實踐教學中的課程融合技術探索——以傳感與檢測技術課程為例

胡海燕

【摘要】鑒于傳感器在現(xiàn)實生活與工業(yè)生產(chǎn)中的重要應用，對高等職業(yè)院校開設的傳感與檢測技術課程的內(nèi)容與教學方法進行了探討，指出了傳感器課程現(xiàn)有的教學手段和教學內(nèi)容不能完全滿足學生學習的興趣，針對傳感器課程實施效率不高、專業(yè)認識不清的現(xiàn)狀，提出采用分層次設計任務的方式，將傳感與檢測技術、單片機技術以及PLC技術相結(jié)合教學，強調(diào)測試與應用設計，通過采用任務驅(qū)動的教學方式調(diào)動了學生對傳感器知識的掌握及應用的積極性，增強了學生專業(yè)學習的方向性。

【關鍵詞】傳感器 任務驅(qū)動 課程框架

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）10-0220-01

1.序言

傳感器在現(xiàn)實生活及工業(yè)生產(chǎn)中具有不可替代的重要地位，隨著電子信息技術、物聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，傳感器技術已經(jīng)深深融入到到我們的日常生活。傳感與檢測技術這門課程是電子信息、電氣自動化、鐵道通信信號和鐵道機車車輛專業(yè)學生的一門必要的專業(yè)課，已經(jīng)存在并應用了幾十年，在專業(yè)領域的設置上具有承前啟后的作用。

分析現(xiàn)階段的傳感與檢測技術教材，內(nèi)容的設置基本上都是著重從工作原理及結(jié)構(gòu)剖析方面講述，面對傳感器器件的集成性，原理性的講解相對較為抽象，需要學生具有較強的理解能力。而新時期高職學生面臨的根本問題是能夠充分的運用傳感器知識分析檢測系統(tǒng)的任務，檢測信號的可信度。文章著重從培養(yǎng)學生對傳感器的應用能力為出發(fā)點，采用任務驅(qū)動的方式，從兩個層面上展開，分別針對不同的物理特性，設計相應的傳感器測試任務，同時，對學生進行分層次教學，設計不同類型的傳感器測試與應用系統(tǒng)，與模擬電子技術、數(shù)字電子技術、單片機技術、PLC技術相結(jié)合，不僅使學生能夠正確的學習如何選擇使用傳感器、認識傳感器，更大程度上大大提高了學生對傳感器學習的興趣，加深了各種課程之間的相輔相成的關聯(lián)性理解，增強了專業(yè)學習的方向性。

2.傳感器課程任務驅(qū)動框架的設計思路

文章著重從傳感器的應用角度出發(fā)，將傳感與檢測技術、單片機技術相融合，設計了一系列的非電量檢測與控制系統(tǒng)，目的是讓學生自主認識傳感器信號的作用，通過對一學年電子、自動化專業(yè)學生學習傳感器課程的滿意度以及學生參加各種技能競賽的跟蹤，一個明顯的狀態(tài)就是學生對傳感器的應用和系統(tǒng)分析能力大大提高了。

根據(jù)日常生活及實際生產(chǎn)中傳感器應用的廣泛性，分別針對溫度、位移、壓力、流量、光照強度等物理量設計了測量溫度的簡易溫度計及熱電偶與熱電阻溫度測量系統(tǒng)、位移檢測系統(tǒng)、流量（壓力）檢測系統(tǒng)、光電傳感器報警系統(tǒng)。基于不同物理量的傳感器任務框架圖如圖1所示。

圖1 基于物理效應的傳感器課程任務框架

3.任務模塊的設計與實施

鑒于溫度檢測在國防工程、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應用，文章以溫度傳感器為例，對于高職電子信息技術專業(yè)的學生而言，首先要求能夠熟練的掌握不同類型的溫度傳感器的應用領域以及學會如何選擇、使用各種溫度傳感器及相應測量轉(zhuǎn)化電路，在此基礎上針對學習能力較強的部分學生可以開展功能教學，分配不同的任務，完成溫度的測試、顯示、設定、報警等功能。因此，分別從溫度測量以及溫度檢測系統(tǒng)兩個方面來設計任務。

考慮到熱敏電阻通常用于溫度補償電路，熱電偶和熱電阻是工業(yè)生產(chǎn)中的常用測溫傳感器，因此，分別設計了基于熱敏電阻的簡易溫度計和基于熱電偶與熱電阻的溫度測量系統(tǒng)。熱敏電阻、熱電偶、熱電阻任務設計框圖如圖2所示。

圖2 溫度傳感器測量模塊

簡易溫度計的設計思路是讓學生掌握熱敏電阻傳感器的應用。測量電路采用電橋電路，以熱電偶電子溫度計作為標準，在0～100℃通過對比設置溫度、電壓變化范圍，將熱敏電阻對溫度的敏感變化轉(zhuǎn)換為相應的電壓變化，調(diào)節(jié)不同的水溫則可以直接通過電壓值讀出對應的溫度值。通過簡易溫度計系統(tǒng)的設計，一方面提高了學生的學習興趣，另一方面使學生深入掌握熱敏電阻的原理及應用。

熱電偶與熱電阻溫度測量系統(tǒng)是用熱電阻和熱電偶作為測溫元件，使用溫度變送器作為測量儀表。整個系統(tǒng)采用熱電阻、熱電偶、標準溫度計對溫度進行對比測試，分別對冷水、熱水、空氣、散熱器、融化的焊錫進行測溫，并對測量結(jié)果進行對比。通過這種對比分析方式，可以使學生直觀的觀察熱電偶、熱電阻的測溫原理，同時能夠深入的了解熱電偶、熱電阻測量溫度過程中的不同的變換過程，以及原理性的差異，明確了對于溫度量檢測如何選擇溫度傳感器。

溫度擴展系統(tǒng)是在簡易溫度計與測溫儀表的基礎上，將單片機小系統(tǒng)引入到課程中，首先將溫度測試程序下載到單片機中，用單片機代替測溫系統(tǒng)中的測溫儀表，便于學生將傳感器與單片機課程結(jié)合，同時，單片機課程的教學中，可以借助于溫度系統(tǒng)模塊的功能，以單片機進行溫度采集控制為主，傳感器電路為輔的方式，將專業(yè)課程有機融合，使學生更加深入的理解傳感器在不同學科、不同領域中的地位和作用，激發(fā)學生學習的興趣，鍛煉學生自主學習以及分析問題、解決問題的能力，也使學生對專業(yè)方向及就業(yè)有了更加明確的認知。

4.總結(jié)

采用任務驅(qū)動的傳感器與執(zhí)行器課程實施，改善了傳感器課程大量原理性知識的枯燥性，通過采取下發(fā)任務、小組討論、教師對小組方案進行評價、裝配及調(diào)試電路等一系列手段，更大程度地調(diào)動了學生學習傳感器課程的積極性，同時加深了對傳感器課程在專業(yè)領域中地位的認識。通過任務實施的模式，不僅鍛煉的是學生對不同傳感器的運用及分析、判斷能力，更加深了學生對模擬電子技術、電子技術、單片機課程的關聯(lián)性認識，從而對于專業(yè)定位、就業(yè)方向有了更加明確的認識。

參考文獻：

[1]徐軍，馮輝主編，傳感器技術基礎與應用實訓[M]，電子工業(yè)出版社。

[2]何希才編著，常用傳感器應用電路的設計與實踐[M]，科學出版社。

[3]吳旗主編，傳感與自動檢測技術[M]，高等教育出版社。