1. 引言
在中职教育中，《传感器技术及应用》是一门重要的专业课程，是电子技术应用专业的核心课程，具有较强的实践性和应用性，其教学内容与实际应用紧密相关，蕴含着丰富的思政教育元素。传统教学方法以教师为中心，虽能将知识传授给学生，但学生只是被动地接受，无法使学生将知识转化为实际解决问题的能力，也就无法适应“互联网+”新时代的教育环境。
近年来，我国职业教育改革不断深化，对中职教育提出了更高要求。面对制造业转型升级的迫切需求，中职教育需要不断创新教学模式，提高人才培养质量。同时，课程思政作为新时代高等教育的重要任务，也需要在中职教育中得到有效落实。因此，本文基于“SPOC + OBE”的混合教学模式，探索如何在该课程中有效融入思政教育，实现“既教书又育人”的目标。
2. 概念和理论
SPOC (Small Private Online Course)即小规模限制性在线课程。与大规模开放在线课程(MOOC)相比，SPOC的学生规模通常较小。一般来说，一门SPOC课程的学生人数可能在几十人到几百人之间，这使得教师能够更好地关注每个学生的学习进度和需求。SPOC主要依托在线平台进行教学。课程内容包括视频讲座、阅读材料、在线测试、讨论论坛等多种形式，学生可以根据自己的时间和进度进行自主学习[1]。
OBE (Outcome-based Education)即成果导向教育。OBE强调以学生为中心，以学生在学习结束后能够取得的最终学习成果为导向来组织、实施和评价教学活动。这里的学习成果是指学生在完成某一阶段学习后所应具备的能力、知识和素养等具体的、可衡量的表现。OBE强调学生在教学过程中的主体地位，关注每个学生的个体差异和学习需求。教师根据学生的不同特点和学习进度，提供个性化的教学指导和支持，帮助学生实现学习目标。例如，对于学习困难的学生，教师可以提供额外的辅导和资源；对于学习能力较强的学生，教师可以提供更具挑战性的学习任务和项目。
3. 教学改革思路
3.1. 课程目标设计
知识目标：掌握传感器的基本概念、工作原理、性能指标和应用领域；了解传感器的发展历程和未来趋势；掌握传感器的选型、安装、调试和维护方法。
能力目标：具备传感器的应用设计能力，能够根据实际需求选择合适的传感器，并进行系统设计和调试；具备传感器的故障诊断和维修能力，能够快速准确地判断传感器的故障原因，并进行维修和更换；具备团队合作和沟通能力，能够与团队成员协作完成项目任务。
素质目标：培养学生严谨的科学态度、创新精神和团队合作意识；提高学生的职业道德和社会责任感；培养学生的自主学习能力和终身学习意识。
3.1.1. 明确OBE成果导向目标
根据专业人才培养需求和行业发展趋势，确定学生在传感器原理及应用课程结束后应具备的知识、技能和能力[2]。例如，学生应能够理解各类传感器的工作原理、掌握传感器的选型和应用方法、具备传感器系统的设计和调试能力等。
3.1.2. 结合SPOC拓展课程目标
利用SPOC的在线学习资源和互动平台，拓展课程目标的广度和深度。例如，引入国内外先进的传感器技术案例和研究成果，让学生了解传感器领域的最新发展动态，培养学生的创新思维和国际视野，对学生进行思政教育。
设置在线讨论和项目合作任务，培养学生的团队协作能力和沟通表达能力。
3.2. 教学内容设计
3.2.1. 基于OBE构建核心内容体系
以学习成果为导向，精心挑选和组织传感器原理及应用课程的教学内容，在这里以电容式传感器为例来进行教学设计。确保教学内容紧密围绕课程目标，涵盖传感器的基本概念、工作原理、性能指标、应用场景等核心知识。
采用由浅入深、循序渐进的方式安排教学内容，逐步引导学生掌握传感器的相关知识和技能。例如，先介绍常见传感器的类型和特点，再深入讲解其工作原理和应用方法。
3.2.2. 借助SPOC丰富教学资源
利用SPOC平台提供丰富的在线学习资源，如教学视频、课件、案例分析、练习题等，满足学生多样化的学习需求。学生可以根据自己的学习进度和能力水平，自主选择学习资源进行学习。
定期更新在线资源，引入传感器领域的最新技术和应用案例，保持教学内容的时效性和前沿性。
以下是以成果为导向运用SPOC平台进行的电容式传感器工作原理的教学设计(表1)。
Table 1. Instructional design
表1. 教学设计
教学课时 |
2课时 |
课题 |
电容式传感器的工作原理 |
范围及性质 |
中职学校 |
教 学 目 标 |
知识目标 |
了解电容传感器的基本概念 |
