“卓越計劃”體系中《傳感器技術與應用》課程教學改革探析

何俊　李繼凱　張靜　肖明　熊建斌

【摘要】在“卓越計劃”以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心的指導下，根據近年來《傳感器技術與應用》的教學經驗，探析該課程體系的重構、教學內容、實驗教學改革。著力推動實用型方法的學習，加強學生創新實踐能力的培養。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）08-0247-02

《傳感器技術及應用》課程既是電子、電信、電氣、自動化、機電一體化等專業的一門集理論性、技術性、實踐性與應用性于一體的必修課程。作為連接客觀物理世界與邏輯信息世界的橋梁，傳感器扮演著重要的角色。是信息時代中人們從工業生產領域和大自然獲取信息的主要手段[1]。傳感器技術廣泛應用與現代工業生產、基礎科學研究、宇宙開發、海洋探測、軍事國防、環境保護、資源調查、醫學診斷、智能建筑、汽車、家用電器、商務工程、商檢質檢、公共安全，以及文物保護在內的多個應用領域。

傳感器技術被認為是現代信息產業的三大支柱之一，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的[2]。世界各國都十分重視這一領域的發展，同時傳感器技術的發展日新月異，產品市場出現的傳感器種類與其功能日益豐富，由于產品技術更新快，新理論與新技術不斷涌現，因此對該類課程的教學工作提出了更高的要求[3]。特別是知識化、信息化、技術化的21世紀，為更好的向輸送實用型、技能型的高科技人才，高等院校擔負著偉大而艱巨的責任和使命。

所以，傳統的理論公式推導和基本原理介紹的教學模式不再適應本課程教學需求，把基礎理論與市場應用實踐結合起來，傳感器技術和具體工程實踐項目結合起來，激發學生對本課程的興趣，提高學生的認知能力、動手能力、工程設計能力，具有重要的意義。

1.理論教學

該課程的理論教學任務及教學重點主要是對各類型傳感器的工作原理、內部結構、性能特性分析、研究現狀以及應用實例進行相關介紹。傳統的理論教學模式是任課教師強制性把每類傳感器的工作原理、測量電路和基本應用領域等知識灌輸給學生，這種強制性的“灌輸式”教學不僅沒有激發學生對該課程的強烈的學習興趣，反而加速學生對該課程厭惡情緒的積累。該課程具體的改革路線如下圖所示：

1.1 應用場景課堂設計

該課程的理論教學非常枯燥無味，課堂教學設計是激發學生學習興趣的關鍵。

在實際的教學課程中，我們將根據該課程的特點，對目前國內外相關傳感器技術進行分類和統計，并根據實際情況，制作教學花絮課件，在正式模塊化理論教學前對學生進行感性教育，激發學生對該模塊理論教學的興趣。例如：醫學上的電子血壓測試、電子血糖測試、膽固醇的檢測；電飯煲、空調、冰箱等家用電器的溫度檢測傳感和控制；甲醛檢測儀、CO濃度檢測儀等有毒氣體檢測所用到傳感器技術；飛行器在空中的姿態控制是如何實現的，對飛行器的姿態是如何檢測的；機器人如何識別周圍環境等等。通過實例，激發了學生對該課程的學習興趣，達到理解相關傳感器技術的理論的知識。為學生學習該課程后續內容作了準備。

1.2 模塊課件的設計

根據課程的相關內容和其傳感器在應用市場中的重要位置，我們將根據應用市場的調研情況，對課程的理論教學進行職業化的模塊劃分，針對不同的功能模塊，采取不相同的教學課件和教學方式。教學功能模塊可以根據我們選用和參考使用的教材進行劃分，例如：

功能模塊1：溫控傳感器，本功能模塊主要講解各類溫度傳感器的基本測量知識，讓學生了解并掌握熱電偶傳感器、熱電阻傳感器、敏電阻等溫度傳感器的基本原理、結構及其日常生活中的應用，結合該類傳感器技術市場應用，設計感官實踐，讓學生具有明顯的感性認識。

功能模塊2：壓力傳感器，該功能模塊主要向學生講解各類力學傳感器在工業市場的應用并使學生認識力學傳感器的基本原理，讓學生掌握電阻應變式傳感器、壓阻式傳感器、壓電式傳感器、電感式傳感器、電渦流傳感器、電容式傳感器的原理、結構、應用。以介紹貼近生活應用的傳感器為起點，激發學生的學習熱情，比如：電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏。

2.實驗教學改革

2.1課內實驗教學

《傳感器技術與應用》課程是一門實驗性很強的課程，它注重培養學生該領域的基本思維和解決相關問題的能力，特別是使用相關的傳感器技術解決現實生活中的具體問題的能力。

實驗課是幫助學生理解理論、了解并應用理論、鍛煉學生動手及獨立思考能力的重要環節。目前，實驗教學大多采用集中布置實驗任務（一個實驗班級為一個實驗任務），指導老師在學生實驗開始前，親手教會學生的具體操作方法。也有些采用任務布置和學生填寫實驗報告。這類實驗課程，存在指導過程中，缺乏提示學生注意觀察實驗現象，缺乏激發學生自己動手嘗試的激情，缺乏誘導學生獨立思考，不斷發現問題，分析問題，解決問題。部分學生可能根本沒動手做過，只是簡單的填寫實驗報告。

