高職院校傳感器與檢測技術課程設計分析探究

李翠芳

摘要：文章針對現有傳感器及檢測技術相關的教材現狀進行分析，并對該課程中目前存在的重原理、輕應用等問題，基于“產教融合”理念和高職院校人才培養目標，提出來一種教材、課程設計思路。通過對課程教學內容的形式和側重點改革，促進學生夯實基礎，熟練應用，實現高職院校應用型人才的培養目標。該思路對于教材創新、課程改革、培養學生應用實踐思維、工程應用能力提供了良好借鑒。

關鍵詞：高職院校；傳感器；檢測技術；課程設計

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.03.051

中圖分類號：TP 3? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編碼：1672-7274（2024）03-0-03

1? ?傳感器相關課程的作用

1.1 傳感器的定義

傳感器是指能夠感受被測量的信息并能夠將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需要形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求的檢測裝置。傳感器的存在使機器有了類似人類一樣的觸覺、視覺、嗅覺等，讓機器變得更加智能。它是實現自動檢測和自動控制的重要裝置。

1.2 傳感器的作用

在日常生活中，人們通過五官（聽、嗅、味、觸、視）接受外界的信息，經過大腦的思維（信息處理），做出相應的動作。在工業生產、自動化檢測與控制系統中，則由傳感器來取代人的五官，用計算機取代人的大腦對傳感器感知、轉換來的信號進行處理，并控制執行機構執行操作。如圖1所示。

圖1 人體系統與機器系統的對應關系

機器系統通過傳感器收集外界信息，通常來說機器系統越智能，能感受到外界的“刺激”種類越多，則該系統內的傳感器數量越多。在工業控制中，傳感器作為自動檢測系統的重要組成部分，一個重要作用是用于將檢測出的數據直接顯示——監測，另一個作用是和控制器——執行機構一起構成閉環控制系統實現自動控制。

1.3 傳感器相關課程涉及的專業

傳感器在控制系統中不可或缺的作用使得“傳感器檢測技術”以及與傳感器相關的課程成為了電子信息類、自動化類、機電類等多個專業大類下開設的一門專業課程。

由表1可以看出有四個專業大類32個專業涉及傳感器、檢測或相關課程，其中專業基礎課占47%，專業核心課占25%，專業拓展課占28%。其中69%的專業中課程名稱直接為傳感器或傳感器與檢測技術。其余課程名稱雖然未直接包含傳感器，但是實際課程內容都是與檢測技術、儀表相關。在不同專業中課程內容側重略有不同。

2? ?當前傳感器相關教材分析

2.1 相關教材數量

傳感器應用技術涉及電工電子技術、光學和電磁波、電磁轉換、化學等專業知識。各章內容之間相互獨立，知識分散，不利于學生學習掌握[1-2]。截止到2023年6月份，根據中國機械工業出版社網站上發布的數據顯示，高職高專的傳感器相關的教程共29本，其中交通運輸大類1本，電子信息大類4本，裝備制造大類24本。高等教育出版社網站上發布的數據顯示高職高專的傳感器相關的教程共42本，未按專業分類。這兩個出版社總計71本，教材數量相對來說是比較豐富的。

2.2 教材內容編排方式分類

通過實際查閱紙質版和電子版的傳感器相關教材發現，教材有很大差異，主要分為三個大類：第一類是以傳感器的原理劃分章節，第二類是以具體任務劃分章節，第三類是按傳感器的使用用途劃分章節。數據調查如表2所示。

2.3 實際應用分析

考察傳感器生產單位、采購廠家、設計單位、施工方、實際用戶等，在實際應用的過程中，傳感器一般是按用途進行分類的。由于按照用途分類目標明確，在設計、采購、維護、使用等各個環節，使多方參與者都能方便地進行溝通交流。因此將課程教學按照日后工作中實際應用一致的方式來開展更容易與工作對接。高職教育的主要培養目標是培養應用型技術人才。在人才培養過程中，將課程設置成與畢業后實際應用相一致的方式進行，使學生學習少走彎路，也能更快適應工作。

3? ?傳感器課程設置思考

3.1 總體課程規劃

根據航空航天、機械設備、工業過程控制、交通運輸、家用電器、醫療衛生、辦公設備等領域傳感器的應用情況[3-4]。按照傳感器的應用的廣泛性，結合各類傳感器的難易程度安排授課順序。將課程順序按傳感器通用基礎知識、溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、流量傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器、新型智能傳感器等的授課順序較為適宜。使學生在掌握了傳感器通用知識的基礎上，根據傳感器用途開展后續課程。

