傳感器原理及應用課內實踐改革的研究

程慧　陳艷

摘要：隨著時代的進步，地方應用型本科高校的教育應該更加貼合實際符合當前時代的發展趨勢，作為電氣工程及其自動化專業的專業基礎課程傳感器原理及應用更應該體現這樣的教學方向，以實際應用為目的對傳感器原理及應用這門課的課內實踐進行改革，以項目設計為形式，分橫向和縱向來設計項目內容，橫向分布于多個實用性強的傳感器類型中，縱向分成兩個層次，基本設計要求和拓展內容，方便不同基礎的學生進行選擇和設計，橫向和縱向的結合能夠更好地培養學生工程設計的意識和能力，激發創造力，從而改善教學效果。

關鍵詞：地方應用型;傳感器;項目設計;橫向;縱向

中圖分類號： G642.0 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）15-0152-02

Abstract： Along with the progress of The Times， the place of applied undergraduate college education should be more realistic in accordance with the current development trend of The Times， as in electrical engineering and its automation professional foundation course principle and application of sensor should reflect the more teaching direction， for the purpose of practical application of the principle and application of sensor on the in-class practices of the course reform， the form of project design， points to design the content of the project， the horizontal and vertical transverse distribution in a number of practical sensor types， longitudinal is divided into two levels， the basic design requirements and development content， students of different foundation for selection and design， Horizontal and vertical combination can better cultivate students' awareness and ability of engineering design， stimulate creativity， and thus improve the teaching effect.

Key words： local application type; sensor; project design; horizontal combination;vertical combination

1 引言

傳感器原理及應用這門課程是應用型本科院校電氣工程專業的專業基礎課程，當下科技進步飛速，傳感器技術日新月異，但是這門課程的上課內容已經落后到嚴重與現實脫節[1]，教材中主要討論電阻、電感、電容、壓電、光電、熱電等傳感器的工作原理、基本特性以及相關測試方法，著重講述這些傳感器的基本原理，學習之后根本不能解決實際工程中的測量問題，學生對枯燥無味的理論知識提不起興趣，教學效果不理想。

作為地方應用型本科高校，在課程的改革上要切合實際，著眼于應用并且要激發學生的實踐熱情，我校為了更好地突出應用型的理念，引入了課內實踐的模塊，課內實踐的成績與課堂表現、課外作業一起構成了平時成績的總和，課內實踐的改革相比較理論內容更加決定了傳感器原理及應用這門課程的改革效果[2]。

本文著重研究傳感器原理及應用這門課的主要章節的課內實踐內容，以此來改善教材內容知識老化、被動式教學等問題。

2教學內容分析

以池州學院16級電氣工程及其自動化專業的傳感器原理及應用的教學大綱為例，計劃教學學時40，其中理論教學34學時，課內實踐6學時，其中電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器各占2個學時的課內實踐。課內實踐的形式有實驗、課堂討論、案例分析、課程小論文、專業技法等。

存在的問題：（1）課內實踐的學時相比于理論學時過少，不能很好地突出以應用為主的理念。（2）課內實踐所講授的三種傳感器都是傳統形式的，對于當下廣泛應用的圖像傳感器等幾乎沒有涉及，也沒有辦法有好的實例帶入這三種傳感器中。（3）這三種傳感器都以靜態特性分析為主，脫離了實際工程應用中著重動態特性的研究。（4）沒有難度分級，不適用于不同基礎的學生進行實踐。

3課內實踐改革研究

3.1教學理念

要進行課內實踐的教學改革，首先要明確教學理念，傳感器原理及應用是一門應用于當下工程實踐的實用型課程，應該以應用能力的培養為主線。逐步培養學生解決工程實際問題的意識和能力[3]。

3.2教學方式

從實驗、課堂討論、案例分析、課程小論文、專業技法這些對已知材料進行探討和分析的模式轉成利用傳感器知識結合模電、數電、單片機等知識自主進行相關設計的教學方式。傳統的課內實踐方法中實驗可以鍛煉學生的動手能力，但是相對集成化的實驗器材又限制了學生自主思考及設計的空間，也不能與其他學科交叉使用，有很大的局限性，課堂討論和案例分析是對已有系統進行探討和分析，是一個比較被動過程，脫離不了大的框架，同樣限制了學生的思維，課程論文等方式只有文字描述，作為工科學生更應該著重動手能力的培養。所以教學方式的改革為課內實踐能否發揮實踐性能起到關鍵作用。