技能目标 |
掌握电容传感器的特点 |
情感态度 价值目标 |
培养学生严密的抽象思维能力； 讲解国内外先进的传感器技术案例和研究成果，培养学生的创新意识和国际视野，介绍我国科学家在传感器领域的贡献，激发学生的民族自豪感和爱国情怀。 |
教学重点难点 |
重点 |
能够准确写出电容的计算公式
，并分析其中各个参数(介电常数、极板面积A、极板间距d)与电容值的关系。 |
难点 |
能够区分不同类型的电容式传感器，并根据具体的应用场景选择合适的类型。 |
教学过程与内容 |
教学环节 |
教师活动 |
学生活动 |
时间 |
课前导学 |
在SPOC平台发布课前任务：发布关于电容式传感器工作原理的资料，并发布传感器相关应用的资料，发布课前测试题，引导学生观看收音机、指纹传感器的视频，做到课前预习。 |
学生在SPOC平台上观看课程视频，学习传感器的基本概念、工作原理、性能指标和应用领域等知识。 |
10分钟 |
新课讲授 |
电容传感器以各种类型的电容器作为传感器元件，将被测物理量(如尺寸、压力)等转换为电容量的变化，再经测量转换电路转换为电压、电流或频率信号。 |
认真听课，跟随教师进行学习，共同
讨论。 |
70分钟 |
(1) 电容器在收音机中的应用 并联在收音机LC谐振电路的电感两端的电容量越大，所接收到的电台的频率就越低。 电容器在收音机中，用于改变谐振频率，从而调整所要接收的电台。 (2) 电容式指纹识别传感器 指纹识别目前最常用的是电容式传感器。指纹识别所需电容传感器包含一个大约有数万个金属导体的阵列，其外面是一层绝缘的表面。当用户的手指放在上面时，金属导体阵列/绝缘物/皮肤就构成了相应的小电容器阵列。它们的电容值随着脊(近的)和沟(远的)与金属导体之间的距离不同而变化。 优点：体积小、成本低、成像精度高、耗电量很小，因此非常适合在消费类电子产品中使用。 |
电容屏和电阻屏的简单比较 |
电容传感器的优点： (1) 结构简单、分辨率高、工作可靠。 (2) 能在恶劣的环境条件下工作。 (3) 易于获得被测量与电容量变化的线性关系。 (4) 所需的激励源功率小，本身发热问题可不予考虑。 电容传感器的工作原理可以用平板电容器来说明。 当忽略边缘效应时，其电容为：
A——两极板相互遮盖的有效面积(m2) d——两极板间的距离，也称为极距(m) ——两极板间介质的介电常数(F/m) ——两极板间介质的相对介电常数 ——真空介电常数，
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小组讨论，理解
公式。 |
10分钟 |
布置作业 |
课后习题，预习SPOC平台发布的下节课的资料。 |
完成作业 |
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3.3. 教学方法设计
3.3.1. 运用OBE驱动教学过程
采用以学生为中心的教学方法，如项目驱动教学、问题导向教学、案例教学等，激发学生的学习兴趣和主动性。以项目驱动教学为例，可以设计一些与传感器应用相关的实际项目，让学生在项目实施过程中掌握传感器的原理和应用方法[3]。
根据学生的学习成果反馈，及时调整教学策略和方法，确保教学过程始终围绕课程目标进行，完成OBE闭环教学，如图1。例如，如果学生在某一知识点的掌握上存在困难，教师可以采用更加直观的教学方法或增加练习和辅导的力度。
3.3.2. 融合SPOC开展混合式教学
将课堂教学与在线学习相结合，开展混合式教学。课堂教学主要进行重点知识讲解、实验演示、小组讨论等活动，在线学习则让学生自主学习基础知识、拓展知识面、参与在线讨论等。
利用SPOC平台的互动功能，如在线答疑、讨论区、作业提交等，加强师生之间和学生之间的交流与互动。教师可以及时解答学生的问题，了解学生的学习情况，学生也可以通过与同学的交流和讨论，加深对知识的理解和掌握。
3.4. 教学评价设计
3.4.1. 依据OBE建立多元化评价体系
建立多元化的教学评价体系，全面评价学生的学习成果，如图1所示。评价方式包括考试、作业、实验报告、项目设计、课堂表现等，评价内容涵盖知识掌握、技能应用、能力提升等方面。
注重过程性评价，及时反馈学生的学习情况，激励学生不断进步。例如，教师可以在每个教学阶段结束后，对学生的学习成果进行阶段性评价，并给予针对性的反馈和建议。
3.4.2. SPOC实现信息化评价
