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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，快一起來看看吧!
摘要：建構主義學習理論強調學習是主動的知識建構過程。結合傳感器與測試技術課程特點，從設計教學流程、規范教學六大要素、構建“點、線、面”相結合的教學模式、實施多種教學方法和手段以及多元化、全過程的綜合評價體系等方面，詳細介紹了用建構主義學習理論指導課程研究型教學的實踐活動。
關鍵詞：建構主義學習理論 研究型教學 教學模式 評價體系
研究型教學是與創新性教育相適應、以“學生為中心”的教學模式，是教師以課程內容和學生的學識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識和能力，自主發現問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養能力和鍛煉思維的新型教學模式[1]。而建構主義學習理論提出學習是一個積極主動的建構過程，強調學生對知識的主動探求、主動發現和對所學知識的主動建構[2]。教學過程則是充分利用情境、協作、交流會話等環境要素，調動學生的主動性、積極性和創新精神，提高教學質量和效率。可見將建構主義學習理論運用到研究型教學實踐中，會起到事半功倍的效果。傳感器與測試技術課程具有以下的特點：工程實踐性強;涉及的專業知識面廣、知識點多、綜合性強;傳感器和測試技術本身發展迅速。結合課程特點，深入闡述建構主義學習理論指導下的傳感器與測試技術課程的研究型教學實踐。
1 建構主義學習理論的知識觀和學習觀
建構主義學習理論最早是由認知發展領域最有影響力的瑞士著名心理學家皮亞杰在20世紀60年代提出的，他認為兒童是在與周圍環境相互作用的過程中，逐步建構起關于外部世界的認識，從而使自身的認知結構得到發展。后來又有許多心理學家和教育學家，如維果茨基、奧蘇貝爾、布魯諾等發展了建構主義學習理論，從而形成較完整的理論，它對學生的學習方式、教師的教學方式以及師生間的關系都產生了重要的影響，并逐漸成為研究與實施素質教育的重要理論依據[2]。
1.1 知識觀
建構主義學習理論認為世界是客觀存在的，但每個人是以自己的經驗為基礎來建構現實[2]。知識不是從外部輸入人內心的，而是在與外部作用的過程中在人的心靈內部建立起來的[3]。知識并不是對現實的準確表征，它是一種解釋、一種假設，而不是問題的最終答案，會隨著人類的進步而出現新的假設。另外，知識不可能以實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可，但這并不意味著學習者會對這些命題有同樣的理解。因為這些理解只能由個體學習者基于自己的經驗背景建構起來，這取決于特定情境下的學習歷程。
1.2 學習觀
學習過程是學習者從外界選擇性地知覺新信息，然后進行主動構建并生成意義的過程[4]。學習者通過對外部信息的選擇和加工，通過新舊經驗之間的相互作用，構建自己知識，為“理解而學習”是建構性學習的核心目標。學習者通過構建自己對各種問題的理解形成自己的觀點，而不僅僅是記住別人已經研究出來的結論[5]。學習者的知識構建過程受到教師指導、學生參與、周圍環境等因素的影響。教師與學生之間以教學內容為中介形成雙向互動關系，可以更好地激發學生主體作用的發揮，促進學生積極構建知識。學習活動要發生則必須滿足兩個條件：學生的背景知識與新知識有一定的相關度、新知識的潛在意義能引起學生情感的變化。學習活動發生后，通過與其他學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 建構主義學習理論指導下的傳感器與測試技術研究型教學實踐
2.1 設計課程教學流程，規范課程教學六大要素
建構主義學習理論強調“教學情境”“協作”以及“知識主動建構”，基于該理論指導，根據“科學引領工程、工程引入教堂、教員在研究中教、學員在實踐中學”的教學理念，以“知識、素質、能力綜合培養”為課程目標，設計了傳感器與測試技術課程教學流程(如圖1所示)。規范了課程的講授、教材、作業、討論、實踐訓練、考核等課程教學六大要素，使每個環節都有實施依據和具體實施方法。
2.2 采取以點、線、面相結合的方式構建新的教學模式
解決傳感器與測試技術課程中理論與實踐相結合及學時少、內容多、要求高的問題。突出專業基礎教學的綜合性、系統性，體現現代儀器及測試科學和技術的相互關聯和完整性。
“點”指以課程教學六大要素為單元，課程重點講授核心知識點，重點引導學生把握科學的思維方式和研究方法;講授內容寬而新，以儀器學科的應用為大背景，引導學生了解傳感器基本原理、在工程中的應用�！熬�”指以理論課程體系、實踐課程體系、科研訓練體系為三條主線，探索研究型教學體系。理論課程體系由理論型課程教學單元構成，強調對傳感器基本原理的掌握;實踐課程體系由基礎型、綜合與研究型實驗構成，強調通過基本技能訓練、綜合能力培養、開放研究實驗的鍛煉，培養創新意識;科研訓練體系由課程設計、學科競賽、課題研究等構成，鍛煉工程實踐能力，提高創新能力�！懊妗敝敢越虒W科研結合型的教師隊伍和學科的整體實力來鉸鏈點與線，建設立體化的應用型教學模式。課程內容注重先進性和科學性，將最新軍事應用科研成果轉化為教學資源，使學生盡早參與科學研究訓練，接觸科學前沿。同時讓學生接受教師研究和教學文化的熏陶及嚴謹的學術作風的浸潤。這是培養學生自主研究性學習能力的一個重要環節，也是培養學生創新思維的主渠道，同時對教學隊伍的建設提出了更高的要求。
