《傳感器技術(shù)》課程教學方法探討

世界的腳步越來越快，已經(jīng)進入信息時代，從而也迎來了新技術(shù)革命的到來。在運用信息的過程中一般主要是要獲取可靠準確的信息，其中傳感器是獲得生產(chǎn)領(lǐng)域和自然方面信息的主要手段和途徑^[1]。在基礎(chǔ)科學研究中而傳感器的低位更加的突出。同時現(xiàn)代科學技術(shù)進入了更多的新領(lǐng)域發(fā)展。如:在宏觀上觀察上千光年的浩海宇宙，在微觀上觀察小到納米粒子的世界，在縱向上觀察長達數(shù)十萬年的天體演化過程，則短到秒的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學科開發(fā)的先驅(qū)。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之廣泛的領(lǐng)域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。目前在崗的傳感器人才相當一部分是機械專業(yè)出身，而機械專業(yè)開設(shè)的傳感器技術(shù)課程只有兩三門課，有的甚至只有一兩門，其中《傳感器技術(shù)》是主干課程。目前在教學環(huán)節(jié)面臨的現(xiàn)狀主要是:(1)理論教學學時大大壓縮;(2)傳感器新技術(shù)新元件不斷出現(xiàn)，并且這門課程具有工程實踐性很強的特點。要想在有限的時間內(nèi)達到很好的教學效果，培養(yǎng)出真正滿足社會需求的有用人才，需要兼顧客觀現(xiàn)狀及課程特點，在各個教學環(huán)節(jié)精心設(shè)計。

1 理論教學環(huán)節(jié)應(yīng)合理規(guī)劃

在保證教學內(nèi)容系統(tǒng)性和完整性的基礎(chǔ)上，精選教材，保證教材與相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進步保持同步，并對教材內(nèi)容進行合理裁剪，簡化或舍棄那些不為應(yīng)用能力培養(yǎng)所必須的理論和公式推導(dǎo)、論證方面的內(nèi)容。基礎(chǔ)理論以“夠用”為原則，重點內(nèi)容講解以企業(yè)需求為目標，以工業(yè)應(yīng)用為主線，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，增加最新技術(shù)、最新工藝、最新產(chǎn)品以及發(fā)展方向、發(fā)展態(tài)勢內(nèi)容，實現(xiàn)專業(yè)教學基礎(chǔ)性與先進性的統(tǒng)一。比如在講述電容式傳感器時可結(jié)合當前流行的手機觸摸屏技術(shù)，電容式感應(yīng)是一種以觸摸操作為基礎(chǔ)的感應(yīng)形式。作為傳統(tǒng)機械式按鈕和滑動觸頭的一種替代技術(shù)，電容式感應(yīng)技術(shù)還可以用于設(shè)計觸摸屏、觸摸板和接近感應(yīng)裝置。這項技術(shù)并不感應(yīng)按鈕的具體狀態(tài)，而是用于檢測導(dǎo)電物體是否存在，許多情況下，用戶的手指就是這個導(dǎo)電物體等等來激起學生的學習的積極性。

2 教學方法應(yīng)結(jié)合實際應(yīng)用

本課程將研究性教學理念貫徹始終，由傳統(tǒng)的“注入式知識教育”向“研究性教學模式”轉(zhuǎn)變。教師精選科研過程和工程應(yīng)用中與課程教學聯(lián)系緊密的案例，介紹與重要知識點相關(guān)的科研內(nèi)容和最新科研成果，并改革單一的教師授課形式，變學生被動接受為引導(dǎo)其主動探究，利用建設(shè)的多媒體資料庫和其他相關(guān)資源，由案例引導(dǎo)，提出適合本科生研究學習的專題，引導(dǎo)學生開展研究性學習，查閱文獻和網(wǎng)絡(luò)資源、開展課堂討論、提交綜述報告或設(shè)計作業(yè)等。

教學中應(yīng)結(jié)合實際應(yīng)用，重視學生在教學中的主體地位，充分調(diào)動學生的積極性^[2]。比如在教學過程中應(yīng)結(jié)合目前熱門的行業(yè):物聯(lián)網(wǎng)和樓宇智能化技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器是把自然界的各種物理量(溫度、壓力、長度等)，化學量(pH值、水溶氧等)，生物量(新鮮度、活性)變成可測量的電信號，我們大眾所講的攝像頭，本質(zhì)是圖像傳感器。因此，作為一個整體系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)概念，在感知、傳輸和應(yīng)用三個層次中，一定是你中有我，我中有你，但無論如何描述物聯(lián)網(wǎng)都離不開傳感器，不管是物理量還是化學量，是開關(guān)量還是線性量，是有線的還是無線的，是昂貴的還是廉價的，目的只有一個，把自然的參量變成可應(yīng)用的電訊號，因而傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。