借助SPOC平台的数据分析功能，对学生的在线学习行为进行跟踪和分析，了解学生的学习习惯和学习进度，为教学评价提供参考依据。
利用在线考试和作业系统，实现无纸化评价，提高评价的效率和准确性。同时，在线评价系统还可以提供详细的成绩分析和错题统计，帮助教师和学生更好地了解学习情况[4]。
Figure 1. OBE closed-loop teaching
图1. OBE闭环教学
4. 基于“SPOC + OBE”的混合教学模式实施
4.1. 课程准备阶段
教师在SPOC平台上创建课程，上传课程视频、课件、练习题等教学资源。同时，教师还可以在平台上发布课程公告、教学计划和学习要求，让学生了解课程的基本情况。
学生在SPOC平台上注册账号，加入课程学习。学生可以根据自己的学习进度和需求，自主选择学习内容，完成在线作业和测试[5]。
4.2. 课程实施阶段
4.2.1. 线上教学活动
(1) 自主学习：学生在SPOC平台上观看课程视频，学习传感器的基本概念、工作原理、性能指标和应用领域等知识。同时，学生还可以完成在线作业和测试，巩固所学知识。
(2) 讨论交流：教师在SPOC平台上发布讨论话题，如“传感器在智能家居中的应用”“传感器的发展趋势”等，引导学生进行讨论交流。学生可以在讨论区发表自己的观点和看法，与教师和同学进行互动交流。
(3) 在线答疑：教师定期在SPOC平台上进行在线答疑，解答学生在学习过程中遇到的问题。学生可以通过在线平台向教师提问，及时解决学习中的困惑。
4.2.2. 线下教学活动
(1) 课堂讲授：教师在课堂上对重点和难点内容进行讲解，如传感器的选型、安装、调试和维护方法等。同时，教师还可以结合实际案例进行分析，提高学生的学习兴趣和学习效果。
(2) 实验教学：在实验室进行传感器的实验教学，让学生亲自动手操作，掌握传感器的安装、调试和维护方法。例如，学生可以进行温度传感器的实验，通过实验了解温度传感器的工作原理和性能指标，掌握温度传感器的安装和调试方法。
4.3. 课程评价阶段
4.3.1. 学习过程评价
(1) 在线学习时间：教师可以通过SPOC平台统计学生的在线学习时间，了解学生的学习积极性和学习态度。
(2) 在线作业完成情况：教师可以通过SPOC平台查看学生的在线作业完成情况，了解学生对知识的掌握程度。
(3) 讨论参与度：教师可以通过SPOC平台查看学生的讨论参与度，了解学生的学习积极性和团队合作精神。
(4) 实验报告：教师可以通过学生的实验报告了解学生的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力[6]。
4.3.2. 学习成果评价
(1) 考试成绩：在课程结束时，进行期末考试，对学生的学习成果进行全面考核。考试内容包括传感器的基本概念、工作原理、性能指标、应用领域等方面的知识。
(2) 项目报告：学生在完成项目任务后，要提交项目报告，介绍项目的设计思路、实施过程和成果。教师可以通过项目报告了解学生的实践操作能力和创新能力[7]。
4.3.3. 素质评价
(1) 学习态度：教师可以通过观察学生的课堂表现、作业完成情况等方面，了解学生的学习态度。
(2) 团队合作精神：教师可以通过观察学生在项目实施过程中的表现，了解学生的团队合作精神。
(3) 创新能力：教师可以通过学生的项目报告、实验设计等方面，了解学生的创新能力。
(4) 职业道德：教师可以通过观察学生在实验教学中的表现，了解学生的职业道德。
采用线上和线下相结合的评价方法，从个人方面和小组方面进行评价(表2和表3)。
Table 2. Personal evaluation registration form
表2. 个人评价登记表
评价人姓名 |
|
评价类型 |
自评( )互评( )教师( ) |
评价元素 |
评价等级 |
优 |
良 |
中 |
差 |
能够认真听讲并主动记录重点 |
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养成了良好的学习习惯 |
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积极参与课堂讨论并发表观点 |
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积极与同学合作完成任务 |
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能与同学进行有效沟通 |