3.2 章節內容規劃

以往的教材中大多以介紹各類傳感器的應用工作原理為主，有的配有一個實例，有的甚至沒有應用實例，而是配以大篇幅的公式推導。一方面使得學生學了知識也不知道具體的應用場景，應用方法。另一方面，對于高職的學生來說，由于其知識基礎偏弱，而各類傳感器涉及的物理、生物、化學、電氣的原理范圍廣，難度高。所以往往出現理論學不懂，應用沒學到的現象。因此推薦在將課程按用途劃分章節后，按以下順序進行章節內容規劃：①傳感器基本原理；②傳感器設備應用場合；③傳感器安裝及日常維護；④該類傳感器選型；⑤傳感器在各系統中的應用舉例；⑥學生實訓。使學生在掌握簡單原理的基礎上，著重以選型、應用、實際操作為主。下面以壓力傳感器章節的為例，進行具體章節的課程思路規劃。

3.3 以壓力傳感器為例，內容分析

（1）傳感器基本原理介紹：壓力傳感器根據其工作原理分為電阻式、電感式、電容式、壓電式等。基于不同原理的壓力傳感器應用的側重領域不同。故而，在介紹壓力傳感器原理時，則應以授課學生所在的專業和未來所從事的行業領域為背景，選擇以相應領域內主要應用的傳感器為主，其他傳感器為輔。而在介紹傳感器的過程中應重原理介紹，輕公式推導，告訴學生壓力大小的變化量是根據該種傳感器物理模型中哪個參數變化造成的。如果太強調學生對原理的推導過程反使學生感到學習困難，造成過大的心里壓力進而影響后續應用的學習。

（2）壓力傳感器應用場合介紹：以圖片或短時視頻的方式，讓同學們直觀地認識壓力傳感器的應用實景，以及在該應用環境下構成的典型控制系統。

（3）壓力傳感器安裝及日常維護：在應用實景圖片和視頻的基礎上，為學生講解不同環境和設備上傳感器的各種安裝方式、安裝要求、安裝位置、安裝配件、取壓點是否需要現場開孔，以及根據實際應用地點的最低溫度值，是否要進行儀表伴熱等。

（4）壓力傳感器選型：分析壓力傳感器的選型原則，從測量范圍的確定、精度要求、工作環境溫度、是否需要配遠傳輸出、幾線制接線方式、是否帶液晶顯示，以及實際應用采購中壓力傳感器關注的性能指標和參數等方面講解。

（5）壓力傳感器在各系統中的應用舉例：將壓力傳感器與控制器和執行機構的整體系統呈現給同學，讓同學們充分感受到壓力傳感器在整個控制系統中所起到的作用。例如，以生活中或者是工業上管道內水的壓力控制作為實例。壓力傳感器安裝在管道上實時監測管道壓力值，當下游用戶用水量增加時，壓力傳感器檢測到壓力值降低。將壓力信號傳輸給控制系統，控制系統檢測到壓力值比設定的壓力小，則增加給水泵的頻率，調節水泵電機，增加水泵出水量，使管道壓力值增加。如此構成了一個壓力傳感器采集信號，控制器分析數據信息，發出水泵調節指令的自動閉環控制系統。

（6）壓力傳感器應用實訓：為學生安排相應實訓，同學門自己搭建系統，獨立完成，真正了解到壓力傳感器在現實中的應用知識，掌握實操經驗。

以實際應為目標的課程設計對于培養學生們的認知和實踐動手能力，以及日后工作的知識技能有很重要的作用[5]。

4? ?結束語

將傳感器檢測技術這門課程建設好，除了合適的課程規劃，還需要老師準備大量的實際實訓素材，將更多的實訓帶到課程中，通過實訓帶動興趣，通過興趣促進學習[6]。使能學生在學習完這么課程后懂原理，會操作，工作后上手快。充分發揮這么課程的重要性和實用性。

參考文獻

[1] 李新成，張健，等．新形勢下“傳感器”課程教學改革[J]．工業和信息化教育，2022（12）：69-72.

[2] 喬振民．高職院校智能傳感器應用技術課程改革實踐[J]．石家莊職業技術學院學報，2023，35（1）：71-75.

[3] 龔少軍，等．傳感器與檢測技術課程“三段式”教學方法探索[J]．江蘇航運職業技術學院學報，2022，21（4），87-91.

[4] 曹修全，陳艷，等．基于“項目式教學”的《傳感器與工程測試技術基礎》課程實踐研究[J]．創新創業理論研究與實踐.2022（23）：162-165.

[5] 蔡振．基于產教融合的傳感器實踐教學過程創新設計[J]．科教文匯.2021（30）：148-150.

[6] 李特．傳感器與檢測技術課程的創新教學實踐[J]．電子技術，2023， 52（3）：100-101.