傳感器與檢測技術(shù)課程教學改革探索＊

張月華，張新賀

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傳感器與檢測技術(shù)課程教學改革探索＊

張月華，張新賀

（遼寧科技大學電子與信息工程學院，遼寧 鞍山 114051）

傳感器與檢測技術(shù)是工科電氣類、自動化類、儀器類等專業(yè)的專業(yè)課程。該課程具有涉及的知識面廣，內(nèi)容多，理論和實踐性強等特點，大部分學生覺得學起來吃力。針對課程教學過程中存在的問題，從培養(yǎng)創(chuàng)新型人才角度出發(fā)，在改變單一的教學方式、優(yōu)化教學內(nèi)容和調(diào)整實驗教學等方面提出了一些改革性的建議。

傳感器與檢測技術(shù)；教學改革；教學方式；創(chuàng)新型人才

“傳感器與檢測技術(shù)”是工科電氣類、自動化類、儀器類等專業(yè)的重要專業(yè)課程，該課程以高等數(shù)學、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、大學物理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路原理、信號與系統(tǒng)等課程為基礎，主要介紹傳感器與檢測技術(shù)的基本理論、基本方法，涉及到力學、熱學、光學、電磁學、計算機技術(shù)等多門學科的知識，是一門理論性和實踐性都很強的課程，且與生產(chǎn)、科研實踐聯(lián)系緊密[1]。

隨著智慧城市的全面部署以及城市智能化、感知與互聯(lián)的發(fā)展需求，傳感器作為智慧城市的“橋梁”，迎來了產(chǎn)業(yè)的大爆發(fā)。與此同時也需要有大量基礎扎實、實踐經(jīng)驗豐富的畢業(yè)生注入到該領域當中。如何通過該課程的學習使學生具備扎實的理論知識，培養(yǎng)學生的實踐動手能力，并促進學生綜合素質(zhì)的提升，對于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有非常重要的意義。這就要求我們認真分析現(xiàn)階段課程教學存在的問題，并從社會對創(chuàng)新型人才需求的角度出發(fā)，對教學方式、教學內(nèi)容、實驗教學等方面進行改革，培養(yǎng)出適應社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才。

1 當前課程教學存在的問題

目前，我校開設的“傳感器與檢測技術(shù)”總學時為48學時，其中理論40學時，實驗8學時。課程主要圍繞各種典型傳感器、檢測技術(shù)的原理和應用知識展開，主要包括電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器、光電式傳感器、化學式傳感器等[2]。該課程涉及到的內(nèi)容較多，且學時較少。目前，該課程的教學主要存在如下三方面的問題。

1.1 教學方式單一，不能充分調(diào)動學生的積極性

傳統(tǒng)的“教師講學生聽”的教學方式仍然貫穿于教學活動的始終。一直以來，教師是教學活動的主體，大部分學生并沒有認識到自己才是學習的主體，并沒有積極參與到整個教學活動中，缺少學習的積極性和主動性。教師忽略了學生的學習興趣，在授課過程中缺少與學生的互動，不能與學生之間進行很好溝通。因此非常有必要充分調(diào)動學生學習的積極性，讓學生與教師共同參與到整個教學活動中。另外，教師上課采用的板書加多媒體課件的教學方式，在某種程度上不能很好體現(xiàn)傳感器的局部細節(jié)，只認識圖片中的傳感器，不認識真實的傳感器，造成理論與實踐脫節(jié)，勢必會造成學生學習的積極性不高。

1.2 教學內(nèi)容多，原理過于枯燥

傳感器與檢測技術(shù)課程主要介紹了各類傳感器（電阻式、電感式、電容式、壓電式、磁敏式、熱電式、光電式等）的基本特性、工作原理與應用，以及各類參數(shù)的測量等。由于傳感器的種類繁多，導致該課程涉及的知識面廣、內(nèi)容多，學生在學習過程中感覺很吃力。而且不同類型的傳感器的工作原理相對獨立，關聯(lián)性不強，原理部分的講解枯燥難懂，需要學生具備扎實的數(shù)學和大學物理等知識，而且該課程的開設距離數(shù)學和大學物理的時間較長，給學生的學習也造成了一定的困難，使學生失去了學習的興趣。現(xiàn)行的教材主要以傳統(tǒng)的傳感器為主線介紹其原理、特性和使用方法，從工程實際出發(fā)，已經(jīng)越來越不能滿足生產(chǎn)實踐和學生了解傳感器前沿知識的需要[3]，因此需要對教學內(nèi)容進行改革。

1.3 實驗教學過于簡單，無法激發(fā)學生的創(chuàng)新意識

目前本課程開設金屬箔式應變片性能研究、差動變壓器性能研究、霍爾傳感器的直流激勵靜態(tài)位移特性、熱電偶原理及現(xiàn)象四個實驗，采用浙江大學CSY型傳感器實驗儀來完成。

這四個實驗均是簡單性的驗證性實驗，這些實驗只是簡單的機械重復操作，驗證相關傳感器的性能。與實驗課程開設的初衷背道而馳，不能很好發(fā)揮實驗課程應用的作用。

2 課程教學的幾點探討

根據(jù)傳感器與檢測技術(shù)的課程特點，針對上述存在的問題，從激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才角度出發(fā)，提出以下幾點改革性建議。

