盛 强

(湖州职业技术学院 机电工程分院, 浙江 湖州 313000)

随着中国高职教育的迅速发展，对高职教学的要求也越来越高，为了培养合格的技能型人才，不仅要做到“授惑、解惑”，还要使学生迅速掌握并应用所学知识为工农业生产服务；又根据国家、社会、用人单位对职业的需求，并对专业岗位工作和任务的分析，确定学生所需的能力，据此决定课程的教学方法；加上社会对职业技能的要求越来越高，因此教学方法的正确选用直接决定着高职专业课程的教学效果。

基于此，本文采用五星教学模式对课堂和实训的教学方法进行了探索与改进，并取得了良好的教学效果。

一、《传感器与检测技术》课程的特点及存在问题

《传感器与检测技术》是2007年度省级精品课程，也是自动化专业一门实践性很强的专业课程，集合了机械、电子、电路、控制、光学、电磁学等知识于一体，涉及到信息的获取、变换、处理等检测方面的知识。

传感器作为检测器件，广泛应用于工农业生产和居民日常生活之中，冶金行业的温度检测、无缝钢管的无损检测、水厂饮用水的浊度检测、电动自动车的无刷直流电机控制等等，处处都有传感器的身影。

正因为与工农业生产关系密切，决定了课程应用的广泛性和专业性；再加上高职学生的理论知识普遍较为缺乏、实践知识和经验的不足，导致课程枯燥难懂，学生不愿学；为了提高教学效果，国内专家学者提出了各种各样的教学方法，但是实际的教学效果并不理想，导致教学效果大打折扣。[1](P104-105)究其原因，主要有以下三个方面：

一是“教”与“学”的脱节。“教”由教师引起、维持，并促进学生“学”的整个过程，但是实际教学中往往只注重“教”的过程，而忽略学生“学”的过程，造成“教”与“学”脱节，教学效果差。二是学生学习效果差。由于教学方法的不恰当，加上没有具体的项目来引导新知识的学习，造成学生提不起“学”的兴趣。三是教学实训仍然以验证性实训为主，缺少创新实训的锻炼，学生动手能力较差。

二、五星教学模式介绍

五星教学模式，或称为“首要教学原理”，是当代著名教学技术与设计理论家、教育心理学家M·戴维·梅里尔提出的，是多种教学理论的集大成者。其要义是：1)当学习者介入解决实际问题时；2)当激活旧知并作为新知识的基础时；3)当新知识展示给学习者时；4)当要求学习者尝试应用刚刚理解的知识或技能解决问题时；5)当学习者受到鼓励将新知识技能应用到日常生活中去时，才能够促进知识的学习。

以“面向完整任务”为宗旨，包括：激活旧知、示证新知、尝试应用和融会贯通4个阶段。四个阶段的循环圈不断重复，如果呈现相关信息在完成复杂学习任务中的贡献占40 %，那么增加示证新知就可以提高到60 %，如果再增加尝试应用则可以提高到70 %，再配以面向完整任务，可以提高到80 %。如果配以其他激活旧知和融会贯通，最高可以达到95 %左右的贡献率。[2](P69-72)

三、实际教学应用

按照五星教学模式，采用“面向完整任务+示证新知+尝试应用”为主，并辅以“激活旧知和融会贯通”作为教学策略，对该课程进行了教学改革尝试。[3](P33-35)

(一)面向完整任务

本阶段包括：交待学习任务、训练完整任务、形成任务序列3部分内容。

根据五星教学模式，结合实际生活中的具体应用，如现在电动自行车的车速控制及其显示。而其速度控制及显示都来自于系统对车辆行进速度的测量，通过实例引导使学生对传感器不再陌生，具体任务就是以霍尔传感器在电动自行车无刷直流电机控制上的具体应用为具体的教学情景，开展教学。

