以工程實際應用為背景的傳感器實訓課程的設計開發

鞠海華　王俊青

摘要：為解決以往傳感器實驗中學生只需參照說明書里的實驗步驟，記錄實驗數據和結果，而對實驗采用的原理和方法不關心的問題，本課題開發設計了以工程實際應用為背景，以解決實際問題為目標的、學生能利用所學知識自制的簡易傳感器實訓項目。在調動學生實驗的積極性、主動性的同時，切實提高了學生的實踐、分析以及解決問題的能力。

關鍵詞：傳感器技術；實訓課開發；項目化

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）12-0218-02

一、《傳感器技術與檢測技術》實驗課現狀和存在問題

高等職業學校的《傳感器與檢測技術》課程是機電和近機專業的一門主干課程。該課程傳統的授課方式先是教師課堂上重點介紹各種傳感器的工作原理及其測量轉換電路，然后再帶領學生在實驗室里借助組合實驗箱做幾個簡單的驗證性實驗，學生只需按照實驗指導書的步驟就可以完成整個試驗。對高職的學生來說，整門課的知識晦澀難懂，授課方式枯燥范圍，學生沒有學習興趣，也提高不了學生的動手能力，更不能勝任機電專業學生組裝、調試和維修的工作崗位需求。為解決上述問題，課題組成員通過調研和分析用人單位的需求，結合機電一體化專業特色，依據《傳感器與檢測技術》課程的特點和職業技能的要求，從培養應用型人才的目標出發，設計了具有實際應用意義的實訓項目，調動了學生實驗的積極性和主動性，切實提高了學生的實踐動手能力和解決實際問題的能力。

二、實訓項目的設計開發

課題組共開發設計完成了四個新的實驗項目，改良了若干個驗證性的實驗，使之變為故障診斷性實驗。這四個創新實驗項目的選取都是綜合考慮了以下幾點：既是企業實際應用，又貼近生活；不僅元器件成本低，還簡單易制作，并且實驗室條件完全可以實現。

1.開發的實訓項目創新了以往的實驗模式。將產品實例引入傳感器課程。為學生準備真實的傳感器實物和相關元器件，讓學生在焊接時制作解決實際問題的傳感器。以創新實驗項目1紅外傳感器為例：實驗室為學生準備的電子元器件有：紅外傳感器探頭、功能板、5V繼電器、三極管、光電二極管、示波器、色環電阻、連接線、轉換接口、燈泡、蜂鳴器、萬用表電池等。給學生布置的任務是：基于熱釋電紅外線傳感器原理和焊接技術自制紅外感應模塊，利用實驗室相關電子元件，設計一個監視報警裝置或者控制開關，能實現以下預定功能（實現任意一個功能即可）：（1）全自動感應：人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平（示波器）。（2）自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、小喇叭等裝置，適用于企業、庫房及家庭過道、走廊等敏感區域。

讓學生根據實驗參考電路（如圖1～4所示），利用焊接技術和電子電路相關知識完成指定任務（如圖5所示），并演示匯報。

2.采用了以實踐、應用為出發點的“理實一體化”的項目教學法。將課程標準中的傳感器按照工作原理進行分類，以實際生產實踐中的具體項目為基礎，將知識點融入到具體的工程項目中，以小組為單位，在教師的指導下，讓學生自己去完成整個傳感器應用項目的設計、組裝、調試和改進，然后以小組為單位，在全班進行演示匯報。

3.賦予舊實驗箱新的功能。以往驗證性實驗中采用的主流產品是實驗箱，拿來讓學生拆開并觀察、分析其內部工作原理，同時破損的實驗箱還可以讓學生自己嘗試維修，節省了實驗室的開支，培養了學生分析問題、解決問題的能力。

三、實驗實訓項目的配套成果

1.編寫新的創新實驗手冊。根據開發的實驗項目，編寫了創新實驗手冊。每個項目都以能解決實際問題的任務為導引，讓學生明確接下來要完成的任務、應用到的相關技術和技能以及最后要解決的問題。每個主項目的后面都配套設置了一個拓展項目，讓學生自己去開發設計傳感器的新用途，從而使他們更透徹地掌握傳感器的工作原理，同時培養他們的創新精神，鍛煉他們的動手能力。

2.詳細的考核評價表。課題組制訂了能綜合評價學生動手能力、分析問題能力和獨立解決問題能力的綜合評估方案。考核方案中，從安全文明操作、工具的使用、傳感器模塊的設計與制作以及傳感器模塊的調試四個方面給學生進行評價。針對不同的項目，把四個方向細化出具體的評分點，更注重學生的自主性、創新性和積極性，從而更科學、更公平。

四、實際使用價值

1.開發的實訓項目是基于工廠實際使用并且貼近實際生活應用。區別于傳統的驗證性實驗，設計的傳感器模塊解決的問題都是生活中隨處可見的現象。新的項目，譬如第一個實驗項目，在企業中可以用來計件，在生活中可以用來做報警裝置或者自動門的開啟，等等。這樣的實訓項目既能讓學生認識企業中真正使用的傳感器，勝任工作崗位，也能讓學生在以后的社會生活中自制電子小器件，便于生活，陶冶情趣。

2.開發的實訓項目中所用、所學技能起到承前啟后的橋梁作用。在自制傳感器的過程中，學生要把前面的《電子工藝裝配》焊接技術應用到本實驗中，焊接技術的好壞直接影響實驗結果。掌握了傳感器的工作原理后，會為后續開設的單片機、PLC課程打下良好的基礎。

3.開發的實訓項目能切實提高學生的操作技能，并能為實驗室節省成本。以往采用實驗箱適用于教學上的模擬演示，具有一定的局限性：一旦壞掉需要請專業人士維修，費時費力。通過創新實驗改革，讓學生在拆開并分析其內部工作原理時，可以自己參與維修實驗器材，既能鍛煉學生的操作技能，又能節省教學成本。

4.自制傳感器所需的元器件價格低廉，功能多樣，連接電路簡單，傳感器原理直觀，操作簡單，學生易掌握。

五、未來展望

面對傳感器技術日新月異的快速發展，對《傳感器技術與檢測技術》課程中實驗課的創新改革任重道遠，日后還需要繼續發揮課程自身特點，在實訓課程中不斷更新教學項目，理論聯系實際，拓展學生的知識面，讓學生自己動手完成實驗設計到調試的整個過程，使學生了解更多類型的傳感器，鍛煉學生獨立思考和解決問題的能力，為就業后順利勝任工作崗位打下堅實的基礎。