“傳感器原理與器件”課程教學(xué)方法探索

張曉渝 臧濤成 馬春蘭

摘 要：“傳感器原理與器件”是蘇州科技大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)和物理學(xué)專業(yè)方向的任選課程。隨著傳感器產(chǎn)品在人們生活中的廣泛應(yīng)用，課程的重要性也日益突出。本文基于筆者近三年的課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)探討了在課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式方面開展的改進(jìn)探索工作，闡述了教學(xué)方式改進(jìn)的重要性，總結(jié)了取得良好教學(xué)效果的因素。教學(xué)改進(jìn)的探索可以為同類型課程的教學(xué)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：傳感器原理與器件；教學(xué)方法；課程

“傳感器原理與器件”具有知識(shí)點(diǎn)多、理論和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，是我校應(yīng)用物理學(xué)和物理學(xué)專業(yè)學(xué)生第五學(xué)期的專業(yè)任選課程。教學(xué)目標(biāo)在于引導(dǎo)學(xué)生了解并掌握材料的基本物理性能，拓寬材料應(yīng)用的知識(shí)面。近三年來，筆者以課程內(nèi)容定位為出發(fā)點(diǎn)，以增強(qiáng)教學(xué)效果為目標(biāo)，在教學(xué)內(nèi)容和授課方式兩個(gè)環(huán)節(jié)上開展了積極的教學(xué)改革探索工作。

一、由點(diǎn)到面的教學(xué)內(nèi)容

“傳感器原理與器件”課程具有物理知識(shí)和技術(shù)信息量大的特點(diǎn)。課程主要圍繞傳感器的傳感元件和信號(hào)轉(zhuǎn)換元件兩方面原理和器件應(yīng)用進(jìn)行教學(xué)。采用通常的講課形式去完成復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容，會(huì)使課程變得枯燥乏味，學(xué)生在聽講時(shí)容易失去對(duì)傳感器的興趣。因此，教學(xué)內(nèi)容上采用由點(diǎn)到面、由淺入深的方案。以光電傳感器為例，這個(gè)“點(diǎn)”指的是光電傳感器應(yīng)用點(diǎn)，讓學(xué)生一開始先了解光電傳感器在戰(zhàn)爭(zhēng)、民用生活方面的應(yīng)用情況，感受這類傳感器的“神奇”；然后進(jìn)入“面”，講解以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)的傳感器原理和如何實(shí)現(xiàn)這類傳感器，前面一部分課時(shí)約占40%，后一部分物理原理介紹和電路設(shè)計(jì)原理分別占用30%的課時(shí)。通過教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)，學(xué)生上課能很快進(jìn)入狀態(tài)。

二、豐富靈活的教學(xué)方式

大學(xué)課堂講授知識(shí)時(shí)較多采用的是以教師為主的講臺(tái)授課方式，這種方式能最大限度地將課本知識(shí)傳授給學(xué)生。本課程在上述教學(xué)方式上做了改進(jìn)，目的是提高學(xué)生在課堂上的參與程度，增強(qiáng)授課趣味性。第一，采用視頻方式介紹各類傳感器的實(shí)際應(yīng)用或生產(chǎn)過程，比如光電傳感器在戰(zhàn)場(chǎng)中的偵測(cè)作用、手機(jī)中CCD傳感器的生產(chǎn)流程，這不僅讓學(xué)生耳目一新，了解到材料的物理特性，而且對(duì)高科技產(chǎn)品流水線生產(chǎn)有了感性的認(rèn)識(shí)。第二，學(xué)期的中后期階段，采用讓學(xué)生走上講臺(tái)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，每節(jié)課由3～5位學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行3分鐘的講述，內(nèi)容為自主選擇的一種傳感器的定義、傳感元件物理原理以及傳感器的工作原理。學(xué)生講述后由教師或?qū)W生提1～2個(gè)問題進(jìn)行互動(dòng)。根據(jù)學(xué)生講述和回答問題的表現(xiàn)，進(jìn)行打分并計(jì)入平時(shí)成績(jī)。同時(shí)，教師根據(jù)講述情況進(jìn)行必要的糾正和補(bǔ)充。這些教學(xué)方式的改進(jìn)不僅提高了學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)積極性，而且通過自主學(xué)習(xí)加深了對(duì)傳感器知識(shí)的理解。

三、利用課堂開展實(shí)踐活動(dòng)

本課程在教學(xué)方式改進(jìn)的同時(shí)將實(shí)踐活動(dòng)積極融入教學(xué)中。實(shí)踐活動(dòng)基于教師進(jìn)行的傳感器科研項(xiàng)目，在課堂展示傳感器實(shí)物，讓學(xué)生從實(shí)體傳感器物件中認(rèn)識(shí)傳感器的組成和工作原理。以手持式紅外測(cè)溫傳感器為例，其主要由硅透鏡、熱電效應(yīng)的鐵電薄膜、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電流放大電路、手持式外殼組成。參數(shù)特征主要包括溫度范圍、光斑尺寸、工作波長(zhǎng)等。可以讓學(xué)生利用模塊化組件動(dòng)手進(jìn)行傳感器的組裝，對(duì)測(cè)溫傳感器知識(shí)有了更形象、更深入的理解。

四、結(jié)束語

本文闡述了在傳感器課程中進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式改進(jìn)的探索工作。近三年來，總?cè)藬?shù)約為100人的兩個(gè)專業(yè)每年選擇傳感器任選課的人數(shù)分別為19、29和51，學(xué)生對(duì)教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)分別為89.10、91.04和92.20分，教學(xué)改革取得了良好的效果。采用由點(diǎn)到面教學(xué)內(nèi)容、引入視頻教學(xué)和課堂實(shí)踐的教學(xué)方式能有效提高學(xué)生課堂的積極性和對(duì)課程教學(xué)的參與程度。教學(xué)改進(jìn)中各項(xiàng)工作將被繼續(xù)細(xì)化，如邀請(qǐng)企業(yè)傳感器工程師走進(jìn)課堂為學(xué)生做專題講座，培養(yǎng)更多為企業(yè)服務(wù)的優(yōu)秀技術(shù)型人才。

（通信作者：張曉渝）

參考文獻(xiàn)：

吳建平.傳感器原理及應(yīng)用（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

基金項(xiàng)目：蘇州科技大學(xué)教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2017TGJA-01）；江蘇省高等教育教改研究立項(xiàng)課題（項(xiàng)目編號(hào)：2017JSJG474）；蘇州科技大學(xué)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2017JGMZ-06）；蘇州科技大學(xué)天平學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2017TJGB-09）；江蘇省十三五重點(diǎn)學(xué)科（項(xiàng)目編號(hào)：20168765）和江蘇省高校自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：17KJA140001）。