3.3教學學時及分配

教學學時40，其中理論學時20，課內實踐學時20，其中霍爾傳感器、壓電傳感器、光電傳感器、氣體傳感器、熱電傳感器各5個學時。

3.4教學內容

教學內容分成橫向和縱向，橫向在幾個應用最廣泛的傳感器中安排項目設計，縱向在每種傳感器中安排不同難度的項目設計，在項目設計中給予某些要求讓學生進行選擇，以此滿足不同基礎的學生對傳感器應用的體驗，以激發學生的創新能力。

學生在進行項目設計的過程中，可以自行分組進行選題，小組成員需要完成以下任務：撰寫項目任務書、對傳感器等模塊進行選型、繪制電路圖，進行仿真及編程調試、完成項目后，每組由一名同學進行PPT講解。通過完成項目設計工作，學生不僅僅可以深刻掌握所學的傳感器理論知識，更鍛煉了自己的設計分析能力，在整個設計過程中，還能夠培養學生的邏輯能力和團隊協作能力[4]。如果團隊覺得能力有余，還可以添加難度較高的要求進行設計，此項額外加分。

霍爾傳感器計劃安排磁性產品計數器項目。內容：請結合單片機和霍爾傳感器對磁性產品進行計數并顯示出來，需要經過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內容：請設計一個計數系統不僅可以計數磁性產品還可以計數非金屬產品。

壓電傳感器計劃安排超聲波測距儀項目。內容：請結合單片機和超聲波傳感器對距離進行測量，在小于一定距離時進行報警并顯示，需要經過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內容：請設計一個超聲波測距儀當距離大于某一個值或小于某一個值時都會報警，并實時顯示距離值。

光電傳感器計劃安排智能路燈項目。內容：請結合單片機和光電傳感器設計一個路燈在夜晚及有聲音的時候才開啟，需要經過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內容：請設計一款太陽能充電路燈，在夜晚及有聲音的時候才開啟。

氣體傳感器計劃安排酒精測量儀項目。內容：請結合單片機和氣體傳感器設計一個測量酒精濃度的系統并能顯示數值，大于標準時會報警，需要經過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內容：請設計一款既可以測量酒精也可以測量甲烷氣體的氣體測量儀。

熱電傳感器計劃安排溫控風扇項目。內容：請結合單片機和熱電式傳感器設計一個可以根據溫度設定自動開啟的風扇，需要經過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內容：請設計一個跟隨溫度變化自動調節轉速的風扇。

以上是課內實踐內容的橫向和縱向分布，以此為框架可以引申更多的項目內容并分成多個拓展等級。橫向還可以涉及圖像處理傳感器、陀螺儀等目前在智能設備上應用比較廣泛的傳感器類型，縱向可以再細分幾個難度等級，學生可以根據成員的水平及時間限制合理選擇。

3.5考核

考核點要分布在整個項目設計的過程中，即使項目運行不成功也要根據學生的完成情況給予相應的分數，在傳感器選型及電路圖設計部分要重點給分，硬件的設計是電氣工程及其自動化專業學生的基本功。

4結語

基于應用型本科教育的背景下，傳感器原理與應用課程的教學改革必須朝著實踐的路子走下去，課程理念要更符合應用型人才的培養[5]，理論教學環節要簡潔明了并且重點突出，通過合理的設計課內實踐內容帶動學生掌握傳感器的精髓并且在實踐中的運用，對應于不同的項目要求合理選擇傳感器類型，對同一個項目也可以選擇不同性價比的傳感器，實踐教學如果要求做出實物更能提高動手能力，這是進一步改革的方向。

參考文獻：

[1]邱愛兵，史軍杰.高校傳感器課程教學方法改革的探討[J].企業文化，2013，25（6）：41-42.

[2]鄭春嬌.傳感器與檢測技術課程教學改革中實驗項目的設計[J].中國現代教育裝備， 2018，21（2）：74-76.

[3]楊登秀.工科大學生實踐能力培養與研究[D].重慶：重慶大學，2007.

[4]王忠偉.淺談院校學生協作能力的培養[J].教育與職業，2014，29（6）：94-95.

[5]張琳.應用驅動下的“傳感器與檢測技術”應用教學改革初探[J].科級視界，2017，20（2）：34-35.

【通聯編輯：王力】