傳感器應用技術教學初探

陳帥

摘要：傳感器應用技術是電工電子技術及自動化專業的一門重要的專業課程，該課程的學習涉及電工基礎和電子技術，在實驗實訓的應用方面還會用到PLC及編程知識。該課程具有內容覆蓋面廣，知識發展更新快，技術應用性強等特點。筆者基于幾年的傳感器課程教學經驗，分析教學內容、教學方式、教學方法，兼顧教學活動的多樣性，并延伸了教學空間的開放性，希望能提高傳感器應用技術的教學效果。

關鍵詞：傳感器;教學;活動;空間;多樣化;資源

“傳感器技術是當今世界令人矚目，迅猛發展的高科技技術之一，也是當代科學技術發展的一個重要標志，它與通信技術、計算機技術共同構成了21世紀信息產業的三大支柱。形象地說，如果將計算機看作是人類大腦擴展的話，傳感器就是人類五官的延伸。隨著現代檢測、控制和自動化技術的發展，在工業生產自動化、能源、交通、環境與安全檢測，以及軍事等方面開發的傳感器也顯示出他們的獨特優勢。新的科學技術必然也會影響到中職教育，將傳感器技術應用于實驗中，不僅能使學生了解先進的生產力，感受現代高新技術的魅力，更好地適應未來社會生活、學習與工作的高度技術化環境。”

一、《傳感器原理及應用》教學過程中存在的問題。

傳感器技術在發展，《傳感器原理及應用》課程的教學發展也在搭乘職業教育改革之風，緊隨其后，力求與時俱進，知識技術能學以致用，更好服務于社會生產和生活。但是，《傳感器原理及應用》課程在中職教育領域開設時間并不算長，少數學校尚未開始傳感器原理及應用課程，已經開設的學校對這門課程的教學研究和課程開發較少。《傳感器原理及應用》課程教學效果的好壞直接影響到相關專業學生的能力培養和就業質量。該課程教學過程中，既有理論，也有實作和實訓，有的則整合成一體化教學。該課程知識建立在一些專業基礎課上，覆蓋面廣，內容較多，原理偏抽象，計算偏復雜。但理論知識的學習和實驗實訓的完成是相輔相成的，實驗實訓設備有的分離元件多而散，有的設備集成度高，如果對實驗背后的理論知識理解不夠，可能會知其然不知其所以然，不可能起到鞏固和深化的作用。所以，《傳感器原理及應用 》這門課程，在教學過程中普遍存在一些問題，具體主要有以下幾點。

（一）理論教學內容過多。

《傳感器原理及應用 》課程介紹了傳感器的結構、原理、特性、安裝、調試、應用等方面的知識。從分類講，傳感器不管是基于原理分類，還是應用分類，可謂種類繁多，應有盡有。從知識涵蓋面看，知識內容涵蓋了電學、磁學、光學、力學、熱學、儀表等學科內容。從課堂類型來看，有理論、實驗、實訓、一體化等課程類型。如何結合學校實驗實訓條件和實際工作應用，對原理講解及其相關理論教學，避輕就重，把原理講的具體化、抽象化，讓理論教學不再枯燥乏味，告別理論教學只講數量，忽視質量的弊端。

（二）課程教學活動單一。

《傳感器原理及應用》教學包括理論教學和實驗實訓教學，理論教學如果局限于教材內容和板書講解，將無法生動展示傳感器結構原理和相關聯的知識點。多媒體課件的教學優勢得不到充分的發揮，知識內容會顯得蒼白無力，學生對知識的理解無法透徹，理論對實踐缺乏指導性，理論和實踐相對獨立，不利于開展一體化教學。實驗實訓教學活動單一，學生按老師事先給定的實驗步驟操作測量，只關注學習結果，缺乏學習過程設計，教學模式單一，學生對知識的接受程度銳減，任務驅動，獨立思考，團隊協作無法貫穿于實驗實訓過程。

（三）教學過程欠缺設計。

教學設計是以幫助學生的學習為目的，沒有良好的教學設計，學生所面臨的問題將無法得到解決，教學調控和教學評價不能很好的服務于教學過程。學習者的初始狀態和學習后的狀態得不到掌控和把握，教學效果的優化和教學績效的提高無法清楚地得以展現。理論教學中電阻式、電容式、電感式傳感器結構原理的學習，沒有用途的導入和敏感材料作為鋪墊，這部分教學會變成電工基礎概念的學習，重蹈覆轍。實驗實訓教學過程未能根據設備復雜程度和集成度，不考慮學習者知識接受程度，不注重共性和個性，千篇一律，機械重復。實驗實訓與課程設計背道而馳，不能發揮實驗應有的作用。

（四）教學空間的局限性

傳統的教學空間具有很大的局限性，學生走人課堂，翻開書本，教師講課，作業考試即教學過程全部完成。理論內容局限于教材，不能很好地與學生生活及社會現實聯系在一起，微課、慕課、動畫、視頻等多媒體課件不能很好的為教學資源作補充。實驗實訓內容受硬件實訓條件的限制，實驗實訓設備不能根據學校自身特色比選采購，不能很好地發揮本校的師資優勢，比如傳感器技術基礎不好，工控技術也形不成好的開端，導致關聯課程關聯不好，銜接不佳。一旦理論和實訓教學空間受限，再談聯系社會和生活應用開展探究活動和交流活動，便只是一句空話。

