智能制造背景下傳感器與檢測技術課程教學的幾點思考

高素鴿 王俊英

摘要：本文以智能制造為背景，針對職業院校的特色和企業需要人才的特點，總結傳統教學中存在的問題，充分考慮課程特點從教學目標、教學內容、教學手段、課程實驗設置到課外拓展等方面提出改進建議，并給出了針對改進的方法措施。

關鍵詞：智能制造;傳感器與檢測技術;課程改革

隨著《國家戰略性新興產業發展“十二五”規劃》的推進，智能制造、物聯網、云服務、大數據等新概念、新技術已促使傳統產業改造升級，智能裝備和產品快速發展，制造過程智能化。同時我國在2015年先后提出“互聯網+”行動計劃和中國制造2025計劃，進一步提升制造業數字化、網絡化、智能化水平。

在中國制造2025計劃中更加突出的指出：制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。在我國經濟發展進入新常態的情況下，要形成經濟增長新動力，塑造國際競爭新優勢，重點在制造業，難點在制造業，出路也在制造業。而智能制造則是工業化和信息化深度融合的主攻方向，加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，把智能制造作為工業化和信息化深度融合的主攻方向;著力發展智能裝備和智能產品，推進生產過程智能化，培育新型生產方式，全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平。

智能化的進程中，傳感器是基石。對于高職院校的機電、機修、機制、電子等專業的學生未來必將直面智能系統，傳感器是整個智能制造系統中的五官，起著舉足輕重的作用，因此傳感器與檢測技術作為這些專業的專業基礎課程，對教學提出來了更高的要求，同時，傳感器與檢測技術課程又是一門多學科融合的綜合性課程，設計面寬，涵蓋知識點多，很多傳感器的基本理論又有一定的深度，因此，在有限的時間內，我們教什么、怎么教才能滿足培養目標是本文探究的主要問題。

一、當前存在的問題

《傳感器與檢測技術》是一門多學科融合的綜合性課程，其內容不僅囊括了電工基礎、模電、數電、高等數學等課程知識，同時還包含了機械、材料、力學、電磁學等方面的知識。目前各高校中傳感器與檢測技術的授課方法大多基于課本，教學過程中存在大量復雜的數學物理公式以及晦澀難懂專業術語，十分枯燥。由于傳感器的特殊性，圖片也不能完全展現傳感器的工作原理和工作過程。目前的教材也都還是偏重傳感器的理論基礎，主要講解各種傳感器的原理和典型的接口測量電路，對傳感器的實際應用展現不夠，對新式傳感器的介紹也比較少，不能緊跟科技發展的腳步。授課過程中與其他學科聯系不夠緊密，很難形成知識網絡，不利于培養學生的發散性思維，學生課后以作業的形式對課上所需知識進行鞏固，沒有進一步的課外拓展，遇到不懂的問題不能及時向老師請教，導致專業水平和學習能力難以進一步提高。期末考試仍以筆試為主，總成績中實驗成績占的份額較小，多數學生只是死記硬背書本中的原理及公式，不能真正掌握傳感器技術的內涵。

二、解決當前問題的幾點建議

1、根據教學專業，確定教學目標。

傳感器技術作為智能制造的基石，目前幾乎是所有的工科類的專業都必須開設的專業基礎課程，不同的專業應用的傳感器不同，對傳感器的基本要求也不盡相同，比如城市軌道交通應用的傳感器、數控車床、智能機器人、自動生產線等等專業設備上的傳感器肯定是不完全相同的，因此我們有專業針對性確定該門課的教學目標，就可以以專業為載體，以傳感器在該專業生產中的應用為例子，確立該門課程的知識目標，以專業崗位要求作為培養目標，確定專業素質目標，在實現知識目標和專業素質目標的同時，建立培養學生的能力目標。這樣制定的教學目標既可以保證培養對象在本專上對傳感器基本知識需求，同時又能夠滿足本專業基本素質的要求，更重要的是對于有余力的培養對象又留有提升和創新的空間。只有充分調研各自專業領域的具體情況，才能制定出符合本專業的培養目標。例如在智能制造的自動生產線系統，主要應用的接近開關、壓力、流量、溫度、濕度、成分、圖像等傳感器，每種傳感器的使用場所和要求不同，對傳感器的檢測距離、安裝方式、電氣接口特性都不相同，因此在制定培養目標時結合專業有針對性的培養，既能提升學習興趣，又能做到學以致用。

