傳感器課程設計最新的論文
傳感器的作用是將不易檢測的非電量信號轉換為易于檢測的電信號，如電壓、電流、電荷等，下面是小編為大家整理的傳感器課程設計最新的論文，快一起來(lái)看看吧!
摘要：建構主義學(xué)習理論強調學(xué)習是主動(dòng)的知識建構過(guò)程。結合傳感器與測試技術(shù)課程特點(diǎn)，從設計教學(xué)流程、規范教學(xué)六大要素、構建“點(diǎn)、線(xiàn)、面”相結合的教學(xué)模式、實(shí)施多種教學(xué)方法和手段以及多元化、全過(guò)程的綜合評價(jià)體系等方面，詳細介紹了用建構主義學(xué)習理論指導課程研究型教學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)。
關(guān)鍵詞：建構主義學(xué)習理論 研究型教學(xué) 教學(xué)模式 評價(jià)體系
研究型教學(xué)是與創(chuàng )新性教育相適應、以“學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，是教師以課程內容和學(xué)生的學(xué)識積累為基礎，引導學(xué)生創(chuàng )造性地運用知識和能力，自主發(fā)現問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題，在研討中積累知識、培養能力和鍛煉思維的新型教學(xué)模式[1]。而建構主義學(xué)習理論提出學(xué)習是一個(gè)積極主動(dòng)的建構過(guò)程，強調學(xué)生對知識的主動(dòng)探求、主動(dòng)發(fā)現和對所學(xué)知識的主動(dòng)建構[2]。教學(xué)過(guò)程則是充分利用情境、協(xié)作、交流會(huì )話(huà)等環(huán)境要素，調動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng )新精神，提高教學(xué)質(zhì)量和效率�？梢�(jiàn)將建構主義學(xué)習理論運用到研究型教學(xué)實(shí)踐中，會(huì )起到事半功倍的效果。傳感器與測試技術(shù)課程具有以下的特點(diǎn)：工程實(shí)踐性強;涉及的專(zhuān)業(yè)知識面廣、知識點(diǎn)多、綜合性強;傳感器和測試技術(shù)本身發(fā)展迅速。結合課程特點(diǎn)，深入闡述建構主義學(xué)習理論指導下的傳感器與測試技術(shù)課程的研究型教學(xué)實(shí)踐。
1 建構主義學(xué)習理論的知識觀(guān)和學(xué)習觀(guān)
建構主義學(xué)習理論最早是由認知發(fā)展領(lǐng)域最有影響力的瑞士著(zhù)名心理學(xué)家皮亞杰在20世紀60年代提出的，他認為兒童是在與周?chē)h(huán)境相互作用的過(guò)程中，逐步建構起關(guān)于外部世界的認識，從而使自身的認知結構得到發(fā)展。后來(lái)又有許多心理學(xué)家和教育學(xué)家，如維果茨基、奧蘇貝爾、布魯諾等發(fā)展了建構主義學(xué)習理論，從而形成較完整的理論，它對學(xué)生的學(xué)習方式、教師的教學(xué)方式以及師生間的關(guān)系都產(chǎn)生了重要的影響，并逐漸成為研究與實(shí)施素質(zhì)教育的重要理論依據[2]。
1.1 知識觀(guān)