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能够灵活运用所学知识 |
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Table 3. Group evaluation registration form
表3. 小组评价登记表
评价人姓名 |
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评价类型 |
自评( )互评( )教师( ) |
评价元素 |
评价等级 |
优 |
良 |
中 |
差 |
成员能够明白自己的职务和责任 |
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成员在遇到困难时能相互帮助 |
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成员能够清晰地表达自己的观点 |
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成员沟通方式恰当，避免冲突 |
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成员对课程内容掌握良好 |
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成员对团队目标的达成有重要贡献 |
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5. 思政教学
5.1. 课程思政建设思路
9月9日至10日，全国教育大会在北京召开。习近平总书记在全国教育大会上强调紧紧围绕立德树人根本任务，朝着建成教育强国战略目标扎实迈进。本课程坚持立德树人，将知识传授、能力培养、价值塑造三者融为一体。课程采用多视角、全过程、前沿应用等方式融入思政教育，将思政教育渗透到《传感器原理及应用》专业教育中，从而实现专业教育 + 思政教育两者贯通的深度融合。
5.2. 课程思政的实施
Figure 2. Teaching model based on the hybrid teaching mode of “SPOC + OBE” under the perspective of ideological and political education in courses
图2. 课程思政视域下基于“SPOC + OBE”混合教学模式的教学模型
结合传感器的发展历程，介绍国内外科学家的贡献，弘扬科学家精神。如讲述我国科学家在传感器领域的艰苦探索和卓越成就，激发学生的爱国热情和创新动力[8]。
在讲解传感器原理和应用时，引入相关的社会热点问题和案例，引导学生进行思考和讨论。例如，在介绍环境监测传感器时，探讨环境污染问题和可持续发展的重要性；在讲解智能传感器在医疗领域的应用时，引导学生关注医疗公平和社会责任。
选取具有思政教育意义的传感器应用案例，如传感器在抗震救灾、疫情防控等中的作用，让学生在分析案例的过程中感受科技的力量和人文关怀。
开展小组讨论和项目实践，培养学生的团队合作精神和创新能力。在项目实践中，引导学生关注社会需求，运用传感器技术解决实际问题，培养学生的社会责任感和创新意识。
可以通过以上几个方面将思政教学融入传感器课程中，图2融入了课程思政，是本文的整体教学模型。
6. 结论
SPOC平台为学生提供了丰富的学习资源和灵活的学习方式，让他们能够自主探索、个性化学习；OBE理念则以成果为导向，确保学生在知识、技能和素养方面都能得到全面提升。在这个过程中，课程思政犹如一条红线，贯穿始终。在课程思政视域下，基于“SPOC + OBE”的混合教学模式在中职《传感器技术及应用》课程中的应用取得了良好的效果。该教学模式通过整合优质的教学资源，采用线上线下混合教学方式，以成果为导向进行教学，多元化评价学生的学习过程和学习成果，能够提高学生的学习兴趣、自主学习能力、实践能力和创新能力，为中职教育教学改革提供了有益的参考。在今后的教学中，我们将进一步完善该教学模式，不断提高教学质量和人才培养水平。
基金资助
2023年教育部产学合作协同育人资助项目(231105265274921)；天津职业技术师范大学研究生精品课程与教材建设资助项目(KJA2022-14)。
NOTES
*通讯作者。