2.1 采用開放式、參與式的教學方式

傳統(tǒng)的以教師為教學活動主體的教學方式，學生只是單純性被動學習，老師講什么學生學什么，不能達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。因此，要嘗試改變傳統(tǒng)的教學方式，采用開放式、參與式的教學方式。開放式、參與式的教學方式中教師和學生共同成為教學活動的主體。通過向?qū)W生布置特定的任務，讓學生在課余時間充分利用網(wǎng)絡資源或者其他途徑了解傳感器的工作原理和使用方法；在課堂上讓學生對傳感器的使用方法和工作原理展開分組討論，讓學生充分參與到課堂教學中；教師根據(jù)討論的結(jié)果有針對性進行重點講解。通過這種開放式、參與式的教學方式，教師可以了解學生對知識的掌握程度，然后有針對性地進行教學，可以充分調(diào)動學生學習的積極性，提高教學效果。

2.2 優(yōu)化改革教學內(nèi)容

傳感器與檢測技術(shù)課程涉及內(nèi)容多、學時少，教師很難把每個知識點都逐一講授清楚，而且學生學習起來也比較吃力。基于此，我們可以對課程的內(nèi)容進行適當精簡，把與專業(yè)聯(lián)系緊密且應用較多的傳感器精講，對于應用較少或者瀕臨淘汰的傳感器略講。在講授各類傳感器時，適當減少傳感器工作原理部分的理論推導，多介紹傳感器的典型應用。為了提高學生學習效果，在講解傳感器的相關理論的同時適當加入一些傳感器發(fā)展方向方面的知識，增加學生學習的興趣。比如在講到化學傳感器時，我們結(jié)合當前國內(nèi)普遍存在的大氣污染問題，向?qū)W生提問如何測量大氣中有毒氣體的成分及含量，以此來引入化學式傳感器，并在講授過程中針對某種具體型號的傳感器進行詳細講解，使學生掌握大氣中有毒氣體的成分和含量的測量方法，從而激發(fā)學生的學習興趣，讓他們帶著問題去思考，帶著問題去學習。

在教學過程中，適當穿插項目設計。在電阻式傳感器部分讓學生設計一個電子秤，在電容式傳感器部分讓學生設計一個液位測量儀，在霍爾式傳感器部分讓學生設計一個電機轉(zhuǎn)速測量儀等等。學生通過這些項目的設計可以深刻理解典型傳感器的使用方法，一方面對前面的單片機原理及應用、電子線路自動化等專業(yè)課的學習起到鞏固加深的作用，最重要的是通過設計提高了學生分析問題、解決問題的能力。

2.3 調(diào)整實驗內(nèi)容

調(diào)整實驗內(nèi)容，增加部分綜合性實驗。對于“金屬箔式應變片性能研究”“差動變壓器性能研究”“熱電偶原理及現(xiàn)象”等三個實驗仍然在浙江大學CSY型傳感器實驗儀上進行，以加深對課堂理論知識的理解。為了培養(yǎng)學生應用傳感器進行非電量測量電路的能力，設計部分綜合性實驗。現(xiàn)將“霍爾傳感器的直流激勵靜態(tài)位移特性”更換為“基于超聲波傳感器的位移測量”綜合性實驗。學生利用相關的接口電路和前期學過的單片機等主控電路，自行設計出測量電路和控制電路。對于新型的傳感器，原有的實驗設備已經(jīng)無法滿足需求，可以先通過查找資料進行系統(tǒng)方案設計，然后采用Labview進行仿真，最后進行硬件驗證。通過這種實驗方式，不但可以彌補原有實驗設備的不足，還可以激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，提高學生的實踐動手能力。

3 結(jié)束語

上述教學方式、教學內(nèi)容和實踐教學方面的改革，通過近幾年的實施，取得了較為滿意的效果。通過改變教學方式，調(diào)動了學生學習的積極性；通過優(yōu)化教學內(nèi)容，在減輕學生學習負擔的同時，項目設計的實施提高了學生分析問題、解決問題能力；通過調(diào)整實驗內(nèi)容，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識。綜上所述，上述改革方案調(diào)動了學生的學習積極性，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

［1］胡向東，李銳，徐洋，等.傳感器與檢測技術(shù)［M］.第3版.北京：機械工業(yè)出版社，2018.

［2］金梅，張立國，金菊.“傳感器原理及設計”課程立體教學模式的改革［J］.電氣電子教學學報，2016（4）：48-50.

［3］徐小玲，劉美.“傳感器技術(shù)”課程內(nèi)容優(yōu)化與實踐［J］.四川職業(yè)技術(shù)學院學報，2012，22（3）：99-102.

2095－6835（2019）05－0124－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.05.124

張月華（1979—），女，河北承德人，碩士，遼寧科技大學電子與信息工程學院講師，研究方向為信號檢測、自動控制。張新賀（1980—），男，河北承德人，博士，遼寧科技大學電子與信息工程學院副教授，研究方向為無線通信、信號處理。

遼寧科技大學校級教學改革項目（編號：XJGJF201842）

〔編輯：嚴麗琴〕