任务驱动下的高职《传感器与检测技术》课程教学改革探索

□王云兴 邹小金 黄海军

一、引言

2016年4月，工信部、国家发改委、财政部联合发布《机器人产业发展规划(2016～2020年)》，为“十三五”期间，我国机器人产业发展描绘了清晰的蓝图。特别是2017年3月5日，第十二届全国人民代表大会第五次会议在北京人民大会堂开幕，国务院总理李克强作政府工作报告，指出加快新材料、人工智能、第五代移动通信等技术研发和转化。物联网技术是人工智能、第五代移动通信中的关键领域，而传感器与相关检测技术又是物联网中的关键部分，所以《传感器与检测技术》这门课程的重要性不言而喻。该课程具有很强的综合性和实践性，是电子信息工程、通信工程、自动化、机械设计及其自动化等工科专业专业核心课程。

目前，高职院校的人才培养目标为“以能力培养为根本，注重素质教育，培养社会需要的高素质应用型、技能型人才”。而应用型、技能型人才的基本特征是理论基础知识够用，实践动手能力较强。对于高职院校毕业生，要求在相应的工作岗位上，会根据生产实际需要，恰当选择和使用性价比高的传感器，能够充分利用已有的元器件去解决生产实际问题，不必向产品研发人员一样去专门设计和发明相应传感器。所以，在《传感器与检测技术》这门课程教学中一定要注重理论联系实际，提前设计好恰当的任务，让学生在任务驱动下掌握工程实际中用到的各类传感器及相关检测技术。

二、任务驱动教学法的基本原则

以任务为主线，以学生为中心，以教师为主导。在课堂教学过程中，通过引导学生挑战一个个预先设计好的任务，像做游戏一样不知不觉中完成相关知识的学习与理解。在任务驱动教学法实施过程中，一定要注意每一个任务设计的趣味性、连贯性、合理性，以实现《传感器与检测技术》课程教学的最佳效果。

《传感器与检测技术》是注重实践操作与应用的一门课程，需要进行反复实验才能熟练掌握，通过采用任务驱动教学法，预先设计好一个个合理的母任务与子任务，把所学知识分解成一个个任务，让学生在完成任务、解决问题的过程中主动掌握各类传感器的具体应用。通过任务驱动教学法，不仅可以使学生很快达到教学目标所规定的要求，而且可以增强学生的自信心和学习《传感器与检测技术》课程的兴趣，并且能够大幅度提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

三、《传感器与检测技术》教学现状

(一)理论部分教学现状。目前，学院电子信息类专业人才培养方案中，《传感器与检测技术》理论部分教学计划中安排学时48个，选用的教材是徐科军主编的《传感器与检测技术》(第四版，电子工业出版社)。该教材从内容上可以分为各类传感器与相关检测技术两大部分，分别从相应传感器的工作原理、结构、主要特性、分类等角度来阐述，应用部分讲述偏少，内容缺乏创新，可操作行不强。教学方法大多采用教师PPT讲授为主，学生被动接受相关理论知识。通过学评教和期末考试成绩可以看出，教学效果较差，学生感觉该课程很枯燥乏味。

(二)实验部分教学现状。目前，在学院电子信息类专业人才培养方案中，《传感器与检测技术》实验部分教学计划中安排学时24个，采用的实验台为集成式的，各类相关传感器分模块分别固定封装在实验台内部。相关传感器模块分别为电阻式传感器模块、电容式传感器模块、自感式传感器模块、压电式传感器模块、热电式传感器模块、光电式传感器模块等。这些模块大多是将相关测量电路与传感器一起封装在实验台内部，不利于学生认识相关传感器及相关元器件，且大多数实验为验证性实验，相关实验操作步骤比较固定、简单，实验结果没有悬念、缺乏挑战性，不能激发学生学习积极性、主动性。

四、任务驱动下教学改革

传感器一般由敏感元件、转换元件、信号调理电路和辅助电源等组成，在人工智能、自动监控、移动通信中，最常见的物理参数有温度、湿度、浓度、位移、速度、加速度、压力、转速、气体、力矩、红外、流量、红外等，《传感器与检测技术》课程开课目的为学生通过本课程的学习，能够熟练应用相关传感器及辅助电路采集以上物理参数，并能够进行相关信号的转化、处理。所以，在该课程的教学改革中，要想办法激发学生的学习积极性、主动性，多设计一些与生产实际有关的具体任务，通过做任务来引导学生之间相互分工合作、查阅相关文献资料，自主设计、搭建实验平台，完成相关任务，培养学生的实践动手能力。

根据上述构思，结合学院实际情况，《传感器与检测技术》课程教学改革后分类别设计的具体任务有：一是温度检测。电热水壶的控制加热，豆浆机测量温度的过程，蔬菜大棚内温度监控系统的设计，智能家居监控系统温度信号的采集，电饭锅的工作原理，数字温度计的设计等；二是湿度监测。自动气象站系统湿度信号的采集，蔬菜大棚监控系统湿度信号的采集，自动灌溉系统的设计，智能家居监控系统湿度信号的采集，粮库监控系统湿度信号的采集；三是位移检测。汽车倒车雷达的设计，智能寻迹小车速度的测量，自动化生产线感知到位部分的设计，液位监测系统的设计等；四是压力检测。家用电子秤的设计与实现，冷却液或润滑油等流体的压力测量和监控，空气压缩机压力的监测，汽车闯红灯抓拍原理，汽车胎压监测系统的设计等；五是声光检测。声音的检测，话筒是如何工作的，可见光的检测，条形码扫描笔的设计与实现，二维码的生成与应用，产品计数器的设计，小夜灯识别白天、黑夜，自动抄表系统的设计，楼道灯如何识别白天与黑夜等；六是红外检测。智能小车的循轨，汽车夜视系统的设计，安防监控系统的设计，自动门的设计，红外遥控器的设计与实现，迎宾机器人设计与实现等；七是磁场检测。电子燃气表的测量，金属探测器的设计，无埙探伤仪的设计，电动自行车的测速，电磁炉的工作原理等；八是气体检测。酒精检测仪的设计，火灾报警系统的设计，有害气体报警系统的设计等；九是综合检测。自动气象站监控系统的设计，智能小区安防监控系统的设计，智能家居环境因子监控系统的设计，便携式人体健康指标检测系统的设计等。

通过这些生产、生活实际应用案例，分别提出一个个具体可行的子任务，让学生在相应任务驱动下自己组队设计、实现规定监控系统。学生在完成一个个任务的同时，不知不觉中掌握了各种传感器的使用方法，培养了团队协作和实践动手能力，提高了专业知识和专业技能。

五、结语

高职院校学生基础较差，思想容易开小差，但其好奇心强，喜欢实践操作，所以结合本课程的特点，分类别设计各种项目及具体操作任务，让学生在相应任务驱动下解决生产、生活实际问题。这样不仅能够彻底改变该课程教学中学生学习缺乏兴趣、教师“填鸭式”灌输知识的现状，而且还能使学生更好的掌握传感器和相关检测技术的应用技能。