基于OBE理念的传感器技术及应用课程教学改革探索论文

基于OBE理念的传感器技术及应用课程教学改革探索

张涛，陈燕

（郑州轻工业大学 计算机与通信工程学院， 河南 郑州）

摘 要： “传感器技术及应用”课程是物联网专业的一门专业必修课程。针对当前教学方式在培养学生创新能力与工程实践能力上存在不足，基于OBE理念，以产出为导向，明确培养目标，强化学生的实践应用能力，对“传感器技术及应用”课程的理论教学，实践教学与评价机制提出相应的改革方案，以提高教学质量，满足新时代对新工科的需要。

关键词： OBE；传感器；理论教学；评价机制

一 引言

“传感器技术及应用”课程是物联网专业学生必修的一门专业课。该课程涉及材料学、力学、光学、电磁学等多门学科，内容复杂、器件繁多、知识点相互交叉，是一门理论性、实践性、综合性很强的课 程 ^[1，2]。OBE（Outcome Based Education） 即 成 果导向教育，是新时代背景下新工科教育改革的发展方向^[3，4]，提倡反向设计，正向实施，强调教学设计和教学实施的目标是学生最终取得的学生成果。本文将OBE教育理念引入到“传感器”课程教学中，针对当前“传感器技术及应用”课程教学状况，基于OBE理念，结合企业需求，积极思维，探讨摸索出更加适合教育培养社会需求人才的教学模式，促进学生对该课程更加高效地学习，进一步培养学生的创新意识与工程实践能力，满足新时代对新工科建设的需要。

二 课程教学中存在的问题

“传感器技术及应用”课程主要介绍各类传感器的基本概念、工作原理、主要特性、测量方法及电路、典型应用等，传感器包括：电阻应变式传感器、电感式传感器、电容式传感器和压电式传感器、电磁式传感器、光电式传感器等^[5]。该课程教学中存在的主要问题有：（一）课堂教学中多以讲授枯燥难懂的传感器工作理论为主，加上“宣讲式教学”的枯燥乏味，另外，每一类传感器的工作原理虽然大不相同，但是教学过程和学习步骤非常相似，这样，学生被动地接受着所有的知识，因此，很难调动学生的学习积极性，更别提激发学生的主动收集解决相关问题的能力；（二）实验环节中，多以验证性实验为主，按照指导书描述的步骤做完各项实验观察效果，对传感器工作原理和性能参数进行测试和验证，这样，学生虽然能够加深对传感器的认知，却很难在实际应用场景下利用传感器来解决问题或者满足某种具体功能需求；（三）评价措施陈旧，传统模式多采用卷面成绩加上平时成绩的方式，虽然平时成绩中包括了实验成绩，但所占比重较少，致使学生对实践操作不够重视，觉得只要提交实验报告即可，这样，学生的动手能力未能得到有效的锻炼。

三 基于OBE理念的教学改革内容

OBE教育模式以学生为中心、以成果为导向、且持续改进，是一种教育范式的革新^[6]。在OBE教育系统中，教育者必须对学生毕业时应达到的能力及其水平有清楚的构想，然后寻求设计适宜的教育结构来保证学生达到这些预期目标。基于OBE理念的教学模式，在课程教学过程中需要思考四个问题：课程让学生取得的学习成果是什么？为什么要让学生取得这样的学习成果？如何有效地帮助学生取得这样的成果？如何知道学生已取得了这些学习成果。可以看出，OBE教育的核心目标是培养学生独立解决问题的能力。本文将OBE理念引入“传感器技术及应用”课程，从理论教学，实践教学与评价机制三个方面对该课程进行改革。

（一）基于OBE理念的理论教学改革

根据调查，学生在学习一门新课程时主要疑问是学习这门课程有什么用，某个知识点在这门课程中有什么作用，在日常生活中能解决什么问题？这个看似简单的问题在学生的学习过程中却产生着重要的影响，影响着学生的学习兴趣和学习动力。其实，这个问题也是OBE理念所要解决的问题，即课程让学生取得的学生成果是什么？为什么要让学生取得这样的学习成果。