而樓宇智能化技術(shù)也是離不開傳感器技術(shù)的發(fā)展，比如:你能想象嗎？雖然本人不在家，可是只要拿著手機就能隨時掌控家中的一切，有歹徒非法靠近窗戶，手機會接到報警，煤氣要泄露，手機也會受到預(yù)警，下班前還可以通過手機發(fā)號施令，讓電飯鍋、咖啡爐提前啟動，做好晚飯等著自己回家……這些不是科幻也不是夢想，恰恰發(fā)生在咱老百姓的生活，讓人體驗到了智能家居的神奇魅力。智能樓宇環(huán)境專用傳感器基本功能:溫度、濕度、大氣壓、空氣質(zhì)量、光照。可增加功能:二氧化碳、煙感、傾角、噪聲傳輸方式:ZigBee、GPRS、GSM。

特點:將多種環(huán)境參量集于一體;采用間歇式工作方式，功耗低;實時在線監(jiān)測，將報警狀態(tài)及時發(fā)送給用戶;可根據(jù)客戶需求，設(shè)置報警上、下限閥值;采用無線傳輸方式，減少現(xiàn)場布線，提高系統(tǒng)可維護性、可靠性及可擴展性。

隨著我校大學生課外研學活動的廣泛開展，大部分學生在二年級下學期和三年上學期開始參加大學生創(chuàng)新大賽或其他課外研學項目，而“傳感器技術(shù)”是三年級上學期開設(shè)的專業(yè)主干課，大部分大賽項目與傳感器密切相關(guān)，形成了對實踐環(huán)境的較大需求。我們及時開放傳感器實驗室的部分場地和設(shè)備，建設(shè)了大學生創(chuàng)新實驗室，為課外自主研學服務(wù)，學生自主管理的開放性創(chuàng)新實驗室成為學生開展課外研學的重要場所，有效促進了研究性學習氛圍的形成。

3 實驗環(huán)節(jié)應(yīng)體現(xiàn)與時俱進

實驗項目的實施應(yīng)該緊跟理論教學，以使學生及時對理論教學內(nèi)容進行深入理解，同時可以及時解決學生課堂聽課所產(chǎn)生的疑惑。對于一些演示實驗應(yīng)以提高學生的學習興趣為宗旨，采用透明試驗臺作為平臺，項目不宜過多，可以結(jié)合實驗室自身條件，選擇一個較為綜合的帶有科研性的實驗項目給學生演示講解各種回路的動作過程。將來再把這個綜合項目分解成幾個典型子項目，對于這些子項目，教師給出實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)，要求學生擬定實驗方案和步驟，自主設(shè)計各種單片機控制原理，傳感器模塊原理，然后每個學生再按照自己的思路實際操作、驗證，最后再把它們整合起來，變成一個大項目。另外，實驗室應(yīng)對學生開放，可以設(shè)計一些綜合性、工程性強的項目作為并結(jié)合圖片、動畫、聲音、視頻等媒體形式從多角度闡述，則更易表現(xiàn)難以理解的知識。

4 課程設(shè)計作為必要補充

最應(yīng)當受到師生重視的就是課程設(shè)計，能夠體現(xiàn)出學生的綜合應(yīng)用能力、檢驗學生實學習效果。將兩三個學生分為一個討論小組，設(shè)計出有綜合性、多樣性和創(chuàng)新性的設(shè)計題目，并且充分利用現(xiàn)有的條件引導(dǎo)學生開發(fā)一些產(chǎn)品，比如:用光電傳感器作為主要的路徑識別元件，通過電壓比較器將信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電平，用單片機作為控制核心，實現(xiàn)小車的循線運動。課程設(shè)計的成績應(yīng)作為《傳感器技術(shù)》課程的平時成績。

5 結(jié)語

教學活動是一項十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，無論在理論教學還是在實驗教學中須將科學研究引入進來，使教學過程科研化，科研活動教學化[3]。牽涉到其它相關(guān)課程的協(xié)調(diào)改革，是任何一門課程的教學改革、教學方法的探索所必要的。想要讓學生養(yǎng)成良好學習習慣以及培養(yǎng)綜合能力，更加需要一個長期的、復(fù)雜的過程。讓學生能夠成為獨立思考、自主創(chuàng)新的有用人才，才是我們的最終目的，人們需要不斷的探索，才能實現(xiàn)時代的發(fā)展、社會的進步、新技術(shù)的涌現(xiàn)對教學改革的需求。希望通過以上幾點淺見能夠?qū)Α秱鞲衅骷夹g(shù)》課程的教學工作起一點點借鑒作用。

參考文獻

[1]陳建元.傳感器技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2008.

[2]陳鴻雁，彭東林，鄧力.基于網(wǎng)絡(luò)資源的“傳感器與自動檢測技術(shù)”精品課程建設(shè)[J].重慶工學院學報:自然科學版，2007，21(7):166～168.

[3]賈伯年，俞樸，宋愛國.傳感器技術(shù)[M].南京:東南大學出版社，2007.