多舉措促進傳感器原理及應用課程教學實踐研究

梁志勛 易云飛 趙家祺

摘? 要：傳感器原理及應用這門課程是電子信息工程、自動化、物聯網工程等信息類專業的基礎課程，也是核心課程。隨著“新工科”建設的推進和新技術產業的迅速發展，如何從課程建設出發，培養和造就一大批具有基礎扎實、創新能力卓越的工程科技人才，為我國新興產業發展和國際競爭提供智力及人才支撐，不但是當務之急，更是長遠之策。同時，新一輪高校課程標準的制定與應用，為適應這些變化，分別從教學內容的選取、實驗教學、小項目設計與競賽相結合和考核4個方面進行探討和實施，多舉措促進傳感器教學改革與實踐，進一步提高教學效果，滿足新工科建設和創新性人才培養的需要。

關鍵詞：教學改革? 傳感器教學? 教學內容? 多舉措? 項目式

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）05（c）-0217-04

Research of Multi measures to promote the teaching practice of sensor principle and Application Course

LING Zhixun? YI Yunfei* ZHAO Jiaqi

（Hechi University Computer and Information Engineering School， Hechi， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 546300 China）

Abstract： The course of Sensor Principle and Application is not only a basic course for information majors such as Electronic Information Engineering， Automation and Internet of Things Engineering， but also a core course. With the promotion of the construction of "new engineering" and the rapid development of new technology industry， how to cultivate and bring up a large number of engineering and scientific talents with solid foundation and excellent innovation ability from the perspective of curriculum construction， so as to provide intellectual and talent support for the development of China's emerging industries and international competition， is not only an urgent task， but also a long-term strategy. At the same time， in order to adapt to these changes， the formulation and application of a new round of curriculum standards in colleges and universities are discussed and implemented from four aspects： the selection of teaching content， experimental teaching， the combination of small project design and competition and assessment. Multiple measures are taken to promote the reform and practice of sensor teaching， further improve the teaching effect and meet the needs of new engineering construction and innovative talent training.

Key Words： Education reform; Sensor teaching; Content of courses; Multiple measures; Project type

傳感器技術作為現代信息產業的3個重要支柱之一，它在信息系統當中起到了“感官”的作用，是信息采集過程當中首要的部件[1]。因其重要性，世界各國都將傳感器技術視為重點發展的關鍵性技術。

傳感器原理及應用這門課程的主要內容包括傳感器原理的基本概念、基本原理和基本方法，包括傳感器的定義與分類、傳感器的靜態特性與動態特性以及無失真測試條件、電阻應變式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等類型的傳感器，傳感器的標定與傳感器的應用[2-3]。本課程是一門兼具綜合性、基礎性的課程，同時，本課程理論性和實踐性都很強，因此教師在講授本課程過程當中，應當以理論聯系實際，兼顧加深學生對理論知識的理解與提高學生動手能力。

在實際的傳感器原理及應用課程教學過程當中，存在以下幾個方面的問題：（1）傳感器技術發展迅速，導致課程內容存在滯后性;（2）雖然目前高校對實踐教學的重視有很大的提升，但部分院校因為經實驗器材和實驗場地等條件不足影響實驗質量，有些實驗內容安排不合理，實驗任務過于簡單，實驗教學形式化比較嚴重[4-5]。學生無法對知識進行有效的應用;（3）教材選取不合理，不符合“新工科”背景下人才培養方案中對學生的培養目標;（4）學生參加的專業競賽和做的項目比較少，缺少動手鍛煉的機會，設計能力與工程素養沒有途徑提升。

因此，本文針對傳感器原理及應用這門課程，結合建設高水平應用型大學的要求和為國家建設與高科技產業提供具有扎實的理論基礎、出色的動手能力以及卓越的工程素養的工科人才的目標，本文分別從以下4個側重方面進行探究：（1）教材與教學內容的選取如圖1所示;（2）應用仿真技術，使理論與實驗相結合方式，有效提高學生對本課程知識與技能的理解和吸收;（3）通過項目式的實踐學習和以賽促練的方式提高學生對于本課程的學習興趣和動手能力;（4）多種方式相結合的課程考核方式。

1? 教學內容選取

教材是教學活動當中很重要的一環，而根據傳感器原理及應用本門課程學科交叉性、理論性強、知識量大、課程內容更新換代較快的特點，在教材的選擇方面遵循以下的原則：首先，重視國內教材，參考與學習優秀的國外教材，根據學生的接受能力選擇國內教材、外文教材或者外文翻譯教材;其次，在選擇國內教材時，應優先選擇國家級教材與省部級教材，謹慎選擇企業及培訓機構教材或其他教材。

重視項目化的教學。項目化是指根據地方產業發展需求和職業能力培養需求，將專業課程中的教學內容設計成訓練學生某方面具體技能的項目[6-8]。在本課程的學習當中，通過設置貫穿整個課程學習過程的大項目與每一章節布置小目標和小項目相結合的方式，來引導學生提高對于傳感器的解決實際問題能力和實踐操作能力。

