光電工程專業傳感與檢測原理課程教學改革探討

李英+唐智勇

摘要：傳感與檢測原理課程是光電工程學院開設的一門重要專業基礎課。針對傳感與檢測原理課程內容分散但實踐性強的特點，結合光電工程學院教學與科研的實際情況，對課程的教學改革進行探討，主要從體現專業特色的教學內容、采用現代教學手段以及實踐環節等方面進行分析。這些課程教學改革的實施都有助于培養具有從事光電信息工程及現代光學技術領域的科學研究與工程應用，并具有一定創新能力的高級工程技術人才。

關鍵詞：傳感器；教學方法；教學內容

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0118-02

一、引言

光電工程學院培養以光電信息工程、精密檢測技術為平臺，能應用傳感技術、電子技術、信息技術和精密機械設計與制造技術研究開發適應于現代化工業發展自動化和智能化工業檢測系統和成套裝備的專業人才。而傳感器與檢測技術是我校光電工程學院的專業基礎課，其綜合性很強，涉及到機械、電子、控制、光學、電磁學等方面的知識，并且與學生的畢業論文、課程設計、科研實踐等環節密切相連。

隨著信息化時代的到來，傳感與檢測技術已發展成為一門完整的學科。其中傳感器是獲取信息的器件，是現代工業生產過程特別是自動化生產過程的首要部件和信息技術的源頭。“現代的科技發展都離不開傳感器”，傳感技術在促進工業發展和現代科技進步等領域內發揮著越來越重要的作用。現在自動化程度越來越高，對傳感器的依賴性也越來越大，因此在光電工程專業的課程設置中，傳感與檢測類課程一直是光電工程專業課程體系中一個重要組成部分。根據學校、學院專業培養目標和技術要求，如何讓學生學好這門課，如何用好這門課的知識，是我們一直在思考的問題。但是目前課程學習中學生的積極性都有待提高，因而很有必要針對我院實際情況對此課程進行一定的改革。

二、教材的選用以及教學內容的局部調整

教材的選擇應符合我院專業培養的要求并且應具有光電工程的專業特色，針對后續專業課程如“光電檢測技術”、“光學測量”、“自動控制原理”等要求學生具備一定的檢測技術方面的知識，再加上我院學生整體上電路方面的知識相對薄弱的特點，經過更換幾次教材，最后我們選定的是自編的《傳感與檢測原理》。

根據教學大綱32個課時的要求，我們對教學內容做了如下調整：適當控制光電傳感器的學時，避免與光電檢測技術課程重復的內容（如光電導、光生伏特器件等），結合專業特色，增加一些新型的傳感器的介紹比如紅外探測器、圖像傳感器、智能傳感器等。一方面使光電學院的學生能夠及時了解當下熱門傳感器的發展動態，其能達到的性能指標，以及一些新型的傳感器的發展，緊跟時代發展，為學生在以后的畢業設計奠定一定的檢測技術方面的基礎，對專業知識的完善起到一定的輔助作用。

結合專業特點，突出知識體系的重點和難點，特別是針對光電學院的學生以后做畢業論文或工作中可能會遇到的傳感器（如光纖傳感器、霍爾傳感器等）做重點詳細的介紹。

三、教學方法的改革探索

按照課程大綱的要求，在講授過程中，分別介紹了應變式、電容式、電感式、壓電式、霍爾式、光纖、CCD、溫度傳感器等一些經典傳感器的基本原理、特性、測量電路及其應用。各種傳感器章節相對獨立，可以適當地調整講授的順序。傳感器的講授基本遵循從組成結構、工作原理、分類、等效電路、特性參數到應用這一思路。另外結合較常見的被測量，教師適當地總結歸納常用的傳感器的使用要點及其選擇依據，如都是測量位移的傳感器，應變式傳感器、電容式傳感器或電感式傳感器在使用的時候區別在哪；又比如都是做開關，電容式傳感器和電感式傳感器在原理上是否有區別，等等。

以前我校的教學模式是以課堂講授為主，根據教學內容開設少量的驗證性試驗。這種教學模式過于注重原理的分析，學生只是機械化地記住了傳感器的一些基本概念和工作原理，但是當要解決實際問題時卻感覺無從下手，缺乏對傳感器的直觀認識，甚至有學生體會不到傳感器的實際應用價值。鑒于此，我們有必要對傳統的教學模式進行探討，通過教學方法、教學模式的改革讓學生切身感受到將“傳感與檢測技術”的知識學以致用的快樂，實現傳統教學方法所未能達到的效果。