2、整合優化教學內容，改善教學手段

傳感器與檢測技術的基礎內容包括傳感器及其基本特性，各類傳感器的如電阻應變式、電容式、磁電式、光電式等傳感器的基本理論，信號處理單元及應用，這些理論性非常強的內容對于高職的學生來講，理解起來有一定的難度，在講授的過程中很容易造成因學不懂而厭學或棄學現象，同時在學習的過程中學生并不能立即和實際應用結合起來，對這些陌生的、空洞的、概念性的知識就是記住了，可能在實際工作中也不能靈活應用。因此對課程內容進行優化，對于理論講授和相關公式直接采用引用法，不進行深奧推導，化繁為簡，在教學手段上，可以采用項目教學法，將課程的理論知識、核心內容融入項目，在項目建設過程中既可以理解和掌握傳感器基礎理論知識，同時又培養了學生的工程分析能力和團隊協作能力。例如在學習力的檢測傳感器時，可以通過電子臺秤項目的實施過程中對傳感器的一般特性如靈敏度、分辨力、量程、遲滯、穩定性等進行分析講授，根據測量要求不同，對傳感器的性能要求也不同，比如黃金稱重、水果稱重、工業原料稱重的電子秤的傳感器，在特性上區別肯定很大，同學們通過對比選型，能夠更深刻的理解傳感器的特性。理論和實踐相結合，實踐建立了理解理論的一個實體，能夠更好幫助學生理解理論知識和應用理論知識，同時學生也會認識到理論在實踐中的重要性，激發學生理論學習、研究的興趣。興趣是最好的老師，特別是學習資源如此多元的今天，只要激發了學生的學習興趣，學生有了主動獲取知識的內動力，知識的海洋任他們遨游。

3、合理安排實驗課程

目前傳感器的實驗大都是在老師和書本里的框架中，學生只需在實驗時按部就班的照著框架來做，而實驗報告也是基本照著書本范例來寫。這點絲毫不符合實驗的基本要求：培養學生的動手能力和創新思維，進而驗證書本上的理論知識或應用于實際生活生產中。因此在設置課程實驗室，要提高實驗教學的科學性，提供多樣的實驗內容和類型，增強設計性和綜合性實驗，留出開放性和創新性實驗平臺，以培養獨立思考、動手和創新能力。例如可以設置一些聲光控的、自動感應門、自動監測報警的一些小實驗，既可以提高學生的學習興趣，又鍛煉了他們動手動腦的能力。

4、增加課外拓展，緊跟時代步伐

傳感器的發展從結構型、固體型，到現在的智能型，經歷了不到兩百年的歷史，據不完全統計，全球目前大概有 35000 種以上的傳感器，智能產品、智能服務、智能裝備和智能生產線上采用的傳感器也是不斷更新換代，特別是新型的智能化的傳感器，更小、更便宜、更準確、更靈活、更節能、更環保，能夠收集更多類型的數據， 應用也越來越廣泛。因此，要培養學生時刻關注行業動態，及時了解行業的新發展、新技術、新產品，這樣畢業以后才能更好更快的適應工作環境和技術發展變化的能力。拓展的途徑可以是學生網絡信息查詢，更好的是學校組織傳感器相關的技術講座，邀請從事傳感器領域工作的有實際項目經驗的工程師、專家等和同學們共同交流，向同學們介紹實際工程中發展成熟的傳感器，傳感器的發展方向、傳感器的新技術等。

5、增加考核方式，全方位檢驗學習效果

傳統的考核方式是以筆試答題的形式進行，因為考試時間限制，試題的量和型都受到很大的限制，對知識點、知識面也不易做到全面考查，同時不能考察學生的“應用”“實操”能力。建議考核方式多樣化，比如課程小論文、利用傳感器的小制作這樣開放性的作業可以作為成績評定的一部分，因為同學們的小論文、小制作能夠很好的展現同學的構思、設計、實現和運行的能力，同時也能夠提高學生應用知識和創新的能力，這恰恰是解決實際工程問題的基本要求，這樣的考核方式更能夠促進學生自主學習，培養工程實施能力，適應將來的工作環境和技術發展變化的能力。

6、對教師進行實踐技能培訓，提升教學能力。

“書上得來總歸淺，絕知此事要躬行”。教師在教學一線，通常情況下與企業生產一些接觸的實際應用知識還是有一定的距離的，因此教師的實踐技能學校應該提供合適的進企業鍛煉機會才能得到提升，希望國家也能夠出臺一些相關政策，促進職業院校教師的實踐鍛煉，解決理論和實際兩張皮的現象。

7、建立校企結合，工學結合，緊跟社會發展，實現人才培養目標

積極探尋校企合作到了，揚長避短，合作過程中，雙方在人才培養、雙師型建設、技術員培訓、專業產業協調發展、科研創新上緊密合作，實現“雙贏”的目標。再加上對學生的培養更加接近企業實際生產需要，一畢業就能上崗，對于學生來說，現在大學生就業難，企業能直接提供工作崗位，這種局面是三贏的。

三、小結

《傳感器與檢測技術》是一門綜合性很強同時重視應用的課程，在智能制造進程中有肩負著舉足輕重的作用個，因此教師上好這門課，學生學號這門課尤為重要。在新冠疫情當下，很多智能檢測設備的應用，為疫情防控提供了可靠的屏障。特別是非接觸式的測溫系統，人臉識別閘機的應用，減少了人與人之間的接觸，預防了新冠病毒的傳播。因此傳感器與檢測技術的教學效果關系這職能制造行業的后備人才的質量，本文探索了傳感器應用技術課程教學方面的一些改革，不僅能夠有效讓學生掌握傳感器的基礎理論知識，學生的工程分析實踐能力，學生的創新能力，團隊協會精神及專業素養都可以得以提高。本文對本課程的教學探究適合智能制造背景下培養行業技能型專業人才、優秀的創新復合型人才具有一定的意義。

參考文獻

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作者簡介：

高素鴿，四川工程職業技術學院，出生年月：1978年8月，學歷：本科

王俊英，四川工程職業技術學院。

（四川工程職業技術學院?四川?德陽?618000）