建構主義學(xué)習理論認為世界是客觀(guān)存在的，但每個(gè)人是以自己的經(jīng)驗為基礎來(lái)建構現實(shí)[2]。知識不是從外部輸入人內心的，而是在與外部作用的過(guò)程中在人的心靈內部建立起來(lái)的[3]。知識并不是對現實(shí)的準確表征，它是一種解釋、一種假設，而不是問(wèn)題的最終答案，會(huì )隨著(zhù)人類(lèi)的進(jìn)步而出現新的假設。另外，知識不可能以實(shí)體的形式存在于具體個(gè)體之外，盡管我們通過(guò)語(yǔ)言符號賦予知識一定的外在形式，甚至這些命題還得到了較普遍的認可，但這并不意味著(zhù)學(xué)習者會(huì )對這些命題有同樣的理解。因為這些理解只能由個(gè)體學(xué)習者基于自己的經(jīng)驗背景建構起來(lái)，這取決于特定情境下的學(xué)習歷程。
1.2 學(xué)習觀(guān)
學(xué)習過(guò)程是學(xué)習者從外界選擇性地知覺(jué)新信息，然后進(jìn)行主動(dòng)構建并生成意義的過(guò)程[4]。學(xué)習者通過(guò)對外部信息的選擇和加工，通過(guò)新舊經(jīng)驗之間的相互作用，構建自己知識，為“理解而學(xué)習”是建構性學(xué)習的核心目標。學(xué)習者通過(guò)構建自己對各種問(wèn)題的理解形成自己的觀(guān)點(diǎn)，而不僅僅是記住別人已經(jīng)研究出來(lái)的結論[5]。學(xué)習者的知識構建過(guò)程受到教師指導、學(xué)生參與、周?chē)h(huán)境等因素的影響。教師與學(xué)生之間以教學(xué)內容為中介形成雙向互動(dòng)關(guān)系，可以更好地激發(fā)學(xué)生主體作用的發(fā)揮，促進(jìn)學(xué)生積極構建知識。學(xué)習活動(dòng)要發(fā)生則必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件：學(xué)生的背景知識與新知識有一定的相關(guān)度、新知識的潛在意義能引起學(xué)生情感的變化。學(xué)習活動(dòng)發(fā)生后，通過(guò)與其他學(xué)生和教師的不斷交流和溝通，在自己原有知識的基礎上完成新知識的建構。
2 建構主義學(xué)習理論指導下的傳感器與測試技術(shù)研究型教學(xué)實(shí)踐
2.1 設計課程教學(xué)流程，規范課程教學(xué)六大要素
建構主義學(xué)習理論強調“教學(xué)情境”“協(xié)作”以及“知識主動(dòng)建構”，基于該理論指導，根據“科學(xué)引領(lǐng)工程、工程引入教堂、教員在研究中教、學(xué)員在實(shí)踐中學(xué)”的教學(xué)理念，以“知識、素質(zhì)、能力綜合培養”為課程目標，設計了傳感器與測試技術(shù)課程教學(xué)流程(如圖1所示)。規范了課程的講授、教材、作業(yè)、討論、實(shí)踐訓練、考核等課程教學(xué)六大要素，使每個(gè)環(huán)節都有實(shí)施依據和具體實(shí)施方法。
2.2 采取以點(diǎn)、線(xiàn)、面相結合的方式構建新的教學(xué)模式
解決傳感器與測試技術(shù)課程中理論與實(shí)踐相結合及學(xué)時(shí)少、內容多、要求高的問(wèn)題。突出專(zhuān)業(yè)基礎教學(xué)的綜合性、系統性，體現現代儀器及測試科學(xué)和技術(shù)的相互關(guān)聯(lián)和完整性。
“點(diǎn)”指以課程教學(xué)六大要素為單元，課程重點(diǎn)講授核心知識點(diǎn)，重點(diǎn)引導學(xué)生把握科學(xué)的思維方式和研究方法;講授內容寬而新，以?xún)x器學(xué)科的應用為大背景，引導學(xué)生了解傳感器基本原理、在工程中的應用�！熬�(xiàn)”指以理論課程體系、實(shí)踐課程體系、科研訓練體系為三條主線(xiàn)，探索研究型教學(xué)體系。理論課程體系由理論型課程教學(xué)單元構成，強調對傳感器基本原理的掌握;實(shí)踐課程體系由基礎型、綜合與研究型實(shí)驗構成，強調通過(guò)基本技能訓練、綜合能力培養、開(kāi)放研究實(shí)驗的鍛煉，培養創(chuàng )新意識;科研訓練體系由課程設計、學(xué)科競賽、課題研究等構成，鍛煉工程實(shí)踐能力，提高創(chuàng )新能力�！