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傳感器課程設(shè)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(zhuǎn)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(shè)計最新的論文，快一起來看看吧!
摘要：建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是主動的知識建構(gòu)過程。結(jié)合傳感器與測試技術(shù)課程特點(diǎn)，從設(shè)計教學(xué)流程、規(guī)范教學(xué)六大要素、構(gòu)建“點(diǎn)、線、面”相結(jié)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、全過程的綜合評價體系等方面，詳細(xì)介紹了用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)課程研究型教學(xué)的實(shí)踐活動。
關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論 研究型教學(xué) 教學(xué)模式 評價體系
研究型教學(xué)是與創(chuàng)新性教育相適應(yīng)、以“學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，是教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)識積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識和能力，自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養(yǎng)能力和鍛煉思維的新型教學(xué)模式[1]。而建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論提出學(xué)習(xí)是一個積極主動的建構(gòu)過程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動探求、主動發(fā)現(xiàn)和對所學(xué)知識的主動建構(gòu)[2]。教學(xué)過程則是充分利用情境、協(xié)作、交流會話等環(huán)境要素，調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)新精神，提高教學(xué)質(zhì)量和效率�？梢妼⒔�(gòu)主義學(xué)習(xí)理論運(yùn)用到研究型教學(xué)實(shí)踐中，會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(qiáng);涉及的專業(yè)知識面廣、知識點(diǎn)多、綜合性強(qiáng);傳感器和測試技術(shù)本身發(fā)展迅速。結(jié)合課程特點(diǎn)，深入闡述建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)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(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的知識觀和學(xué)習(xí)觀
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論最早是由認(rèn)知發(fā)展領(lǐng)域最有影響力的瑞士著名心理學(xué)家皮亞杰在20世紀(jì)60年代提出的，他認(rèn)為兒童是在與周圍環(huán)境相互作用的過程中，逐步建構(gòu)起關(guān)于外部世界的認(rèn)識，從而使自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展。后來又有許多心理學(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(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，從而形成較完整的理論，它對學(xué)生的學(xué)習(xí)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(jù)[2]。
1.1 知識觀
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為世界是客觀存在的，但每個人是以自己的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)來建構(gòu)現(xiàn)實(shí)[2]。知識不是從外部輸入人內(nèi)心的，而是在與外部作用的過程中在人的心靈內(nèi)部建立起來的[3]。知識并不是對現(xiàn)實(shí)的準(zhǔn)確表征，它是一種解釋、一種假設(shè)，而不是問題的最終答案，會隨著人類的進(jìn)步而出現(xiàn)新的假設(shè)。另外，知識不可能以實(shí)體的形式存在于具體個體之外，盡管我們通過語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(rèn)可，但這并不意味著學(xué)習(xí)者會對這些命題有同樣的理解。因?yàn)檫@些理解只能由個體學(xué)習(xí)者基于自己的經(jīng)驗(yàn)背景建構(gòu)起來，這取決于特定情境下的學(xué)習(xí)歷程。
1.2 學(xué)習(xí)觀
學(xué)習(xí)過程是學(xué)習(xí)者從外界選擇性地知覺新信息，然后進(jìn)行主動構(gòu)建并生成意義的過程[4]。學(xué)習(xí)者通過對外部信息的選擇和加工，通過新舊經(jīng)驗(yàn)之間的相互作用，構(gòu)建自己知識，為“理解而學(xué)習(xí)”是建構(gòu)性學(xué)習(xí)的核心目標(biāo)。學(xué)習(xí)者通過構(gòu)建自己對各種問題的理解形成自己的觀點(diǎn)，而不僅僅是記住別人已經(jīng)研究出來的結(jié)論[5]。學(xué)習(xí)者的知識構(gòu)建過程受到教師指導(dǎo)、學(xué)生參與、周圍環(huán)境等因素的影響。教師與學(xué)生之間以教學(xué)內(nèi)容為中介形成雙向互動關(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(gòu)建知識。學(xué)習(xí)活動要發(fā)生則必須滿足兩個條件：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(xí)活動發(fā)生后，通過與其他學(xué)生和教師的不斷交流和溝通，在自己原有知識的基礎(chǔ)上完成新知識的建構(gòu)。
2 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的傳感器與測試技術(shù)研究型教學(xué)實(shí)踐
2.1 設(shè)計課程教學(xué)流程，規(guī)范課程教學(xué)六大要素
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)“教學(xué)情境”“協(xié)作”以及“知識主動建構(gòu)”，基于該理論指導(dǎo)，根據(jù)“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(yǎng)”為課程目標(biāo)，設(shè)計了傳感器與測試技術(shù)課程教學(xué)流程(如圖1所示)。規(guī)范了課程的講授、教材、作業(yè)、討論、實(shí)踐訓(xùn)練、考核等課程教學(xué)六大要素，使每個環(huán)節(jié)都有實(shí)施依據(jù)和具體實(shí)施方法。
