傳感器與檢測技術(shù)課程教學探討

姜丕杰，程海軍，陳曉英

(遼寧工業(yè)大學 電氣工程學院，遼寧 錦州 121001)

“傳感器與檢測技術(shù)”課程是電氣工程及其自動化的專業(yè)基礎(chǔ)選修課，課程本身具有很強的理論性和實踐性。傳感器技術(shù)是以檢測原理、材料科學、工藝加工為基礎(chǔ)的一門綜合性技術(shù)［1］。課程每章節(jié)內(nèi)容相對獨立，知識量大，涵蓋范圍廣。現(xiàn)在的授課方式還是主要以理論講解為主，實踐教學為輔，實驗的環(huán)節(jié)相對較少。另外本專業(yè)的學生人數(shù)比較多，傳統(tǒng)的上課方式很難調(diào)動學生學習的積極性。本文針對“傳感器與檢測技術(shù)”課程的特點，結(jié)合本科應用型人才培養(yǎng)的目標及本專業(yè)學生的學習特點，探討該課程教學改革問題。

1 課程特點

1.1 專業(yè)知識復雜

傳感器的種類繁多，它是以檢測原理、材料科學、工藝加工為基礎(chǔ)的學科，所涉及學科較多，知識點復雜。電氣專業(yè)的教學計劃沒有材料科學和工藝加工這兩門課程，與此相關(guān)的知識學生學習起來比較難，更多的理論知識都不了解。檢測原理中很多與物理相關(guān)的知識也沒有過接觸。無疑增加了學習的難度。

1.2 實踐性強

傳感器在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應用很廣泛［2］，目前，傳感器按測量原理分類具有許多種類型，不同類型的傳感器之間可以說是千差萬別的，課本上的內(nèi)容有限而且原理比較抽象，僅通過課本的介紹，學生無法真正了解更多傳感器的工作原理及實際應用。傳感器具有很強的實用意義，學生只有在生產(chǎn)生活實踐中接觸傳感器，不斷的應用傳感器，才能了解傳感器，認識傳感器，利用傳感器。這正說明傳感器與檢測技術(shù)課程具有較強的實踐性。

1.3 知識更新快

近些年，隨著科學技術(shù)不斷的發(fā)展，半導體技術(shù)已進入超大規(guī)模集成化階段，各種制造工藝和材料性能的研究已具有相當高的水平。新技術(shù)的生產(chǎn)與應用促進了傳統(tǒng)的傳感器的更新?lián)Q代，現(xiàn)代傳感器普遍具有集成化、智能化特點;同時，更多新的傳感器會因為新材料的發(fā)現(xiàn)而開發(fā)出來。傳感器技術(shù)的未來發(fā)展方向應該是固態(tài)化、集成化、多功能化、圖像化和智能化［1］。

2 教學中存在的問題

2.1 學生學習問題

傳感器與檢測技術(shù)是一門專業(yè)基礎(chǔ)選修課，作為選修課學生習慣性不重視。上課聽課的專注度明顯要比專業(yè)必修課等課程效果差一些。“傳感器與檢測技術(shù)”專業(yè)知識涵蓋的范圍廣，特別是對物理和材料等學科要求更多一些，在老師講解的過程中，很大一部分學生對老師講授的知識，感覺很難，不能夠理解。雖然生活中有很多和傳感器相關(guān)的生活電器設(shè)備，但是，學生沒有能夠?qū)I(yè)知識與生活相聯(lián)系，同時電氣專業(yè)的學生不學習材料相關(guān)的課程，所以學生對與傳感器相關(guān)的材料特性不能夠很快去理解，既要學習傳感器與檢測技術(shù)的知識，還要能夠理解這些特性材料的應用，長此以往學生對傳感器與檢測技術(shù)這門課程就失去了學習的興趣，專注度就開始下降，學習效果就不好。

