應用型本科院校傳感器與測試技術課程的教學改革探討

林新英

（閩南理工學院光電與機電工程學院，福建石獅362700）

應用型本科院校傳感器與測試技術課程的教學改革探討

林新英

（閩南理工學院光電與機電工程學院，福建石獅362700）

介紹了機械類專業開設的《傳感器與測試技術》的課程改革，包括確定課程目標和定位、優化教學內容組織、豐富教學模式。結合工程實例翻轉課堂，以學生為主導，教師引導，可提高學生的主動性；同時增加實驗實踐環節，改革考核方式，促進教學效果提高。

傳感器與測試技術；教學改革；探討

傳感器與測試技術作為機械設計制造及其自動化專業的專業基礎課程，主要介紹典型傳感器如電阻式、電容式、電感式、光電式、壓電式傳感器等的工作原理、測量電路、優缺點、適用條件及實際應用。課程內容的理論性和實踐性要求都較高，學生要理論聯系實際并加強應用練習，為后續的機電綜合課程奠定檢測知識基礎。

1 課程目標和定位

1.1 課程目標

通過本課程的學習，學生要掌握典型傳感器的測量原理及實際應用、檢測系統中信號的變換處理，理解測試裝置的特性分析，結合本校人才培養目標及專業特色將教學內容側重機械工程中常用的位移、速度、加速度、力、振動等物理量的測量。

1.2 課程的銜接

此門課要在學生學習完物理學、力學、電工電子學、控制工程基礎，單片機等課程后開設，學生才能比較綜合地理解傳感器的測量原理，特性的分析及信號的處理分析。

1.3 課程的組織

課程由理論和實踐兩大模塊組成，在課程的講授過程中要實現有機結合。在課程開始時將學生分成幾個小組，各小組要定期地結合工程檢測項目進行討論分析。

2 教學內容和方法的改革

2.1 優化教學內容組織

經過多年教學實踐、比較，本人調整了授課的章節順序，按照測試系統的基本組成（傳感器一中間信號處理裝置一顯示和記錄）這條線從前往后介紹，即介紹完緒論讓學生對這門課程有個總體認識后，先介紹有關測試技術基礎理論的相關知識，即信號及其描述，再從第三章傳感器部分開始講起，精選幾種各專業常用的、典型的傳感器，詳細介紹其工作原理、性能、特點，并結合工程實例介紹其應用，這些內容相對來說較簡單，又與實際結合緊密，往往能激發起學生的學習興趣，同時在介紹傳感器的測量原理時結合各種傳感器的后續測量電路將信號的調理內容穿插結合起來講解；其后再介紹信號處理、測試裝置的基本特性等。整個過程根據教學進度穿插實驗，讓學生增強動手能力，提高感性認識，加深對所學理論知識的理解．這樣就可以讓學生對整個測試過程即從拾取信號一處理信號-顯示信號有完整清晰的概念，達到較好的教學效果。

2.2 教學手段豐富化

在采用多媒體課件與板書結合講授的同時，豐富教學手段。可在講述信號的時頻域描述時，涉及傅里葉變換，內容相對比較抽象，可以通過matlab來演示時域描述與頻域描述的變換，以及典型函數的頻譜；同理，在講述測量系統的基本特性涉及到頻率特性的圖像及動態特性的測量，也可通過matlab來進行求解和計算分析。

對于各種傳感器的測量原理和信號的變換產生可以利用動畫播放，讓學生可以直觀的觀察變化，并可以提高學習的興趣。最后，在講述完測試系統的基本組成（傳感器一中間信號處理裝置一顯示和記錄）這條主線后，可以用matlab/simulink進行測試系統的構建和仿真，讓學生理解各個模塊的作用及信號的變換過程。

2.3 教學方法多樣化

采用案例或者測試項目的教學方法，以實際工程測試實例給學生講解。在教師講授的同時可以讓學生收集各種工程測試案例，以學生為主導，讓學生進行講解，教師引導補充，師生共同探討分析，以便很好地調動學生的學習主動性和積極性。并可以將實驗涉及到的理論知識在實驗室講解，將理論和實踐更好地結合起來。