2.2創新實驗

實驗不僅能驗證和詮釋現實生活中的傳感器技術應用情況[4]，而且能有效的指導理論課程教學的安排和準備，在理論和實驗完美結合下，進一步激發學生探索該課程理論上和實驗上的新知識和新應用的興趣，同時也鞭策學生去分析實驗過程中出現的問題，努力解決實驗過程中的問題。有效的觸動學生創新的觸角，也能讓學生在實驗過程中感受到實驗創新成果帶來的喜悅。探索-分析-探索，通過實驗性教學讓學生走上一條“不歸路”。進一步讓學生深刻認識到理論學習的重要性。如何有效的設計實驗任務，利用電子競賽為契機，培養學生的創新能力和動手能力。

3.考核改革

傳統的課程考試成績由期末卷面分和學生平時到課情況綜合，一張試卷和學生的平時到課情況就決定了學生成績，這種成績考核方法忽略該課程的重要特點——實驗性，增加人為不確定因素對成績的影響，難以真實地反映學生專業技術能力。依照該課程的特點和實際教學經驗，將其成績評定分為實驗成績考核、卷面考核、平時成績考核、創新實驗考核等幾個方面。這樣降低了試卷成績在總體成績中所占的比例，更多的是考查學生的學習能力、學習狀態和工程實踐及創新能力。

3.1實驗成績考核

通過對個章節所學的基本傳感器的應用和相關電路進行實驗，讓學生在實驗室過程中學會分析電路，學會思考問題，學會解決問題。每章節實驗課，學生認真動手并記錄實驗所看到的和所分析到的結果，以實驗報告的形式向實驗老師匯報。每次實驗結束后由實驗老師對該次實驗進行量化考核，然后綜合所有實驗的量化考核成績，該部分量化考核成績占總考核成績的30%。

3.2試卷成績考核

試卷成績考核主要指期末考試的試卷得分情況，考試方式為閉卷，其目的是考核學生對課堂理論教學、項目實踐教學中相關知識點的理解，主要考核學生的基礎知識和綜合運用知識的能力。題型可以多樣化，即可能涵蓋填空、選擇、判斷、簡答、計算、綜合設計、實驗結論分析等幾個部分，這部分成績占總成績的 30%。

3.3平時成績考核

平時成績考核是指對學生平時上課的到課情況和實驗任務及作業完成情況的考核。理論課主要是講述基本理論和方法，學生對理論興趣不大，但不能放任學生，需要對學生平時理論的出勤情況進行考核。同時，實驗任務的完成和課程作業完成情況進行考核，這部分成績占學生總成績的 10%。

3.4創新實驗考核

創新實驗考核主要是考核學生自主選用傳感器、設計能完成一定任務和功能傳感器應用產品，重點培養學生獨立選擇傳感器、設計、調試其測量電路的能力，并對測量結果作進行分析判斷，進而達到所設計產品符合實際電子控制類工程需要的簡單測量應用系統的設計、制作及調試的目標。如智能溫度檢測儀、智能煙霧報警器、智能障礙探測儀、智能有毒氣體探測器、智能移動體感應器等題目供學生選題，在指定的時間范圍內，提交完成基本功能的檢測系統設計結果、相關文字報告等，這部分考核成績占總成績的30%。

4.總結

《傳感器技術與應用》不僅授課內容繁多，且傳感器類型也是五花八門，其工程應用情況也非常廣泛。在“卓越計劃”背景下，以社會需求為導向，以實際工程為背景，以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，滿足企業對專業型和技能型人才的需求，順應時代發展的迫切需要，結合課程內容、特點筆者的實際教學經驗，通過對《傳感器與檢測技術》課程進行了嘗試性的改革和創新。一方面，激發了學生的學習興趣和熱情，培養和鼓勵學生積極參與“挑戰杯”設計競賽和大學生電子設計大賽。另一方面，同學的學習目的明確，興趣濃厚，在期考考試中成績優異。盡管如此，我們還需繼續努力，不斷優化和更新教學內容，完善教學體系，進行教學改革，提高學生的工程實踐能力和專業技能，提升教學效果，滿足社會需求。

參考文獻：

[1]陳建元 .傳感器技術 [M].北京 ：機械工業出版社，2008

[2]張宣妮. “做中學，學中做”的傳感器教學模式探究[J]. 高教論壇， 2011， 2（2）：70-71

[3]蔣全勝， 呂家云， 寧小波. 面向應用型人才培養的檢測技術教學模式改革[J]. 合肥工業大學學報（社科版）， 2010，3（11）： 144-146

[4]鄭春嬌， 王俊生， 楊匯軍. 結合大學生電子設計競賽談“傳感器與檢測技術”教學改革[J]. 遼寧工業大學學報（社會科學版）， 2011， 3（14）：128-130

作者簡介：

何俊，男，1978-，博士，講師。