2.2 授課方式

在傳統(tǒng)的教學模式中，教師是教學活動的主體［3］。學生認為自己認真聽課、理解老師的講解就可以，沒有認識到自己才是學習的主體，應該積極參與其中，與老師之間有互動。缺乏學習積極主動性。教師認為只要將知識傳授給學生，這才是最重要的，至于學生的學習態(tài)度、學習興趣就忽略了;教師在授課的過程中很少提問，缺乏互動性。教師的授課手段也是比較單一，現(xiàn)代化的多媒體授課、網(wǎng)絡(luò)授課，在講課中很少應用。基于此，學生在學習的過程中，就會產(chǎn)生疲勞感，學習興趣降低。

2.3 授課知識

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，科學技術(shù)不斷的進步，對現(xiàn)場檢測方面的要求越來越高，對于傳感器的特性要求也是越來越高。隨著市場的需求越來越高，各種新型的傳感器不斷出現(xiàn)。傳感器與檢測技術(shù)的教材隨著傳感器的更新，應不斷補充新的知識。教師在備課時要以多本教材為參考，并且從網(wǎng)絡(luò)中下載新的傳感器應用知識，增加知識量。

3 教學方法的優(yōu)化與實踐

本文針對傳感器與檢測技術(shù)的課程特點:專業(yè)知識的復雜性、課程知識更新快以及教學中存在的教與學的問題，進行相應的教學改革［4］。

3.1 教學理念的更新

本校是省屬院校，作為一所地方本科高校，目標就是培養(yǎng)“寬、厚、廣”型人才［5］。為此，在課程教學中需不斷調(diào)整教學理念，增加實踐教學環(huán)節(jié)，讓學生在實驗、實踐中，充分運用課堂所學理論知識，不斷培養(yǎng)學生的思維能力，解決實際工程的實踐能力。針對學生上課注意力不集中甚至聽課不認真的現(xiàn)象，應該在上課中增加學生感興趣的內(nèi)容。比如，在課程的理論講授中，宜將實物應用教學法與其他教學法相結(jié)合，特別是將一些學生經(jīng)常聽到但又不常見的傳感器帶到課堂上，在揭去這些傳感器神秘面紗的同時，又能將傳感器的原理與實物及其在生產(chǎn)生活中的應用聯(lián)系起來。讓學生從實物中感受到傳感器魅力。在介紹某一類傳感器的時候，可以結(jié)合學生的生活生產(chǎn)實際，以及社會的焦點，多講述一些他們生活中可能經(jīng)常見到、常用到的一些電子電器產(chǎn)品中使用的傳感器，或者國家息息相關(guān)的科技熱點所提到的傳感器。例如，在介紹溫度傳感器時，包括熱電阻、熱敏電阻、熱電偶，可以以電磁爐、空調(diào)、冰箱、水溫自動調(diào)節(jié)的熱水器、糧庫溫度檢測等設(shè)備為例子;衛(wèi)星升天后，在太空中各種數(shù)據(jù)的檢測等等，都是由相應的傳感器來實現(xiàn)的。通過對于實物的分析研究進行教學應用，能使學生認識到傳感器在生活、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要性，實踐中學生能夠?qū)鞲衅骶唧w化，從實踐中將升華理論，不斷提高學生的理論知識和實踐能力。

