一、引言
《传感器技术应用》课程是电子信息、机电、自动化控制类专业的一门主干课程;课程的主要任务是培养学生在传感技术方面具备较为实用的理论基础, 了解常用传感器的结构、原理、特性和应用, 使学生获得选用、使用传感器的基本技能, 能够解决实际工程中的测量问题。该课程涉及到物理学、化学、测试计量学、电子学、计算机和自动控制等众多学科, 同时课程的理论和实践性都较强。为了能更好的完成课程的教学任务, 很多人对该课程的教学与改革进行了很多有益的尝试。文献[1]对课程的考核方式进行了改革, 引入了大作业形式加强平时考核, 同时设计了课程网站便于学生课后复习和自学使用。文献[2]提出了根据职业岗位技能来选取教学内容, 同时采用了项目化的课程教学设计。随着微课应用越来越广泛, 《传感器技术应用》课程在微课教学与改革方面的研究也越来越多。文献[3]介绍了微课在《传感器与检测技术》的课前预习、新课引入、课后复习反思及实践教学环节中发挥的作用;文献[4]介绍了《传感器与自动检测技术》课程的微课设计开发与教学模式的实施。但是在《传感器技术应用》课程中, 微课在课堂教学中应用的方法和效果的分析研究的不多。鉴于此, 本文着重研究了《传感器技术应用》课程的微课的课堂教学改革与实践。
二、《传感器技术应用》微课项目化教学内容设计
《传感器技术应用》微课项目化教学内容设计分成6个项目, 共12个微课项目[5]。
三、《传感器技术应用》课程的微课课堂教学实践
(一) 饮水机温控指示电路的微课课堂教学
在微课1实验中, 事先告知学生NCT热敏电阻的温度与阻值的特性, 然后让学生对NCT热敏电阻进行加热, 加热源可以采用电烙铁或者其他加热设备, 通过万用表对NCT热敏电阻的阻值变化进行记录。
一般记录三组数据, 低温, 中温和高温, 然后绘制相应曲线, 最后再讲解图1中的曲线。在教学设计中, 采用的方法是让学生先实践后理论。
此外通过对比不同组的测量数据, 还可以发现热敏电阻一致性较差。该项目中微课的主要内容是介绍NCT热敏电阻与加热源的测试过程以及电阻值的变化。
通过微视频或者微课的教学, 可以让学生直观的了解NCT热敏电阻工作特性测试过程、方法以及温度与阻值的特性。
在微课2实验中, 主要测量NTC热敏电阻在温度变化过程中 (加热、保温) 驱动三极管基极的工作电压, 观察的三极管的导通与截止状态, 继电器的吸合与释放, 同时观察LED在不同状态下的工作指示。
该项目中微课的记录了整个过程, 让学生直观的了解到NTC热敏电阻随着温度的变化使得三极管导通与截止以及继电器的吸合与释放, 同时观察了在不同工作状态 (加热或保温) 下的LED指示。
(二) 磁性产品计数器的微课课堂教学
在微课3实验中, 通过Flash动画来演示霍尔效应即运动电荷受到洛仑磁力的作用产生霍尔电势, 然后讲解霍尔传感器3144工作原理, 通过搭建的霍尔传感器3144开关电路验证其开关特性。
通过Flash动画和实际电路的测试, 加深了学生对霍尔效应以及霍尔传感器3144工作原理的理解。
在微课4实验中, 通过屏幕录屏方式设计的微课, 详细讲解了磁性产品计数器的程序编写的整个过程以及在Proteus中进行的仿真测试。
对于高职学生来说, 程序的编写是一个弱项, 通过录屏方式设计的微课, 学生可以非常方便地进行课后的复习。
(三) 红外线防盗报警器的微课课堂教学
在微课5实验中, 通过数字万用表的二极管档测量光敏三极管的光照特性, 光照越强, 光敏三极管导通程度增加, 测得的发射极和集电极的导通电压越小。
通过微课或者微视频的教学, 学生能非常方便的了解到光敏三极管的光照特性, 同时可以判断出它的发射极和集电极。
在微课6实验中, 有许多关键点的信号需要测试, 如光敏三极管的发射极、CD4011的输出脚和做充放电用的电解电容两端等。
对于报警时电容的充放电过程, 大部分学生不太容易搞懂。
