“新工科”背景下《传感器原理及应用》 教学改革探索与实践

黎万平

（武汉工商学院，湖北 武汉 430065）

为适应新一轮科技革命与产业升级、“中国制造2025”以及“互联网+”等国家战略，教育部积极推进“新工科”建设，以新技术、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，这对应用型本科工程教育提出了更高的要求，开展“新工科”的研究和实践，从而深化工程教育改革，推动“新工科”的建设与发展意义重大[1]。

近年来，各级教育部门以及各大高校均积极响应新工科建设号召，促进了传统电子信息工程专业、通信工程专业的转型升级，加快了机器人工程、物联网工程以及人工智能等典型新工科专业的申报建设。《传感器原理及应用》是以上专业群课程体系中的一门重要专业课程，通过课程的学习，使学生掌握常见传感器的原理、特性以及应用，熟悉典型应用系统中传感检测电路的应用和设计。课程内容涉及常见物理量如温度、湿度、光照以及压力等的检测的传感器，需要物理电学、磁学、数学以及计算机技术等多学科知识点，教学中各种传感器的物理或者化学效应，传感器结构等知识点教松散，学生在学习中普遍反映学习存在传感器部分理论抽象、传感器理论与实践应用联系不紧密等问题。因此，《传感器原理及应用》课程的教学改革亟待进行，以适应“新工科”时期应用型技术人才对传感器原理、新技术以及典型工程应用能力，培养适应”新工科”时期创新型应用型人才。

本文以武汉工商学院电子信息工程专业《传感器原理及应用》课程为例，介绍了课程教学内容改革、教学模式创新以及考核评级优化等方面的改革探索，并在教学实践中取得了良好的效果。

1 课程现状分析

课程开设于第5学期，总学时为32学时，按照传统的理论+实验的方式，理论学时占50%，实验学时占50%。传统的教学中理论教学采用讲授的方法，介绍电阻式、电容式、电感式、压电式、磁敏式以及光电式等各种传感器的工作原理、性能特点以及典型应用，知识点多而杂，填鸭式教学使得学生觉得学习起来枯燥且对相关的工作原理难以理解。实验中多设计的为验证性实验，学生通过验证性实验很难提高工程实践能力。

2 教学改革探索

1）优化教学内容。为改善课程内容松散的缺点，对教学内容的组织进行了改革探索，改革传统的理论+实验的组成方式，设计若干个项目对教学内容进行重构。在“新工科”的大背景下，基于项目化课程建设的教学方法旨在将课程理论与工厂实践有机结合，一方面有助于学生掌握理论知识，将理论和实践有机融合；另一方面可以通过做项目的方式促进学生之间的合作，提高学生的协作能力，团队意识，并为他们今后的职业生涯打下坚实的工作基础[2]。

每一个项目由知识链接、项目实施以及知识拓展三大部分组成。以智能大棚温湿度控制系统为例，知识链接部分主要介绍热电传感器原理、结构、特性以及典型应用；项目实施部分由学生根据智能大棚温湿度控制系统的控制要求，进行传感器的选型、电路设计以及程序设计，实现系统的控制要求；知识拓展部分介绍温湿度测量相关最新的传感器应用。项目化调整后，由项目引领、任务驱动，实际的应用场景激发了学生的学习兴趣，学生由被动学习到主动探究，极大地提高了学习效率。

在课程设计阶段采取跨学科课程设计。跨学科课程教学区别于传统单一课程独立授课，通过给学生介绍跨学科的专业知识来引导学生结合跨学科知识解决《传感器原理与应用》课程中所面临的问题。跨学科课程设计不仅扩展了学生的知识面，还启发他们的跨学科思维。在课程设计阶段鼓励学生开展传感器+医疗、传感器+农业以及传感器+汽车等交叉学科的设计，让学生能根据不同的测试环境进一步对材料学、力学以及生理学等学科进行了解学习，拓展学生的思维。

2）改革教学模式。依托超星泛雅学习通平台，开展线上线下混合式教学。这种线上线下混合式教学模式，使得课堂教学活动突破时间、空间的限制，从本质上改变传统教学活动中师生间的关系和课堂的整体架构，从而让学生达到“在生活中学习，在学习中生活”的理想学习状态[3]。

将教学过程分为课前、课中和课后三个大的阶段。课前阶段为学生自主学习阶段，学生通过超星学习通平台完成相应的学习任务以及检测,教师根据学生课前学习的情况，调整课中教学活动；课中教学环节对知识点进行梳理、解决教学难点并进行答疑；课后在超星学习通平台完成课后习题、拓展知识学习以及开展课后讨论。

3）丰富教学手段。教学中灵活运用板书、多媒体、仿真以及实物演示等教学手段，力求不断优化教学过程。比如在讲授各种传感器的工作原理的时候，经常会涉及教枯燥的定理、效应等知识点，为了提高学生的学习兴趣，降低学习的难度，可以借助多媒体技术以形象生动的动画形式展现给学生；在涉及传感器的应用的时候，可以借助web网络进行在线影视、网站资料的展现，让学生接触到最新的前沿知识；在项目实施阶段，可以借助实验演示让学生对系统有一个直观的认识，对部分不方便实验测量的传感器如煤气传感器，可以借助仿真技术进行系统开发。多种教学手段的有机结合，为有效的突破教学难点、突出教学重点，提高教学效果起到了重要作用。

4）改革考核评价。为了加强过程考核，避免学生出现“平时不努力，考前搞突击”。在本课程的改革探索中，对课程考核采取了平时加期末的全过程考核。平时成绩从学生考勤、随堂考核、项目完成情况以及项目报告等方面进行量化考核；期末考核采取课程设计的方式进行考核，要求学生自拟一个测试需求，自行完成一个设计方案并形成设计报告。通过对报告的格式规范、测试方案的设计与实现以及设计创新等方面进行成绩评定。可以对学生的资料收集整理、传感器原理以及应用、传感器工程实践以及文字表达等方面进行全面考核，特别强调学生的创新思维，对设计中有创新的同学给予最高10分的奖励分，估计同学们开展创新思维。

3 结束语

在“新工科”建设的大背景下，为了不断提高应用型人才的工程实践能力，对《传感器原理及应用》课程开展了改革探索，对教学内容进行了项目化优化，并开展跨学科课程设计、采用线上线下混合式教学模式改革，强化了理论与实践的联系；丰富了教学手段，提高了学生的学习积极性和学习效果；改革了考核评价方法，及时反馈学生学习情况，及时调整教学节奏，强化过程性考核，使考核更全面。通过教学改革实践，提高了学生的上课热情，加深学生对传感器的理论理解的同时，提高了学生传感器实际工程应用的能力，开阔了学生的眼界，促进了学生跨学科研究应用能力。