通过电机测速的演示实验，提出一个问题：霍尔传感器不接触电机电枢就可以检测出电机的转速，具体的工作原理是什么？围绕这个问题进入本次课程的教学环节。

(二)激活旧知阶段

在示证新知阶段之前，复习一下相关知识，使学生轻松进入新知识的学习阶段，起到承上启下的作用。

根据教学任务需要，引入在电路课程中已学的磁场方面的知识，使学生回忆原有经验，如：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力。

f1=Bqv；B----磁场的磁感应强度；q----电子电荷；v----电子运动平均速度。

由于在洛仑兹力的作用下，电子向一侧偏转，使该侧形成负电荷的积累，另一侧则形成正电荷的积累，遂而产生一个电场。那带电粒子就在新产生的电场(霍尔电场)中所受到相应的电场力的作用。

fE=Eq；E----电场强度；q----电荷量。当f1=fE时，带电粒子将会如何？

通过激发旧知来补充原有经验，提高学生对新知识的“熟悉”程度，更容易接受新知识，明晰知识结构。

(三)示证新知阶段

在这一阶段讲述具体的新知识。先前在激活旧知阶段中主要讲述了洛伦兹力和电场力，那么这两种力在霍尔效应[4](P161-164)中究竟起着什么作用呢？通过提问的方式，使学生参与到问题的思考中来，最后得出当洛伦兹力和电场力大小相等时，霍尔传感器输出值趋于稳定，从而引入到新知识的学习----“霍尔效应”，即霍尔传感器的工作原理。

图2 霍尔效应示意图 图3 霍尔线性电路检测铁磁性物体的电路图

此阶段教学实例：

电场力和洛伦兹力方向相反，当两者大小相等时就达到了动态平衡。即EHq=Bqv

从而可知，当控制电流或磁场强度发生变化时，霍尔电压UH也发生变化。当控制电流恒定时，霍尔电压UH正比于磁场强度，当磁场改变方向时，也改变方向。

通过讲解具体的新知识，为下一阶段“尝试应用”做好理论知识的储备。

(四)尝试应用阶段

在这一环节，需要学生对所学的新知识能够进行应用。通过新知的学习，奠定了一定的基础，所以在应用阶段介绍一下所用的开关式霍尔传感器A04E的特性及其控制电路。

利用新知识对霍尔传感器具体应用的电路图作出工作原理分析，使学生对新知识的应用有一个大概的了解，也使学生熟悉传感器的具体应用电路。

具体实践项目：要求学生根据具体的控制要求(LED指示灯闪烁频率等于电机转速)，利用给定的元器件搭建“霍尔传感器测电机转速”的硬件电路。

给定元件有：霍尔传感器、LED指示灯、电阻、电位器、电容、+5V直流电源以及直流小电机。利用示波器对霍尔传感器的输出信号进行观察。

练习实践项目之后，针对学生所设计并焊接的电路板，考核学生对霍尔传感器工作原理的掌握程度。通过霍尔传感器的实践操作，使学生有一种成就感，提高了学生对课程的兴趣，也提高了教学效果。

(五)融会贯通阶段

通过对传感器的尝试应用，使学生掌握了其基本应用，为今后日常和工业应用打下了坚实的基础；在此基础上鼓励学生把传感器知识应用于日常生活之中，除电动自行车的速度控制之外，还可利用其它类型的传感器，如红外传感器制作报警器等等。

通过课后给定具体任务，使学生掌握其它传感器的应用，达到融会贯通的目的。

四、结 语

做为省级精品课程的《传感器与检测技术》，更要突出其锻炼能力的目标。通过具体的教学实践和项目案例，使学生脱离枯燥、纯粹的理论知识的学习，而从实践操作中掌握传感器的具体应用，掌握传感器相关的理论知识，能够更容易被学生所接受。经过自动化专业一个学期的教学实践，验证了“面向完整任务+示证新知+尝试应用”为主，并辅以“激活旧知和融会贯通”作为教学策略是可行的。

参考文献：

[1] 盛群力,宋 洵.五星教学模式的应用探讨----兼及一堂课的分析[J].湖南师范大学教育科学学报,2008,7,(1).

[2] 盛群力.五星教学模式对课程教学改革的启示[J].教学发展研究.2007,(12B).

[3] 宋述燕,陈家凤.《传感器技术及应用》教学方法探讨[J].实验科学与技术.2008,6,(3).

[4] 俞志根.传感器与检测技术[M].北京：科学出版社.2007.