3.2 整合教學資源

目前各高校都在大力推行教育教學改革，而且各學校專業(yè)培養(yǎng)方案也在不斷重新調(diào)整，在這個大環(huán)境下，傳感器與檢測技術(shù)課程的教學學時較少，教學內(nèi)容需要不斷更新、豐富，以順應新技術(shù)、新材料的出現(xiàn)。僅靠教學計劃安排的學時，不能使學生對傳感器有更深的理解。這就促使老師在完成相應的課時之外，要在其他方面給學生提供學習本課程的機會，或增加應用的場景。除了理論講解，還有實驗，傳統(tǒng)的實驗基本是驗證性的，做個試驗只是了解一下這種傳感器的性質(zhì)與理論是否一致。驗證性實驗無法調(diào)動學生的主動性和積極性。為了能夠使學生對本課程感興趣，提高學習積極性，可以從學生動手和動腦方面著手，開發(fā)更多設(shè)計和綜合性實驗。首先利用教學課時里的有限實驗學時，讓學生自己設(shè)計實驗，發(fā)揮學生的能動性，解決問題，了解傳感器的各種功能。其次可以利用開放性實驗項目，開放性試驗是老師利用學校現(xiàn)有的設(shè)備儀器，指導學生一起開發(fā)或者設(shè)計實驗，并寫成論文，每位參與的學生在實驗合格后可以得到一個創(chuàng)新學分。利用傳感器實驗室的現(xiàn)有設(shè)備儀器設(shè)計與傳感器有關(guān)的實驗，這樣可一舉三得:一方面通過實驗得到一個創(chuàng)新學分;另一方面通過自己親自做實驗，提高綜合實驗技能，培養(yǎng)學生綜合應用知識的能力以及創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，使學生養(yǎng)成動手動腦的好習慣;最后通過實驗增加傳感器的理性認識。在教學過程中應該加強師生之間的互動，這是提高實驗教學質(zhì)量的保證，為以后在工作中對傳感器的使用打好堅實的基礎(chǔ)。

3.3 與實踐教學相結(jié)合

課程設(shè)計是學生將理論應用與實際結(jié)合的一個非常有效的途徑［5］。利用課程設(shè)計，讓學生不斷在實踐中進行鍛煉。學生不僅可以更好地理解本課程的內(nèi)容，又能提高學生對知識的綜合運用能力。傳感器與檢測技術(shù)雖然沒有課程設(shè)計，但是傳感器作為整個工業(yè)自動化的“感覺器官”，其重要性不言而喻。和傳感器相關(guān)的課程有課設(shè)，就可以將傳感器利用上，對學生增加更多的感性認識，接觸一些實際應用的傳感器。單片機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計與傳感器相關(guān)聯(lián)的題目是比較多的，比如酒精測試儀的設(shè)計，糧倉溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計等等，在檢測的這個功能上都是應用各種各樣的傳感器。通過類似的課程不僅將傳感器的理論知識應用上，而且也能增加學生與實踐相結(jié)合的能力。

3.4 豐富教學手段

傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學手段已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代學生對于知識的渴望。這不是意味著將拋棄傳統(tǒng)的教學模式，而是應增加更多新的教學手段。采用多媒體教學，增加網(wǎng)絡(luò)教學等等。通過新的教學手段，不僅可以在學生面前呈現(xiàn)文字、圖形，還可以將動畫、視頻等更多學生感興趣的教學方式展現(xiàn)給學生。這些教學手段的增加，不僅提高教學的效果，還可以增加學習的信息量。直觀的視覺效果，能夠提高學生的學習積極性。信息量的增加可以解決傳感器知識量大、授課學時少等問題。

4 結(jié)語

傳感器與檢測技術(shù)課程的教學改革，經(jīng)實踐取得的效果還是明顯的。首先，教學內(nèi)容豐富，擴展了學生的視野;其次，通過本課程在課程設(shè)計內(nèi)容上的應用，學生對本課程形成立體感，提高了對本課程的學習興趣;最后，在課堂上應用新的教學手段，使學生的學習積極性有了明顯提高。在教學改革的實踐過程中，教師在教學方面要不斷更新自己的知識量，應用新的教學工具。對于教師自身，無論是在知識方面，還是教學水平方面都有一個質(zhì)的飛躍。

［1］王化祥，張淑英.傳感器原理及應用［M］.天津:天津大學出版社，2014.

［2］李姿景，張具琴，陳嘉義.“傳感器原理及應用”課程教學改革與實踐［J］.中國電力教育，2010(21):110－111.

［3］向丹.傳感器原理及應用教改新探［J］.廣東技術(shù)師范學院學報，2008(6):89－91.

［4］陳淑靜，馬天才.“傳感器原理及應用”課程教學改革探討［J］.天中學刊，2011，26(5):86－88.

［5］姚齊國，胡即明，李林.傳感器原理及應用課程教與學的思考［J］.高等教育研究(成都)，2009(4):35－37.