2.2 采取以點(diǎn)、線、面相結(jié)合的方式構(gòu)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(jié)合及學(xué)時少、內(nèi)容多、要求高的問題。突出專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的綜合性、系統(tǒng)性，體現(xiàn)現(xiàn)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(dǎo)學(xué)生把握科學(xué)的思維方式和研究方法;講授內(nèi)容寬而新，以儀器學(xué)科的應(yīng)用為大背景，引導(dǎo)學(xué)生了解傳感器基本原理、在工程中的應(yīng)用�！熬�”指以理論課程體系、實(shí)踐課程體系、科研訓(xùn)練體系為三條主線，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(gòu)成，強(qiáng)調(diào)對傳感器基本原理的掌握;實(shí)踐課程體系由基礎(chǔ)型、綜合與研究型實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，強(qiáng)調(diào)通過基本技能訓(xùn)練、綜合能力培養(yǎng)、開放研究實(shí)驗(yàn)的鍛煉，培養(yǎng)創(chuàng)新意識;科研訓(xùn)練體系由課程設(shè)計、學(xué)科競賽、課題研究等構(gòu)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(jié)合型的教師隊伍和學(xué)科的整體實(shí)力來鉸鏈點(diǎn)與線，建設(shè)立體化的應(yīng)用型教學(xué)模式。課程內(nèi)容注重先進(jìn)性和科學(xué)性，將最新軍事應(yīng)用科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，使學(xué)生盡早參與科學(xué)研究訓(xùn)練，接觸科學(xué)前沿。同時讓學(xué)生接受教師研究和教學(xué)文化的熏陶及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)的浸潤。這是培養(yǎng)學(xué)生自主研究性學(xué)習(xí)能力的一個重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的主渠道，同時對教學(xué)隊伍的建設(shè)提出了更高的要求。
2.3 實(shí)施“從單元構(gòu)建系統(tǒng)，從系統(tǒng)細(xì)化到單元”的教學(xué)手段和方法
貫穿傳感器原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用這一主線，設(shè)計了一套適合本課程的教學(xué)進(jìn)程，對不同的教學(xué)內(nèi)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(nèi)容實(shí)施不同教學(xué)模式
該課程內(nèi)容分為三大塊：基礎(chǔ)理論、典型傳感器原理與應(yīng)用以及典型參量的測試。在學(xué)期開始的基礎(chǔ)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(rèn)識傳感器;再分門別類講述傳感器原理及應(yīng)用，采取“以問題為核心”的方式，從科學(xué)到工程，引導(dǎo)學(xué)生對傳感器工作原理進(jìn)行探究，根據(jù)工程需要對科學(xué)問題進(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(gòu)建系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)計學(xué)習(xí)。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(shè)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(shè)計了不同的教學(xué)手段。如電感式傳感器部分，差動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(yàn)，主動探究”。先講授差動變壓器的工作原理，而對特性部分不予講解，接著布置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出“電壓頻率在一定范圍內(nèi)時靈敏度不變”這一規(guī)律。學(xué)生在自問為什么時，會主動根據(jù)差動變壓器的工作原理和公式作進(jìn)一步推導(dǎo)。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(jié)構(gòu)和特性，所以兩種壓電式傳感器在穩(wěn)定性、靈敏度、價格和抗干擾性方面有很大區(qū)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(zhuǎn)速光電傳感器為例，提出是否可以用光電傳感器來測量位移。
(2)大家分組討論，提出設(shè)計方案。這時有學(xué)生提出，可以把光電傳感器中的開孔圓盤拉直變成開槽板，并拿出事先準(zhǔn)備的一張均勻刻槽的紙，現(xiàn)場演示了學(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(tǒng)中光電接收元件的安裝等問題。
(4)討論并改進(jìn)方案。學(xué)生的方案提高精度可以通過減小槽的距離，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名的“莫爾條紋效應(yīng)”。至此，學(xué)生已經(jīng)基本明白了光柵數(shù)字位移傳感器測量位移的基本原理。
(5)配合演示動畫，讓大家分析光柵的特點(diǎn)。
2.4 多元化、全過程的綜合評價體系研究
該課程涉及對基本原理的掌握、對測試系統(tǒng)的設(shè)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)評價系統(tǒng)遵循學(xué)習(xí)過程評價和教學(xué)目標(biāo)管理相結(jié)合的基本原則，以研究學(xué)習(xí)過程的知識獲取(如傳感器原理)、探索研究(如測試技術(shù)應(yīng)用與最新發(fā)展)、思維創(chuàng)新(如測試系統(tǒng)設(shè)計)等要素為評價因子，以完成教學(xué)大綱要求的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行評價，考核重點(diǎn)從獲取知識量向知識、能力、綜合素質(zhì)的評價轉(zhuǎn)移，形成多元化、全過程“合格+拔尖”的綜合評價系統(tǒng)。最后成績考核包括平時作業(yè)、卷面成績、課程設(shè)計綜合評估。作業(yè)包括課本習(xí)題/調(diào)研報告、資源檢索等，作業(yè)可以通過網(wǎng)絡(luò)提交。第一次課的作業(yè)是請學(xué)生跟蹤調(diào)研新型傳感器、測試技術(shù)或測試系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)，后續(xù)的課堂中，適當(dāng)安排些調(diào)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(shè)計、自行車測速系統(tǒng)的設(shè)計，不限傳感器類型。每個小組上交傳感器設(shè)計說明書，并根據(jù)條件實(shí)現(xiàn)傳感器部分或全部環(huán)節(jié)的制作。各小組代表發(fā)言，時間不超過10分鐘，小組成員可隨時補(bǔ)充，其他組學(xué)生可隨時提問，對相互間的不同觀點(diǎn)可據(jù)理力爭，甚至駁斥。最后，教師再逐一點(diǎn)評，和學(xué)生一起評價出最佳設(shè)計獎。這種研討課的教學(xué)效果超過了預(yù)期設(shè)想。每組選用了不同的傳感器進(jìn)行測速，設(shè)計方案五花八門，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(jié)束語
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的研究型教學(xué)，迎合了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)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(shù)激增，并且作品質(zhì)量有很大提升。但建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在教學(xué)實(shí)踐中的運(yùn)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(xù)實(shí)踐和探索。
參考文獻(xiàn)
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