3 實驗教學的改革

3.1 增加實驗學時，增設設計性實驗

本課程現有的實驗教學有4個實驗，8學時，主要是關于應變片、電容、溫度、差動變壓器傳感器的標定試驗，皆為驗證性實驗，學生根據各傳感器的檢測原理在CSY傳感器實驗儀上連接各模塊來組成簡單的測量系統，對于學生的設計能力未能進行培養，所以可增加實驗學時，調整為16學時實驗，增設設計性實驗。

3.2 增加綜合課程設計環節

課程設計以傳感檢測為主，同時需要結合單片機、PLC等控制課程，著重培養學生對信號采集檢測的綜合應用以及分析、處理信號的能力和創新意識。通過結合具有實際工程背景的測試題目，如電子稱的設計及制作等提出相應的測試任務。學生自行組隊，自主選題，合作完成。 在課程設計過程中，學生團隊必須獨立制定測試方案，設計制作測量電路、調試、分析處理實驗數據。通過綜合訓練既可發揮學生的主觀能動性，又可培養學生的綜合實踐能力，同時能加強學生的團隊協作。

3.3 開發基于虛擬儀器的計算機測試系統實驗平臺

利用實驗室現有的CSY傳感器實驗儀及其電路模塊、PC機，購買數據采集卡、虛擬儀器系統等硬件以便開發虛擬傳感器實驗系統平臺。平臺可采用各種類型的傳感器將非電量轉換為電信號，經過調理電路后再通過安插在電腦中的數據采集卡，將信號轉換為數字信號輸入計算機的虛擬儀器中，利用虛擬儀器編程完成對被測信號的實時采集、顯示、存儲和處理。學生借助實驗平臺可實現方便、快捷的數據檢測和信號分析手段，有利于培訓學生的創新能力。

4 課程考核方式的改革

為促進鞏固課堂教學成果，必須創設有效的課堂教學評價體系。學生的總成績由期末成績和平時成績構成，期末成績占總成績的50%，平時成績占總成績的50%.平時成績由課堂教學過程成績（20%）和實驗成績（30%）組成。課堂教學過程成績由平時的作業、出勤、課堂表現等部分組成，實驗成績由實驗操作、數據處理分析、實驗內容答辯等部分組成。實驗操作占實驗成績的25%、數據處理分析占實驗成績的25%，在所有實驗項目完成后對每個學生進行實驗內容的答辯，答辯成績占實驗成績的50%，通過答辯環節，讓學生重視實驗環節，更好地掌握和應用各種傳感器的測量原理和應用。

5 總結

在傳感器與測試技術課程的教學中，通過優化教學內容組織，豐富教學方法和教學手段，開設設計性實驗，增設綜合實踐環節，設計基于虛擬儀器的計算機測試實驗平臺，改革課程考核方式。通過這些改革培養學生的創新意識，提升學生的實踐和應用能力，會取得良好的教學效果。

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Discussion on Teaching Reform of Sensor and Testing Technology Course in Application-oriented Universities

LIN Xin-ying
（School of Opto Electronic and Mechanical and Electrical Engineering，Shishi Fujian 362700，China）

This paper introduces the curriculum reform of “sensor and test technology”，which includes the establishment of mechanical specialty，including the goal and positioning of the course，optimizing the teaching content organization and enriching the teaching mode.Combined with engineering examples to flip the classroom，student-led，teacher guidance，improve student initiative.

sensor and test technology；teaching reform；explore

H191

A

1672-545X（2017）09-0222-02

2017-06-01

閩南理工學院教學改革項目“基于創新應用能力培養的傳感器與檢測技術課程教學改革的研究”（項目編號：2016B01）；福建省2015年高等學校創新創業教育改革項目（試點專業：機械設計制造及其自動化）

林新英（1987-），女，福建泉州人，講師，研究生研究方向：機電一體化。