1.調動學生的積極性，激發學生學習的興趣。教學方法改革的一個關鍵問題就是如何吸引學生的注意力，培養學生對課程的學習興趣。在《傳感器與檢測原理》課程的教學過程中，我們通過平時生活中比較常見的現象來引出相應的教學內容，如通過對吊扇和空調的對比，舉出溫度傳感器的作用；又如教室里的自動感應燈、審訊室的監聽設備、家用的電磁爐都是怎樣工作的；又如醫學上的進步：X照影技術、內窺鏡手術等如何實施；機器人如何識別周圍環境；最新研制的無人駕駛汽車怎么實現在高速路上的行駛；等等。通過分析吊扇和空調工作原理的區別，引出傳感器的重要性。這些實例大大激發了學生的學習興趣，使學生認識到了學習該課程的重要性，為學生學習該課程后續內容作了準備。

2.充分運用現代教學手段合理使用教具。傳感與檢測技術課程的特點是原理多，公式復雜，推理較多。在傳統以往的教學中，教師在黑板畫原理圖或組成圖時，一方面圖形較為復雜占用很多時間，另一方面圖形缺乏立體感，無法形象地描述檢測過程，無法激發學生的學習熱情。因此在教學過程中，我們通過運用多媒體，讓傳感器參與的控制/檢測系統的過程和結果比較形象化、立體化，讓學生對其工作原理有了感性的認識；通過PPT，學生了解了各種不同類型傳感器的形狀，對傳感器有了比較直觀的印象。多媒體課件的引入充分激發了學生的學習興趣，活躍了課堂氣氛，使學生對檢測系統有了比較全面的認識。

3.教學與實驗相結合。為加強學生的動手能力、創新意識并促進學生對課堂知識的消化吸收，我們設置了相應的實驗環節。通過實驗學生自己動手接觸各種不同類型傳感器并搭建其相應的檢測系統，一方面通過實驗來驗證原理，加強對基本定義的理解，另一方面增強了學生的測試技能、動手能力及實際問題的分析能力。endprint

4.教學與科研相結合。重視教學和科研的結合提高了學生的學習興趣并拓展了學生的知識面，比如在講霍爾傳感器時，結合實際科研，采用霍爾傳感器來定位，通過實際檢測系統，對霍爾傳感器的應用，包括霍爾元件的電路處理等進行介紹說明，加深學生對霍爾效應和對霍爾傳感器工作原理的理解。又比方說，要設計一個測溫系統，我們根據不同的測量溫度和精度要求會選用不同的溫度傳感器。又比方結合我校光學工程的特色，在他們比較熟悉的光學類的科研項目中，通過具體的項目介紹各種不同光電類傳感器的選取依據，包括不同類型的光源的選取。通過傳感與檢測原理知識在實際科研中的應用，學生可以更了解傳感與檢測原理課程學習的重要性。這種模式使學生認識到了傳感與檢測技術在科研中的重要性，并激發了學生學習的熱情。

5.教學與生活、社會需求相結合。目前，部分同學缺乏對課程學習的興趣，不了解對本課程學習的意思，光學工程專業部分同學甚至認為跟他們以后的工作、研究方向沒有關系，缺乏上課的積極性，不能很好地集中注意力。再加上枯燥理論的學習讓他們很難集中精神聽課，因此，在課程的講授中最為重要的就是如何培養學生的學習興趣，激發他們對本課程的學習熱情。在知識點的講授過程中，根據專業方向的不同，要有側重點，通過一些熱門的話題或他們比較感興趣的話題引出知識點，如在介紹一種傳感器的時候，通過列舉一些現實生活中較常見的現象或者儀器，比如在介紹應變式傳感器的時候，首先向學生介紹他們較為熟悉的電子秤重計的工作原理等，在介紹電感式傳感器時可以先給大家介紹竊聽器、拾音器等他們比較感興趣的設備和比較感興趣的話題。讓學生比較直觀地了解不同傳感器的工作原理以及它的應用，讓學生認識到，傳感器在我們平時生活中隨處可見，提高其學習的積極性。

四、結語

通過光電工程學院傳感與檢測原理課程的改革，通過總結教學過程中的經驗和教訓，在充分調動學生學習積極性的基礎上，不斷探索最為合適的教學方法，做到因材施教，為光電工程學院培養具有從事光電信息工程、測控技術與儀器及現代光學技術領域的科學研究與工程應用，并具有一定創新能力的高級工程技術人才。

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