懊妗敝敢越虒W(xué)科研結合型的教師隊伍和學(xué)科的整體實(shí)力來(lái)鉸鏈點(diǎn)與線(xiàn)，建設立體化的應用型教學(xué)模式。課程內容注重先進(jìn)性和科學(xué)性，將最新軍事應用科研成果轉化為教學(xué)資源，使學(xué)生盡早參與科學(xué)研究訓練，接觸科學(xué)前沿。同時(shí)讓學(xué)生接受教師研究和教學(xué)文化的熏陶及嚴謹的學(xué)術(shù)作風(fēng)的浸潤。這是培養學(xué)生自主研究性學(xué)習能力的一個(gè)重要環(huán)節，也是培養學(xué)生創(chuàng )新思維的主渠道，同時(shí)對教學(xué)隊伍的建設提出了更高的要求。
2.3 實(shí)施“從單元構建系統，從系統細化到單元”的教學(xué)手段和方法
貫穿傳感器原理、結構及應用這一主線(xiàn)，設計了一套適合本課程的教學(xué)進(jìn)程，對不同的教學(xué)內容方法不同，在不同的教學(xué)階段方法不同，對不同傳感器的特點(diǎn)，具體的教學(xué)手段也不同。
2.3.1 按不同課程內容實(shí)施不同教學(xué)模式
該課程內容分為三大塊：基礎理論、典型傳感器原理與應用以及典型參量的測試。在學(xué)期開(kāi)始的基礎理論部分，采取“以興趣為核心”的方式，讓學(xué)生在感興趣和親身感知的事件中由實(shí)踐到理論、從工程實(shí)際到科學(xué)理論認識傳感器;再分門(mén)別類(lèi)講述傳感器原理及應用，采取“以問(wèn)題為核心”的方式，從科學(xué)到工程，引導學(xué)生對傳感器工作原理進(jìn)行探究，根據工程需要對科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行提煉;課程后期，典型參量測試部分，采取“以案例或課題為核心”的方式，從科學(xué)到工程，從單元構建系統，進(jìn)行設計學(xué)習。教學(xué)進(jìn)程表和教學(xué)模式如圖2所示。 2.3.2 針對不同傳感器設計不同的教學(xué)手段
不同傳感器具有不同的特性，在教學(xué)中設計了不同的教學(xué)手段。如電感式傳感器部分，差動(dòng)變壓器靈敏度特性是教學(xué)難點(diǎn)，教學(xué)思路是“先做實(shí)驗，主動(dòng)探究”。先講授差動(dòng)變壓器的工作原理，而對特性部分不予講解，接著(zhù)布置實(shí)驗內容，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗得出“電壓頻率在一定范圍內時(shí)靈敏度不變”這一規律。學(xué)生在自問(wèn)為什么時(shí)，會(huì )主動(dòng)根據差動(dòng)變壓器的工作原理和公式作進(jìn)一步推導。壓電式傳感器的教學(xué)思路是“搭建支架，分析比較”。兩種典型的壓電材料石英晶體和壓電陶瓷，由于其具有不同的結構和特性，所以?xún)煞N壓電式傳感器在穩定性、靈敏度、價(jià)格和抗干擾性方面有很大區別，學(xué)生只要掌握了壓電材料的基本特性，即可自己分析得出兩種壓電傳感器的特性。如計量光柵，教學(xué)思路是“創(chuàng )造情境，絲絲入扣”，包括以下幾步：
(1)以學(xué)生熟悉的測量轉速光電傳感器為例，提出是否可以用光電傳感器來(lái)測量位移。
(2)大家分組討論，提出設計方案。這時(shí)有學(xué)生提出，可以把光電傳感器中的開(kāi)孔圓盤(pán)拉直變成開(kāi)槽板，并拿出事先準備的一張均勻刻槽的紙，現場(chǎng)演示了學(xué)生的思想—這是光柵的雛形。
