傳感器實驗課程教學創新性改革初探

朱紅霞

摘要：新時代迫切需要創新應用型人才，實驗教學是培養創新應用型人才的重要途徑。本文以《傳感器與檢測技術》實驗課程教學為例，結合地方高校實際情況，分別從階梯化的教學內容和實驗配套支撐服務兩個方面對實驗教學創新性改革進行了探索和研究，旨在高質量提高傳感器與檢測技術的教學效果，增強學生創新、實踐和工程實際應用能力。

關鍵詞：傳感器實驗;階梯化教學;實驗配套支撐服務

一、概述

《傳感器與檢測技術》課程是電氣自動化、測控技術等相關專業的一門重要主干課程。本課程通過對常用的各類傳感器的基本原理、測量電路和應用特點等進行介紹和分析，培養學生具備對各類常用傳感器的選型和應用能力，及對檢測設備運行過程出現的問題進行分析、解決的實踐能力。伴隨課程開設的傳感器實驗教學，主要包括電阻、電容、電感、霍爾傳感器、熱電偶、光纖傳感器等實驗內容。然而，在實際教學中重理論輕實驗的做法，使得實驗教學模式單一、實驗內容相對獨立、交叉少、系統性差，缺乏創新的綜合性、設計性實驗項目，影響了學生學習傳感器的主動性和積極性，限制了學生的思維方式，不利于學生創新性能力和實踐應用能力的提高，違背了地方性高校應用型人才的培養目標。本文結合本校情況闡述了傳感器與檢測技術實驗課程的建設情況，探討實驗教學內容和實驗配套支撐服務的創新性改革。

二、傳感器實驗教學改革的探討

培養應用型人才是地方性高校的主要目標，而實驗教學是應用型人才培養的主要途徑，因此，實驗教學質量和教學效果的好壞是培養學生的實踐性和應用性、發揮學習主觀能動性和創造性、夯實應用型人才培養目標的關鍵所在。

本校《傳感器與檢測技術》實驗設備采用THSRZ-1型傳感器系統綜合實驗裝置，該實驗裝置主要由試驗臺部分、三源板部分、處理（模塊）電路部分和數據采集通訊部分組成。學生在實驗操作時只需將各種傳感器模塊與實驗裝置按照實驗指導書的要求機械式連線，記錄數據即可，對傳感器如何檢測，又如何轉換成電信號的過程幾乎了解很少，那也就很難實現將理論運用與實踐相結合。

基于以上分析，考慮《傳感器與檢測技術》課程應用性和實踐性強的特點，對本實驗課程的教學改革主要從實驗教學內容和實驗教學配套支撐服務兩個方面考慮：一方面，實驗教學內容階梯化，從基本性驗證實驗過渡至綜合性實驗，再上升到設計性實驗。實驗教學項目要貼近工程實際或與實際應用密切相關，切實提高學生的工程實踐應用能力。另一方面，實驗配套支撐服務要實行實驗時間和形式開放化，建立更“自由”的學習平臺，使學生在課后也可以開展創新和設計研究。

三、實驗教學內容改革

本校的傳感器實驗裝置是傳感器實驗教學的主要平臺。圖1為傳感器實驗平臺的示意圖。利用該實驗裝置，結合傳感器模塊可進行溫度、壓力、轉速、濕度、位移及振動等物理信號的檢測。《傳感器與檢測技術》實驗教學內容的設置應以學生為主，考慮學生特點，結合教學內容，由簡入難，實行教學內容階梯化。

（一）基礎性實驗

基礎性實驗大部分為驗證性實驗，比如應變式傳感器全橋性能實驗、電容式傳感器的位移特性、磁電式轉速傳感器測速實驗、電渦流傳感器位移特性、被測體材質對電渦流傳感器的特性影響實驗等，學生通過實驗驗證傳感器實驗的基本理論、典型的傳感器原理和特性，獲得必要的實驗知識和操作技能及基本實驗儀器的使用，培養他們的動手能力和初步的分析、歸納和解決問題的能力。

（二）綜合性實驗

綜合性實驗是學生培養學生分析和處理問題的能力重要環節，利用溫度傳感器、磁電傳感器、應變式傳感器、光電傳感器、霍爾傳感器等，按照任務要求，獨立進行實驗，編寫方案，設計電路，然后進行調試，撰寫報告完成實驗。如學生進行溫度監控系統綜合性實驗，該系統包括溫度檢測、處理及轉換、顯示、監控報警電路等內容，要求結合日常所學的傳感器和單片機等內容，根據基礎性實驗所掌握的實踐知識，經過精心設計，提出可行的實驗方案，通過實驗操作，對實驗過程中出現的問題進行獨立思考、判斷并解決，最終完成綜合性實驗的任務。

傳感器系統綜合實驗裝置示意圖

綜合性實驗也需要在教師的參與指導下完成。通過綜合性實驗，學生可以對整個實驗有一個系統的認知，重在培養學生對于實驗的興趣，加深對所學知識的理解，提高個人系統分析能力和實踐應用能力。

（三）設計性實驗

在完成基礎性和綜合性實驗后，學生可申請開展設計性實驗，運用LabVIEW虛擬軟件，結合硬件平臺，實現傳感器數據的采集、顯示和分析，學生可以完成類似溫度檢測系統設計、智能家居系統設計、智能交通燈控制系統、煙霧報警系統設計等設計性實驗，比如溫度檢測系統設計，學生運用LabVIEW軟件設計系統的前面板和后臺程序，通過軟硬件結合的方式，對傳感器的選用、設計和調試有一個比較系統的認識和理解，可以極大地調動學生學習傳感器和參與實驗的積極性。

除此之外，學生還可運用虛擬軟件進行創新性實驗項目，與實際操作相結合，參與傳感器方面的各類學科競賽、小發明、小制作、專利等實驗活動，鍛煉學生的實際工程應用能力和創新能力。設計性實驗是學生根據實驗選題獨立完成的。設計性實驗更貼合工程實際運用，學生的自主能動性得到最大發揮，系統性、創新性、實踐性和分析力能得到很大提高，為學生未來從事科研或者就業打下良好的基礎。

階梯化教學內容是一個循序漸進的過程，如上表所示，需要學生在掌握實驗物理量基本測量方法和儀器使用的基礎上，通過綜合性實驗和設計性實驗，實現所學知識進一步深化和創新應用實踐能力提升的過程，更加切合地方高校培養應用型人才的初心，也為培養創新型科研工作者打下堅實基礎。

四、實驗配套支撐服務改革

階梯化教學的實現是在高校實驗配套支撐服務方面同步改革下方可完成的，諸如實驗時間、實驗室形式等開放化。