重視技術的發展前沿和發展方向。傳感器目前的發展趨勢在于傳感器的小型化、智能化和多功能化，而仿生傳感器與多傳感器信息融合則為代表性的技術前沿。比如在基礎知識的講授當中，加入對于技術前沿有價值論文的分析。通過這種方式，可以提升學生學習興趣的同時，也可以加深學生對于知識的理解。

重視課程思政。2020年6月，教育部印發了《高等學校課程思政建設指導綱要》，提出課程思政建設是全面提高人才培養質量的重要任務[9]。因此，課程思政也應納入本門課程內容選擇的重要部分，針對本門課程的課程思政，可從工程師的職業道德和我國本領域內的成就兩方面入手，建設課程思政。

2? 仿真與實驗相結合

理論基礎固然重要，但是如果只是講授理論，學生對課本知識的接受程度自然大打折扣，如果理論與實驗相結合，將有效提高學生對課本知識的接受程度。仿真技術的應用，將有效解決部分偏遠院校缺乏實驗器材的問題。因此，在試驗箱滿足不了實驗要求的情況下，采用仿真技術，采用的仿真軟件有Multisim、MATLAB和Proteus等軟件，可以利用Multisim軟件仿真各種基礎電路，而MATLAB可以仿真傳感器的系統靜態和動特性，可以利用Proteus仿真各類集成傳感器。試驗箱可以有效進行實物驗證，進一步提高學生的動手能力。因此，建議仿真和試驗箱相互結合來設計實驗教學環節，有效提高學生對理論知識的學習深度。

3? 小項目設計與競賽相結合

為了進一步提高學生的學習興趣，建議給學生布置一些小項目，如光強采集系統、溫度測控系統、氣體檢測系統等，或者學生自選和傳感器相關的小系統進行設計。另外，對于能力較好的一些學生，積極推薦他們參加各類學科競賽，比如全國大學生電子設計競賽、全國大學生物聯網技術大賽和機器人大賽等，這些競賽多數需要用到傳感器。通過競賽不但有效提高了學生對傳感器本課程的應用和理解，更有效提高了綜合設計能力。

4? 考核方法

在考核考試自主性較高的情況下，可以將理論考試、平時成績、項目考核等有機結合起來，多方面多環節對學生的學習進行考核。本文主要采用結合平時考核和期末考試兩個環節的考核方式。如表1所示，在平時考核環節當中，主要包含學生的出勤情況、實驗完成情況和課程項目考查，綜合考查學生的平時情況。平時考核環節貫穿教學活動的始終，因此可以比較客觀地考查學生的學習情況，但是對于學生平時情況的考查周期比較長而且相對比較主觀。而期末考試包含兩部分，首先是筆試，用以考查學生的對于理論知識的掌握;其次是操作性考試，用于考查學生對于使用知識解決具體問題的能力，作為筆試的補充。通過多環節的考核，可以全面、綜合地了解學生的學習情況，教師可以較為準確地掌握學生的學習情況，作為教學設計的反饋。

5? 結語

本文針對傳感器原理及應用這門在相關專業人才培養體系當中兼具重要與基礎地位的課程，通過創新性的教學內容選取、仿真實驗、以賽促學、考核方式的方案，為目前本門課程存在的一些問題提出解決方案。希望本文所做的研究能為傳感器原理及應用課程的建設獻上綿薄之力，為國家建設提供更多更優質的工程人才。

參考文獻

[1] 丁超，李剛俊，蘇睿.新工科背景下“傳感器原理與應用”課程教學改革初探[J].成都工業學院學報，2020，23（2）：105-108.

[2] 梁志勛，阮忠，易云飛.仿真技術在傳感器實驗教學中的應用研究[J].中國教育信息化，2018（20）：88-90.

[3] 梁志勛，林芳，范源源，等.地方應用型高校計算機類專業實驗室改革探討[J].科技視界，2020（6）：19-20.

[4] 閉呂慶，陳相，姜林美，等.多環節促進的通信電子電路課程教學改革實踐[J].福建電腦，2017，33（5）：69-70+79.

[5] 梁志勛.基于計算思維能力培養的《C語言程序設計》課程教學模式的探索與研究[J].中國戰略新興產業，2017（16）：167.

[6] 陳麗莎，李博，尚志武，等.機電專業傳感器與檢測技術課程雙語教學初探[J].科技創新導報，2017，14（8）：227，229.

[7] 張蓓，張粹玲，張靜，等.“卓越工程師教育培養計劃”下的單片機實驗課程改革——以“單片機原理與應用”課程為例[J].工業和信息化教育，2020（8）：75-79.

[8] 王曉燕，胡福年，丁啟勝.一種基于LabVIEW的傳感器與測量技術實驗平臺設計與實踐[J].工業和信息化教育，2019（10）：59-63，68.

[9] 樊海源.高校工程文化與課程思政的邏輯闡釋、價值統一和實踐路徑[J].思想政治教育研究，2020，36 （6）：88-92.