2.3 實施“從單元構建系統，從系統細化到單元”的教學手段和方法
貫穿傳感器原理、結構及應用這一主線，設計了一套適合本課程的教學進程，對不同的教學內容方法不同，在不同的教學階段方法不同，對不同傳感器的特點，具體的教學手段也不同。
2.3.1 按不同課程內容實施不同教學模式
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。在學期開始的基礎理論部分，采取“以興趣為核心”的方式，讓學生在感興趣和親身感知的事件中由實踐到理論、從工程實際到科學理論認識傳感器;再分門別類講述傳感器原理及應用，采取“以問題為核心”的方式，從科學到工程，引導學生對傳感器工作原理進行探究，根據工程需要對科學問題進行提煉;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，從科學到工程，從單元構建系統，進行設計學習。教學進程表和教學模式如圖2所示。 2.3.2 針對不同傳感器設計不同的教學手段
不同傳感器具有不同的特性，在教學中設計了不同的教學手段。如電感式傳感器部分，差動變壓器靈敏度特性是教學難點，教學思路是“先做實驗，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，接著布置實驗內容，學生通過實驗得出“電壓頻率在一定范圍內時靈敏度不變”這一規律。學生在自問為什么時，會主動根據差動變壓器的工作原理和公式作進一步推導。壓電式傳感器的教學思路是“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，所以兩種壓電式傳感器在穩定性、靈敏度、價格和抗干擾性方面有很大區別，學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，教學思路是“創造情境，絲絲入扣”，包括以下幾步：
(1)以學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測量位移。
(2)大家分組討論，提出設計方案。這時有學生提出，可以把光電傳感器中的開孔圓盤拉直變成開槽板，并拿出事先準備的一張均勻刻槽的紙，現場演示了學生的思想—這是光柵的雛形。
(3)分析方案的可行性。即測量的精度、實際系統中光電接收元件的安裝等問題。
(4)討論并改進方案。學生的方案提高精度可以通過減小槽的距離，進一步讓學生分析這種思路的技術可行性和難點。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”。至此，學生已經基本明白了光柵數字位移傳感器測量位移的基本原理。
(5)配合演示動畫，讓大家分析光柵的特點。
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、對測試系統的設計，評估學生的能力需要建立更加科學合理的評估模式。教學評價系統遵循學習過程評價和教學目標管理相結合的基本原則，以研究學習過程的知識獲取(如傳感器原理)、探索研究(如測試技術應用與最新發展)、思維創新(如測試系統設計)等要素為評價因子，以完成教學大綱要求的教學目標進行評價，考核重點從獲取知識量向知識、能力、綜合素質的評價轉移，形成多元化、全過程“合格+拔尖”的綜合評價系統。最后成績考核包括平時作業、卷面成績、課程設計綜合評估。作業包括課本習題/調研報告、資源檢索等，作業可以通過網絡提交。第一次課的作業是請學生跟蹤調研新型傳感器、測試技術或測試系統發展動態，后續的課堂中，適當安排些調研比較充分的學生做匯報、研討，教師再進行點評。課程中期布置了課程設計、自行車測速系統的設計，不限傳感器類型。每個小組上交傳感器設計說明書，并根據條件實現傳感器部分或全部環節的制作。各小組代表發言，時間不超過10分鐘，小組成員可隨時補充，其他組學生可隨時提問，對相互間的不同觀點可據理力爭，甚至駁斥。最后，教師再逐一點評，和學生一起評價出最佳設計獎。這種研討課的教學效果超過了預期設想。每組選用了不同的傳感器進行測速，設計方案五花八門，并從傳感器選型、電源、安裝、成本、誤差分析、實用性等方面全面分析，考查學生全面掌握課程核心知識點的情況以及分工、合作、溝通的能力。
3 結束語
建構主義學習理論指導下的研究型教學，迎合了創新型人才培養的大方向，不僅提高了教師教學理論水平和教學科研能力，同時也促進了學生的全面發展，參加各種科技創新的學生人數激增，并且作品質量有很大提升。但建構主義學習理論在教學實踐中的運用并不是生搬硬套，如何在傳感器與測試技術迅速發展、教學理念不斷與時俱進的情況下，探索更科學的教學模式，切實提高學生的創新意識和創新能力，還需繼續實踐和探索。
參考文獻
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[2]張建偉，陳琦.從認知主義到建構主義[J].北京師范大學學報：社會科學版，1996(4)：76-80.
[3]王曉鑫.試論基礎教育新課改的心理學取向：建構主義心理學對新課程改革的影響[J].科教文匯，2008(1)：35-36.
[4]張大均.教育心理學[M].北京：人民教育出版社，1999.
[5]顧琳.建構主義熱的冷思考[J].當代教育科學，2007(1)：7-10.
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