傳感器與檢測技術課程的教學改革探索與實踐

張瓊 郭紅英

摘要：針對傳統的傳感器與檢測技術課程在教學現狀方面的一些不足之處，理論教學方式的單一以及實驗教學的有限，提出了教學改革方案，以理論教學、實驗教學、課程設計為一體的教學方式，使學生通過線上線下理論知識的學習與討論、仿真及實驗的設計分析與驗證，以及以項目為主導的課程設計的實踐，能更好地對傳感器與檢測技術進行學習和實踐，提高學生對傳感器的實際應用能力。

關鍵詞：傳感器與檢測技術;教學改革;課程設計;仿真;傳感器應用

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）27-0228-02

Abstract：In view of the shortcomings of the traditional sensor and detection technology course in the teaching situation， the single theoretical teaching method and the limited experimental teaching， this paper puts forward a teaching reform scheme， which integrates the theoretical teaching， experimental teaching and course design， so that students can learn and discuss the theoretical knowledge online and offline， analyze and verify the simulation and experimental design， And the practice of project-based curriculum design can better study and practice sensor and detection technology， and improve students' practical application ability of sensor.

Keywords： Sensor and detection technology; Teaching reform; Curriculum design;Simulation;Sensor applications

1 引言

傳感器與檢測技術作為信息技術的關鍵之一，已經滲透到人類的科學研究、工程實踐和日常生活的各個方面。隨著5G技術的普及與應用，物聯網、智能汽車等行業的蓬勃發展，傳感器作為智能制造的核心之一，對我國發展智能制造技術起著重要的作用。傳感器與檢測技術是工科電子技術類專業一門重要的技術實踐課程，其目的在于培養學生在傳感技術方面具有較廣的認識，能在測量領域完成生產過程中的信息檢測[1，2]。

2 教學的現狀與問題

在傳統的教學中，傳感器與檢測技術采用理論教學和實驗教學相結合的方式，在理論教學方面，主要講授傳感器的傳感機理、結構、測量電路和應用方法等，主要集中在理論分析。在實驗教學方面，由于實驗室設備的限制，傳感器實驗主要是驗證型實驗，實驗主要是對幾種傳感器如紅外溫度傳感器MLX90614、光頻傳感器TSL230等進行信號采集，驗證的是通過不同的傳感器將相應的非電量轉換為電量的過程。實驗過程單一，學生只能看到信息采集的結果，不能主動地將理論知識聯系到實際，缺乏對傳感器與檢測技術的綜合認知，與目前培養應用型人才的目標不匹配。由于傳感器與檢測技術的實踐性和應用性，使實驗教學成為課程教學的一個重要環節 [3，4] 。

3 教學改革的方案

為了符合社會對應用型人才的需求，培養學生的實踐能力，增加學生學習的積極性和主動性，提出了以理論教學、實驗教學、課程設計為一體的教學方式，以項目式為目標的教學理念，使學生們對傳感器與檢測技術有更深入的學習與實踐。

3.1 理論教學

傳感器與檢測技術的理論教學結合線上教學的優勢，采取線上線下相結合的授課方式，以項目教學法為核心，提出課程項目設計要求，重點放在傳感器的測試及應用上，線上教學依托學習通平臺建課，合理安排學習內容，講授基礎的知識點，關于傳感器的原理、結構、特性等，利用線上教學的優勢，學生可以在平臺自主學習并完成相關任務點，可以針對不同學生的進度及需求，對于部分較難懂的知識點重復觀看，培養學生自主學習的能力，網絡課程跟蹤的數據可讓教師更好了解學生學習行為的特征，同時，對于一些線上教學的聚焦分散，碎片化學習的缺點，可以通過線下的課程項目設計的需求作為內驅動，以線下的項目設計與實踐來檢測學生線上學習的成果。對于一些重點、難點、疑難問題在線下進行討論解答[5，6] 。

3.2 實驗教學

傳統的實驗教學是將已有的傳感器及相關設備進行驗證，驗證型實驗限制了學生的思維，設計類實驗較少。通過教學改革，在理論講解的基礎上，設計傳感器的應用實例，在實驗教學設計中以學生為主體，結合已有資源，優化實驗教學內容，考慮不同層次水平的學生的基礎知識點掌握不同，在已有的基礎驗證型實驗的情況下，增加一些綜合型和設計型的實驗。

結合目前實驗室現有的條件，綜合型和設計型實驗要求學生以仿真為主，實驗教學可以通過Matlab軟件對傳感器的靜態特性如線性度、靈敏度、重復性。遲滯性等靜態特性進行驗算，也可以通過Simulink仿真對傳感器進行建模，對動態特性進行仿真分析，通過仿真，分析影響傳感器動態特性的具體因素，以及其改善措施。通過Ewb、Mutlsium軟件對傳感器電路進行仿真分析，驗證測試電路的是否能檢測相應的信號[7]。