傳感技術專業課程實驗教學改革與實踐

孫紅鴿 臧 義 曹 毅

[摘要]針對當前傳感器技術實驗教學中存在的問題，在教學內容、考核方法等方面提出了優化實驗項目分類、規范實驗報告要求、量化實驗考核標準等具體改進措施。實踐證明該措施能有效地激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力，引導學生的創新思維。

[關鍵詞]傳感技術；實驗教學：改革；創新思維

[中圖分類號]G40—057

[文獻標識碼]A

[論文編號]1009—8097(2009)13—0307—02

引言

高等學校是培養高素質創新人才的基地，如何培養出培養高層次高素質技能型人才以滿足社會需要，已經成為當代高校教育的核心問題。實驗教學是高等院校教學體系的重要組成部分，是實現素質教育和創新人才培養目標的重要教學環節，相對理論教學，更具有直觀性、實踐性、綜合性、探索性和啟發性，對啟迪學生的思維，加強學生對理論知識的理解，培養學生掌握科學的實驗方法與技能。提高學生綜合素質、動手能力與創新能力起著關鍵性的作用。傳感器技術是一門實踐性很強的學科，其教學過程中實踐教學環節的重要性也就尤為突出。

一傳感技術實驗教學現狀

近年來隨著社會發展對人才要求的進一步提高，實驗教學工作已越來越引起人們的普遍關注，但是其現狀仍不樂觀。《傳感器技術》作為自動化、測控技術及儀器等專業的一門專業基礎課，其實驗教學環節仍然存在如下現象：實驗教學模式仍是應試教育模式，比如實驗教學本身沒有完全擺脫以驗證理論為主、學生“照著做”的實驗模式；長期的應試教育，養成了學生重視理論課學習而輕視實驗課學習，學生對實驗課是敷衍了事。整個實驗過程中學生處在一種被動盲目的狀態，學生只動手而很少動腦，缺少參與實驗的主動性和積極性。實驗教學方法方面，注重程序化訓練模式多，發揮學生主動性不夠；重知識傳授多，培養學生動手操作力不夠；注重灌輸式教學方法多，采用啟發式、研討式教學方法少。實驗教學內容方面，偏重于傳統驗證性實驗，內容單一、陳舊，方式單調枯燥，學生對綜合性、設計性實驗的興趣和動手能力沒有得到提高；學生的創新心理得不到滿足，創造能力得不到培養，個性得不到充分發揮。另外實驗儀器設備條件相對比較薄弱，可能也是學生不重視實驗課的原因之一。正是此類種種原因使得實驗教學沒有達到其真正目的，根據我校檢測技術實驗室現狀提出一點個人見解，旨在提高學生的動手能力，培養創新型人才。

二傳感技術實驗教學改革探討

1提高學生對實驗課重要性的認識

要搞好實驗教學和改革，必須要轉變理論教學高于實踐教學的這種輕視實驗教學的傳統思想觀念。教學效果優秀與否在于教師，而學生的學習效果在很大程度上取決于他們對這門課程的重視程度。通常情況下，學生認為實驗課是理論教學的輔助和補充，因此對其不夠重視，導致實驗做完后只是學會了一些簡單的操作和儀器的基本使用方法，而忽略了實驗過程中對問題的的分析和解決。所以必須提高學生對實驗課的重視程度，變被動學習為主動學習，培養調動學生的積極性，最終實現學生自主創新能力的培養與提高。針對這些問題，我們將實驗學時列入計劃學時之內，并且體現在教學課表中，使實驗教學與理論教學同步，且實驗成績作為該課程成績的一部分：在采取了這些措施之后，學生對實驗課程的重視程度有了明顯的提高。

2加強對實驗課的考核

學生最關心的就是成績，因此成績評定方式對于實驗教學十分重要，要充分利用這一特點來設計合理的考核方案，在達到考察目的的同時，使學生通過實驗能夠深入理解理論知識，進而培養學生的動手、創新能力，為此，我們設計了較為合理的實驗成績評定公式：實驗總成績=紀律成績(30％)+操作成績(40％)+報告成績(30％)。成績評定的重點在于學生是否理解并靈活應用了所學知識，同時鼓勵創新思想和創新實踐過程，而不僅僅是實驗結果的正確與否。成績評定重視實驗數據的處理過程而不僅僅是實驗報告的形式。另外，對于設計性實驗，考核公式中的操作成績以當面驗收為考核依據，通過演示和口頭介紹展示實驗過程及實驗結果。雖然在實驗指導及考核過程中，指導教師的工作量有所增加，但這種約束體制有利于培養學生的動手及創新能力。

3實驗教學內容的改革

為了突出實踐教學在培養學生應用意識與工程實踐能力方面的作用，達到使學生消化理論、提高能力的目的，對傳感技術的實驗教學內容進行了一系列改革。

其一，保留一些基礎驗證性實驗，如電阻應變、電渦流特性、光纖傳感器特性實驗等，使學生通過這些實驗，理解傳感器的基本原理和特性，消化并吸收理論教學內容。

其二，增加一些綜合性實驗，包括原理上的綜合、方法上的綜合以及傳感器特性的綜合；如利用電阻應變片設計數字電子秤，利用霍爾傳感器設計測速電路等：也有方法上的綜合，如可以利用多種傳感器完成轉速、位移、重量等被參數的測量。這類實驗基本上都是在現有實驗設備基礎上能夠完成的實驗，目的是讓學生在實驗的過程中理解和吸收理論教學中的原理型知識，并加以簡單應用。初學這門課程的學生對于這類實驗很感興趣，甚至由此對該課程產生好奇，極大的激發了學生深入探究傳感器技術的欲望。