根据OBE理念，在“传感器技术及应用”理论教学过程中，可先设定一定的应用背景，即建立一个情景模式，让学生了解即将介绍的知识在实际应用中有什么用，由此吸引学生，引起学生的学习兴趣；然后根据情景提出问题，由于情景一般是一些常见的情景，且大部分是学生亲身体验过或者接触过，因此学生更容易找到代入感，能很轻松地明白该情景应该有什么样的需求，应用某一类的传感器技术可以解决该需求，由此激发学生的学习动力，引导学生自主地探索和学习，发挥学生的主观能动性。

以我校物联网专业的“传感器技术及应用”课程为例。该课程的实践环节包括24个学时的实验和1周的课程设计。24学时的实验中，分配12个学时用于基础实验，学生借助实验指导书的在实验平台上逐步完成每一项基础实验，然后通过万用表和示波器观察电路输出信号，最终对这一原理传感器的检测效果得以验证，这样的实验可以辅助学生对基本理论的理解；剩下的12学时则用于综合实验，例如提供一套住所的户型图，要求学生从环境、安全、便利的角度设计一套智能家居系统。综合实验的成果占实验成绩的60%。在1周的课程设计中，要求学生自由组合，2～3人为一组，运用所学专业知识，查阅有关参考文献， 按既定的技术指标设计一个完整的传感器应用系统。在设计过程中，如果出现问题，则与学生一起讨论，让学生自己找出问题的解决办法，绝不越俎代庖， 消除对教师的依赖，增强学生的独立解决问题的能力。最终与企业完成一个项目一样，要求学生提交作品及作品的整套资料，资料包括产品的工程预算、社会效益分析，设计方案、原理说明、电路设计、实验数据分析等内容。通过课程设计完成一个系统较为复杂、实用性较高的传感器系统，达到了以下目的：锻炼了学生查阅手册和检索文献资料的能力，进一步提高了学生的自学能力和综合应用能力；培养了学生实践动手能力，进一步提高了学生设计电路和系统的能力，分析排除系统故障的能力，调试程序的能力；加深了学生对传感器理论知识的理解。通过实验和课程设计，教师可以了解学生对理论知识、基本应用、系统设计等各方面掌握情况，是一种解决OBE理念中“如何知道学生已取得了这些学习成果”问题的途径。

（二）基于OBE理念的实践教学改革

2.麻雀虽小，五脏俱全，对联堪称微作文。要想写得像，必须按照对联特点去写，“拓展成上句，对应得下联”，是为入门法。要想写得好，必须是“有感而发，言简意赅，能耐人寻味。”因为，对联也是情感与智慧的结晶。

OBE教育的核心目标是以学生为中心，培养学生独立解决问题的能力。在“传感器技术及应用”课程的实践教学中，以应用能力的培养为主线，突出训练学生的解决问题能力。让学生在实践中使理论知识得到充分巩固与掌握，以具备解决实际问题的工程意识、工程能力以及社会能力。

我校物联网专业在“传感器技术及应用”课程中，以智能家居或智能仓储情景为主，使学生了解各类传感器的应用。智能家居是日常生活中比较常见的传感器系统，主要有安全、环境、服务等方面的需求，需要使用到温湿度传感器、可燃气体传感器、人体红外传感器、空气质量传感器等各种常见的传感器。理论教学中可以提供给学生一套具体的户型实例，让学生置身其中，考虑如何利用传感器技术保障房子的安全，环境的监测，以及生活的便捷舒适。当然，施教之功，贵在引路，妙在开窍，在这个过程中，还需给学生适当的启发与引导，以及必要的基础知识信息，如此，不但能抓住学生的注意力，而且能够激发学生解决问题的思维能力。另外，学生在学习时，由于已经知道了该传感器的作用，因此还会积极去考虑并理解传感器的静态特性和动态特性，并在理解基本理论的情况下灵活应用，甚至是创造性地应用，最终达到课程内容的融会贯通。

（三）基于OBE理念的评价机制改革

OBE的教学评价中心是学习成果，而不是教学内容与学习时间，其采用多元和梯次的评价标准，强调达成学习成果的内涵和个人的学习进步，应该按照每个学生学习要求的达成度进行针对性的评价。

