎo)，為學(xué)生分析用人單位對(duì)各類型傳感器崗位的具體需求，展望傳感器行業(yè)的就業(yè)動(dòng)態(tài)和發(fā)展前景，吸引學(xué)生的興趣，提高學(xué)習(xí)積極性。教師還應(yīng)結(jié)合典型工程案例，引導(dǎo)學(xué)生了解教材中很少體現(xiàn)的常見(jiàn)工程問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生必要的工程意識(shí)，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　例如，在課程實(shí)驗(yàn)或畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，傳感器通常可以直接使用，且無(wú)須考慮成本、美觀度、性能和周?chē)�環(huán)境因素的干擾，只需實(shí)現(xiàn)其基本功能即可。而在實(shí)際工程項(xiàng)目中，傳感器首先需要經(jīng)過(guò)封裝、標(biāo)定等流程，轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟ㄝ敵鲋剖降臉?biāo)準(zhǔn)元件，才能用于搭建實(shí)際工程系統(tǒng);使用過(guò)程中也必須關(guān)注性價(jià)比、體積、功耗以及環(huán)境等復(fù)雜因素。例如，在使用光電傳感器根據(jù)透光率的變化檢測(cè)管道內(nèi)水體化學(xué)成 分的過(guò)程中更需要關(guān)注的實(shí)際工程問(wèn)題是：如何去除管道中油污對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響;對(duì)于玩具廠商來(lái)說(shuō)，在玩具設(shè)計(jì)過(guò)程中傳感器的成本、體積和功耗可能比其性能高低更重要。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　本文中的傳感器課堂教學(xué)改革措施，一方面有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)報(bào)國(guó)情懷、工程職業(yè)道德和法律意識(shí)，塑造符合“新工科建設(shè)”和“工程教育認(rèn)證”要求的人才;另一方面可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)好傳感器知識(shí)對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽和職業(yè)生涯都具有現(xiàn)實(shí)助益，可能的多重回報(bào)將極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而改善教學(xué)效果，并使學(xué)生真正從課堂受益。近年來(lái)，在所在高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程中對(duì)教學(xué)改革措施進(jìn)行小范圍試行，已取得初步成效，學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)積極性比往年有明顯改善，綜合考核成績(jī)也有所提升。下一步需要結(jié)合國(guó)家政策導(dǎo)向、傳感器行業(yè)的最新發(fā)展和學(xué)生的反饋信息改進(jìn)和細(xì)化上述教改措施，持續(xù)提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

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　　作者：袁博