这里将电容充放电过程做成微视频, 学生可以直接观察到报警时, 电容是如何进行充电的以及报警结束时, 电容是如何快速放电的。通过微视频的方式有效解决了学生理解上的困难。
(四) 声光控路灯的微课课堂教学
在微课7实验中, 通过PPT的形式讲解驻极体话筒的工作原理, 然后通过搭建的驻极体话筒采集电路对声音信号进行采集, 并通过数字示波器进行测量和观察。通过微视频或者微课的教学, 学生可以直接观察到声电转换的过程。
在微课8实验中, 也有许多关键点的信号需要测试, 如驻极体话筒的输出脚、耦合电容输出端、作为放大作用的三极管的集电极、光敏电阻一端、CD4011的输入和输出引脚以及电解电容的正负极等。
通过将这些关键信号点的测试过程做成微视频, 将大大减少该项目在理论教学上的难度, 便于学生较好的理解声光控路灯的工作原理和过程。
(五) 小型电动机转速测量器的微课课堂教学
在微课9实验中, 对于电机测速模块的电路进行手工描图操作, 然后绘制出整个电路原理图, 如图2所示, 从而分析出该模块的输入和输出等引脚, 最后通过数字示波器进行信号的测试。
这里将电机测速模块的电路描图和分析过程做成微视频, 有助于学生对模块化的传感器有进一步的了解。
同时通过模块输入和输出的分析, 提升学生电路分析的能力;另外通过数字示波器学生也能观察到传感器模块的输出波形, 通过实践提升理论知识的理解。在微课10的实验中, 对于微课的课堂实践的教学过程可以参考微课4的过程。
(六) 酒精浓度检测器的微课课堂教学
在微课11实验中, 对于酒精传感器MQ-3的引脚判断, 采用的是理论讲解与实际操作相结合的方式, 最后则通过微视频来呈现MQ-3引脚的测试和判断过程;另外让MQ-3在加热状态下, 通过酒精与MQ-3的接触, 可以测试出MQ-3的酒精浓度与阻值的关系, 从而完成酒精传感器MQ-3基本特性的测试。
通过微视频方式的呈现, 可以让学生更好的了解酒精传感器的测试方法和过程。
在微课12实验中, 由于LM3914芯片内部涉及到运放、比较器等, 对学生的理解会有一定的难度。
这里借助LM3914芯片的Datasheet进行讲解, 同时结合Proteus软件对酒精浓度检测器电路进行仿真。最后将讲解过程拍摄成微视频, 让学生可以事先进行预习, 同时课后还可以进行复习, 将有助于学生提高学习的效率。
四、总结
对《传感器技术应用》课程的关键的知识点、技能点以及难点, 引入了微课或微视频的教学方法, 并在课堂教学中加以实践应用, 有效解决了课堂教学中的重点和难点不易理解的问题。
在教师的示范教学方面, 学生也可以通过微课或微视频进行自主学习。此外微课或微视频也可以让学生进行课前预习、课后巩固复习等。
通过微课或微视频的课堂教学改革与实践, 该课程的主讲教师多次在学生“学评教”中, 被评为学生满意教师。
摘要：研究了《传感器技术应用》课程项目化教学方法中的微课的教学内容和方法, 并在课堂教学中加以实践应用。选取了传感器技术应用中的六个典型项目, 对每个项目中的关键知识和技能的重点与难点设计了相应的微课或微视频, 在教学过程中详细阐述了微课的使用方法。通过微课的课堂教学改革和实践, 大大提升了课程的实践教学效果。
关键词：传感器技术应用,微课,课堂教学,项目化
参考文献
[1] 任蕾, “传感器技术”课程教学改革探讨[J].大学教育, 2016 (1) :125-126.
[2] 韩宝如.高职《传感器技术与应用》课程项目化教学设计[J].高教学刊, 2015 (24) :41-42.
[3] 张齐, 华亮, 王胜锋, 邱爱兵.微课在传感器与检测技术教学中的应用[J].中国教育技术装备, 2014 (16) :119-120.
[4] 江玉才.传感器与自动检测技术课程“微课程”教学模式研究与实践[J].信息化建设, 2016 (4) :202.
[5] 葛海江.《传感器技术应用》项目化的微课程开发[J].教育教学论坛, 2015 (17) :249-250.