其三，開設一些簡單的設計性實驗，利用實驗臺上的某一部分，與學生自行設計的內容連接，來實現對某一信號的檢測。如在直線霍爾式位移傳感器實驗中，讓學生自己設計一個信號轉換電路來替代實驗臺配套的處理模塊，并將其測量的實驗結果與原來的結果進行比較，分析差異的原因，并在其基礎上進行改進。這類實驗主要是一些設計量小、費時少、需要另加元件也較少的項目。目的是在加深理解理論教學中轉換電路作用的同時，鍛煉學生的實際動手與設計能力。

其四，開設綜合設計型實驗，該類實驗項目主要是實驗教師根據課程及實驗大綱要求，設置情景，提供材料，提出問題，在此基礎上，讓學生通過分析問題、資料收集、理論驗證，最后提出解決問題的方法；使學生進一步認識到傳感器在控制過程中的實際作用，使其在解決問題中獲取知識、應用知識，以培養其創新精神、提高其綜合素質和實踐能力。例如，針對目前家用天然氣設備增多的同時，天然氣安全隱患也隨之增長的現象，讓學生利用傳感器設計一個簡單的天然氣安全報警器，要求實現的功能是檢測空氣中甲烷(CH₄)濃度的含量(天然氣主要成分是CH₄，濃度介于4～16％時會發生爆炸)，當超出安全限時可以實現聲光報警：設計中所必需的元器件由實驗室提供。對于這類實驗項目，需要學生自己查找資料設計天然氣安全報警器的檢測電路，并通過實驗進行驗證。在此實驗過程中學生不僅領會了傳感器的作用，還了解了傳感器在生活中的應用，更重要的是鍛煉了學生的動手和實踐能力。再比如可以讓學生自己制作一些小產品模型，如自動避障小車、恒溫控制儀、濕度檢測儀等與生活息息相關的各種小儀器，讓學生在做實驗的同時，也真正的體

會到傳感技術在生活中的無處不在。通過一屆學生的試驗我們發現學生對這類實驗項目的興趣非常高，而且有很多其他班級、年級的同學都期待能夠早日步入檢測技術實驗室，來體驗生活中的傳感技術。因為實驗學時所限。該類實驗只局限在一些較簡單的設計項目上，起到拋磚引玉的作用。

其五，研究型實驗。研究型實驗的目的是培養學生獨立分析問題、解決問題的能力。對于該類實驗，實驗室提供進行開發的各種儀器設備，如計算機、示波器、仿真器、開發板、傳感器等，學生自擬題目，自由組隊，分工合作。在實驗進行之前要求學生進行方案論證、可行性分析以及設計‘結果預期，由主要指導教師對報告進行審核，通過后學生方可進入實驗階段，在實驗過程中指導老師及實驗室老師應給予必要的技術指導。實驗結束后由主要完成人并提交實驗報告及相關研究論文，并進行匯報。該類實驗項目設為全校公開實驗項目，或定位為面向全校開放檢測技術實驗室。目前此項工作正在運行并計劃長期堅持下去，我們期待它的成功，并堅信一定能培養出具有更強競爭力的人才。

4實驗教學方法的改革

實驗課是驗證理論、應用理論以及鍛煉學生動手能力的重要環節。在實驗指導的方法上，應改變傳統的灌入式實驗教學方法，采用多種方式同步進行。例如：啟發式教學方法，以問題為中心，讓學生發現并提出問題，或教師提出問題，或師生共同提出問題，在此基礎上，通過分析、資料證明、理論驗證，提出解決問題的方法，讓學生在問題的提出與解決中獲取知識、應用知識，培養創新精神和實踐能力：實驗探討教學模式，主要是教師和學生共同設置實驗目的，討論實驗要求，分析實驗對象、條件，預測實驗結果，讓學生手、眼、腦并用，廣泛參與實驗操作，動手實驗，觀察實驗，記載實驗，分析實驗等。對于實驗指導方法要因人而異。有時還要具體問題具體分析。

如今多媒體教學和網絡教學已經成為現代教學的發展主流，利用圖文并茂、生動形象的多媒體教學，可以激發學生的積極性與創造性、變被動為主動學習。網絡教學可以實現資源共享，而且可以不只是單一的學生或者老師搜集信息，很多學生和老師可以共同收集信息，很多人都可以參與進來，把一個在學校里的平臺，拿到了全世界，同時又可以隨時享用別人的成果。將多媒體和網絡教學引入到實驗教學環節，豐富了教學內容，拓展了教學情景，推進了實驗教學的信息化，構建起了自主學習的新型教學模式。同時使用多媒體實驗教學可以降低實驗消耗，提高教學效率。當然這就要求教師制作出高水平的多媒體課件，不僅要集中各項教學信息，而且要題材新穎、方式獨特，互動性好，能夠直接用于課堂教學及網絡教學。此外，設計并開發基于網絡的虛擬傳感器實驗室也是我們實驗室建設和實驗教學改革的又一發展方向。

三總結

傳感技術實驗課教學改革涉及面廣、環節多，是一個比較復雜的問題。在此只是在提出一點見解，目的是讓實驗教學在教學中能夠更好的發揮作用，通過實驗教學環節讓學生的實驗能力得到充分的訓練和提高，更重要的是激發學生的主觀能動性和創造性，變被動式接受為主動性探索，讓學生真正的能夠感受到學以致用，最終實現人才培養由“繼承型”向“創新型”的根本轉變。