(3)分析方案的可行性。即測量的精度、實(shí)際系統中光電接收元件的安裝等問(wèn)題。
(4)討論并改進(jìn)方案。學(xué)生的方案提高精度可以通過(guò)減小槽的距離，進(jìn)一步讓學(xué)生分析這種思路的技術(shù)可行性和難點(diǎn)。于是引出用2塊光柵交疊，并請大家伸出雙手演示著(zhù)名的“莫爾條紋效應”。至此，學(xué)生已經(jīng)基本明白了光柵數字位移傳感器測量位移的基本原理。
(5)配合演示動(dòng)畫(huà)，讓大家分析光柵的特點(diǎn)。
2.4 多元化、全過(guò)程的綜合評價(jià)體系研究
該課程涉及對基本原理的掌握、對測試系統的設計，評估學(xué)生的能力需要建立更加科學(xué)合理的評估模式。教學(xué)評價(jià)系統遵循學(xué)習過(guò)程評價(jià)和教學(xué)目標管理相結合的基本原則，以研究學(xué)習過(guò)程的知識獲取(如傳感器原理)、探索研究(如測試技術(shù)應用與最新發(fā)展)、思維創(chuàng )新(如測試系統設計)等要素為評價(jià)因子，以完成教學(xué)大綱要求的教學(xué)目標進(jìn)行評價(jià)，考核重點(diǎn)從獲取知識量向知識、能力、綜合素質(zhì)的評價(jià)轉移，形成多元化、全過(guò)程“合格+拔尖”的綜合評價(jià)系統。最后成績(jì)考核包括平時(shí)作業(yè)、卷面成績(jì)、課程設計綜合評估。作業(yè)包括課本習題/調研報告、資源檢索等，作業(yè)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )提交。第一次課的作業(yè)是請學(xué)生跟蹤調研新型傳感器、測試技術(shù)或測試系統發(fā)展動(dòng)態(tài)，后續的課堂中，適當安排些調研比較充分的學(xué)生做匯報、研討，教師再進(jìn)行點(diǎn)評。課程中期布置了課程設計、自行車(chē)測速系統的設計，不限傳感器類(lèi)型。每個(gè)小組上交傳感器設計說(shuō)明書(shū)，并根據條件實(shí)現傳感器部分或全部環(huán)節的制作。各小組代表發(fā)言，時(shí)間不超過(guò)10分鐘，小組成員可隨時(shí)補充，其他組學(xué)生可隨時(shí)提問(wèn)，對相互間的不同觀(guān)點(diǎn)可據理力爭，甚至駁斥。最后，教師再逐一點(diǎn)評，和學(xué)生一起評價(jià)出最佳設計獎。這種研討課的教學(xué)效果超過(guò)了預期設想。每組選用了不同的傳感器進(jìn)行測速，設計方案五花八門(mén)，并從傳感器選型、電源、安裝、成本、誤差分析、實(shí)用性等方面全面分析，考查學(xué)生全面掌握課程核心知識點(diǎn)的情況以及分工、合作、溝通的能力。
3 結束語(yǔ)
建構主義學(xué)習理論指導下的研究型教學(xué)，迎合了創(chuàng )新型人才培養的大方向，不僅提高了教師教學(xué)理論水平和教學(xué)科研能力，同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展，參加各種科技創(chuàng )新的學(xué)生人數激增，并且作品質(zhì)量有很大提升。但建構主義學(xué)習理論在教學(xué)實(shí)踐中的運用并不是生搬硬套，如何在傳感器與測試技術(shù)迅速發(fā)展、教學(xué)理念不斷與時(shí)俱進(jìn)的情況下，探索更科學(xué)的教學(xué)模式，切實(shí)提高學(xué)生的創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力，還需繼續實(shí)踐和探索。
參考文獻
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