“传感器技术及应用”课程教学包含理论教学与实验教学两部分，评价机制改革则包含两部分，实践评价改革与试卷改革。

实践评价是针对学生在实验中所做的工作与成果的评价，指导老师只能通过最终的成果展示与答辩来评判学生的成绩，为了更加客观全面的平出成绩，实践评价改革分成三层评价机制，每一层评价都按照百分制记分，再乘上相应的系数。首先，由组员根据自身在实验中所做的工作以及效果进行自我评价，分数记为X₁，学生自身的评价分配权重记为w₁；然后是组长针对每一位组员在实验流程中的表现进行的评价记为X₂， 组长的评价分配权重记为w₂；最后是指导老师验收评估小组的成果，针对小组成员所负责环节提出问题，由组员来进行答辩，得到组长和组员评分，记为X₃，指导老师的评价分配权重记为w₃。最终成绩记为Y，则

图1 三层评价示意图

渠道汛期不输水时，闸站闸门应处在关闭状态，以拦蓄雨水增加渠道衬砌盖重，确保渠道衬砌的运行安全。当地下水水位高于运行水位，且水位差超过15 cm时应及时下落其下游节制闸门，以壅高渠道内的水位。

2.2 HPV感染情况 986例患者中，HPV阳性256例，发生率为26.0%，其中HPV16阳性80例，占31.3%;HPV18阳性27例，占10.5%，其中HPV亚型阳性149例，占58.2%。

试卷改革根据OBE理念，按照新的课程学习目标，考核的内容不变，但出题的形式做了较大的调整。试卷中除了保留五十分的传统题目，如填空题、简答题等外，另外五十分则以实际企业中一个项目为题，要求学生进行项目的系统方案，硬件设计，软件设计等，通过一系列的题目实现了一个产品的完整设计，经历了从项目的提出到结项的整个流程。

四 结语

OBE 理念特别强调教学过程的输出而不是输入，将OBE 理念引入“传感器技术及应用”课程教学中，可以以产出为导向，以学生教育为中心，根据企业对人才的实际需求提出课程的学习目标，设定贴近生活的实践项目，并进行多元化多层次的评价。通过教学改革，锻炼了学生的创新、决策、问题求解、信息素养的能力，也锻炼了学生的团队协作，获取隐性知识、自我管理和可持续发展等方面的能力。

从总体上看，四川省新石器时代至商周、春秋战国、秦等时期以古遗址留存相对较多；两汉时期以崖墓和汉阙为盛；自南北朝起，四川开始出现石窟寺及石刻，一直延续至民国时期，时代连续性较强，尤以隋、唐、宋、明等朝代最为集中；从宋至明清，文物类型多样，特别是寺院、佛塔数量较大；近现代时期则以历史名人故居、红色革命遗址遗迹为多.由此可知，四川省文物旅游资源具有明显的时代特征，在一定程度上反映了四川地区的历史、文化的演进.

参考文献

[1] 谢建宏. 基于项目驱动的传感器原理课程教学改革研究[J]. 实验室研究与探索 ， 2018， 37(10):222-224.

[2] 李菲. “传感器原理与应用”课程教学改革与实践研究[J]. 黑龙江科学 ， 2018， 9(21):35-37.

[3] 刘丽， 戴振祥. 基于OBE模式的高校智能信息类课程改革探讨[J]. 宁波教育学院学报， 2018(6):9-11.

[4] 刘远社. 基于OBE教育理念的《传感器原理及应用》课程教学改革 [J]. 教育教学论坛 ， 2018， 386(44):124-125.

[5] 于海龙. 工程教育专业认证背景下的课程教学改革研究[J]. 教育教学论坛 ， 2018， 384(42):128-129.

[6] 张海英.基于OBE理念的《计算机组成原理》课程改革[J].现代计算机，2018，12：73-75.

Exploration on Teaching Reform of Sensor Technology and Application Course Based on OBE Concept

ZHANG Tao，CHEN Yan
(College of Computer and Communication Engineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， China)

Abstract: “Sensor Technology and Application” is a compulsory course for Internet of Things specialty. In view of the current teaching methods in training students’ innovation ability and engineering practice ability is insufficient, based on OBE concept, output-oriented, clear training objectives, strengthening students’ practical application ability。In order to improve the teaching quality and meet the needs of new engineering in the new era, the corresponding reform plans are put forward for the theoretical teaching, practical teaching and evaluation mechanism of “sensor technology and application” course.

Key words: OBE; Sensor；Theoretical teaching；Evaluation mechanism

本文引用格式： 张涛，等.基于OBE理念的传感器技术及应用课程教学改革探索[J]. 教育现代化，2019，6(59):73-75.

DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.59.027

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