二、《傳感器原理及應用》教學的改進方法。

（一）精簡理論教學內容

《傳感器原理及應用》的理論教學中內容多，涉及廣，不可能面面俱到，每個知識點都講清楚，應兼顧針對性和應用性，有所取舍。結合行業應用來看，如機床位移測量，磁柵傳感部分略講，光柵傳感及光電編碼精講;在亞龍傳感器實訓平臺中，壓電傳感器電子稱的測量電路中，集成運放計算部分的講解不能作為重點，重點是傳感器電路結構和信號傳遞的流程。傳感器教學中，接近開關是一大重點模塊，很多教學應用直接進入了接近開關的連接調試，輸入到PLC 輸入端，編程并做應用調試，卻忽略了理論教學，我們知道不管是電容式還是電感式，振蕩電路是接近開關的核心，即使這個課不是電子技術課程，應該不離不棄回到電子電路分析，一味追求安裝編程調試速度不是我們唯一想要的。

（二）開展多樣化的教學活動

多樣化的教學活動是當下教學改革重點突破口，多樣化的教學活動要求要求學習方法和教學方法的多樣化，從以教師為中心轉變為以學生為中心，從以課堂為中心轉變為以實驗實訓為中心，針對教學內容，創新學習形式，豐富教學活動，具體做好以下三個方面。第一，開展好實驗實訓教學，實驗實訓教學是《傳感器原理及應用》教學的落腳點和歸宿點，教學活動的多樣化要通過基礎實驗、擴展實驗和技能應用來體現。從基礎實驗到擴展實驗，從擴展實驗到應用實驗，通過實驗的分析、思考、操作來開發學生的思維，能有效培養學生的實踐能力和分析解決問題的能力，達到理論聯系實踐，實踐驗證理論的目的。第二，采用任務驅動法教學。傳感器實驗實訓教學中，把每一個要完成的項目編制成工作任務書，通過工作任務提出操作規范和技術要求，在完成實驗工作任務的各個環節以“用”為目標進行編排，注重基礎知識與理論為技術應用服務的前提下，重點實踐器件和裝置的外部特性與使用，淡化內部機理，回避深奧理論、復雜計算、公式推導，將考核和考評的重點放在任務完成的過程和結果上。第三，分組合作完成。在中職學校，很多技能實訓項目比賽的參與者均以團隊的身份出現，實驗實訓課題需要學生完成的細分項目較大，可能涉及繪圖、接線、調試、測量、計算和問題回答，靈活度和考核深度隨考核對象的不同而不同，操作過程中會遇到各種各樣的問題，如果是小組分工合作，學生的負擔會減輕，通過取長補短和交流合作，可以在有限的時間內高效地完成實驗和實訓。

（三）創新教學設計

理論教學和實訓教學都需要創新教學設計，理論講解中我們可以通過大量圖片給學生造成一定的視覺沖擊，啟發生活中處處可見的傳感器，抓住學生的注意力，體現從生活走向傳感，讓傳感感知世界的新理念。同樣，實驗實訓教學中，我們對實驗實訓進行變革，減少機械性和驗證性的實驗設計，模擬生產現場和工作環節，突破學科體系的框架，以培養學生的職業能力為目標，把學習內容整合在職業崗位真實的任務中，體系“做中教，做中學”的職業教育特色，進一步培養學生的職業意識和職業道德。

（四）擴展教育空間。

教育空間的概念較廣，從物理概念上來看，包括校內教育空間和校外的教育空間，校外教育空間包括校外實習和校外培訓的空間和場所。校內教育空間的擴展，重點在校內實驗實訓場地和設備的共享共用，做到資源互補，物盡其用。對于現在國內的傳感器實訓平臺，主要有亞龍傳感器實訓平臺，三向傳感器實訓平臺和樹德科技傳感器實訓平臺。亞龍傳感器實訓平臺，實驗模塊電路和元件屬于開啟式，即未封閉的狀態，實訓環境和接口按電子電路實訓設計，適合電子技術相關專業實驗;而三向和樹德科技的傳感器實訓平臺模塊集成整合力度較大，實驗環境和接口還配置了PLC控制器，適合電氣自動化和工控相關專業使用。基于此，任何一類實驗裝備的實驗教學空間是有限的，場地和裝備的開放共享是擴展教育空間的主要內容，例如將電工電子類專業的傳感器教學空間做一個延伸，讓學生來到汽車專業傳感器實訓室，使學生零距離接觸汽車上的現代傳感器，這樣就擴展了校內教育空間。當然，教育空間的擴展還包括課件、微課、慕課等多媒體教學資源的擴展和新時期教學理念所帶來的教學空間的延伸。

三、總結及展望。

希望在今后的傳感器課程教學中，能朝著“教學內容精簡化，教學活動多樣化，教學設計創新化，教學空間開放化 ”的四化目標發展。

參考文獻：

[1]楊少光.電子產品裝配與調試項目實訓[M].高等教育出版社，2010.3出版

[2]夏昌祥.創新感悟[M].當代中國出版社，2002.11 出版

[3]徐輝.傳感器及應用[M].華中師范大學出版社，2011.5出版