周勝海 涂友超 余大慶 劉江峰 羅 浩 余本海

信陽(yáng)師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 河南信陽(yáng) 464000

傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化與學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)

周勝海 涂友超 余大慶 劉江峰 羅 浩 余本海

信陽(yáng)師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 河南信陽(yáng) 464000

論證了通過(guò)傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化來(lái)彌補(bǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的不足，以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的必要性與可行性；給出了課件優(yōu)化的實(shí)用方案；比較、分析了課件優(yōu)化前后的教學(xué)效果。

高等院校；教學(xué)改革；CAI課件；實(shí)踐能力

1 課件優(yōu)化的必要性

1.1 課程基本特點(diǎn)

傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、涉及學(xué)科多、發(fā)展速度快。

通常，傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)基本要求是使學(xué)生掌握常用傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、信號(hào)調(diào)理電路和基本用法，并熟悉傳感器在工程應(yīng)用中的基本理論、方法和技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容可概括為五部分：①檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)；②常用傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、信號(hào)調(diào)理電路和基本用法；③傳感器在工程檢測(cè)中的常見應(yīng)用；④自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及其組成；⑤檢測(cè)裝置的補(bǔ)償及抗干擾技術(shù)。教學(xué)形式為理論講授加實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)，理論講授學(xué)時(shí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)學(xué)時(shí)之比約為3:1[1-4]。

顯然，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是課程的重要組成部分之一，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力至關(guān)重要。

1.2 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的局限性

目前，很多高校尤其是師范院校沒有相關(guān)的實(shí)習(xí)工廠，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)一般靠傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀來(lái)完成。實(shí)驗(yàn)儀大多為傳感器原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而設(shè)計(jì)[5]。依賴實(shí)驗(yàn)儀實(shí)施實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)有三大局限：①傳感器種類少，新型傳感器更少，所配的傳感器中大多是僅供教學(xué)用的自制品(非商用品)；②信號(hào)調(diào)理電路大多是供教學(xué)用的簡(jiǎn)化電路，與實(shí)用電路有明顯差別；③很少涉及工程應(yīng)用中的一些重要技術(shù)(如抗干擾技術(shù)等)，而這些技術(shù)對(duì)工程應(yīng)用而言可能是至關(guān)重要的。這會(huì)明顯制約學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

受經(jīng)費(fèi)等多種因素的制約，短期內(nèi)解決上述問(wèn)題的難度較大。

1.3 課件優(yōu)化的必要性

多媒體作為現(xiàn)代教學(xué)手段，已在傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)中得到普遍應(yīng)用。利用多媒體教學(xué)手段，通過(guò)CAI課件優(yōu)化來(lái)彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的不足，以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，是切實(shí)可行的。

目前國(guó)內(nèi)有很多各具特色的傳感器與檢測(cè)技術(shù)優(yōu)秀教材，并配有CAI課件[6-8]。但是，教材上實(shí)物照片很少，已有的實(shí)物照片也是黑白的，看不清原貌和細(xì)節(jié)；配套的CAI課件大多是教材內(nèi)容的摘錄，或添加了極少量的彩色照片或動(dòng)畫。

綜上所述，通過(guò)傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化，主要是在課件中插入有關(guān)傳感器及其工程應(yīng)用的實(shí)物彩色照片、動(dòng)畫、視頻和實(shí)用圖表，來(lái)彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足，以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，是十分必要的。

2 課件優(yōu)化的可行性

2.1 政策環(huán)境

《中華人民共和國(guó)高等教育法》明確指出：“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才?！薄案叩葘W(xué)校工作應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)人才為中心，開展教學(xué)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)，保證教育教學(xué)質(zhì)量達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

為有效貫徹執(zhí)行《中華人民共和國(guó)高等教育法》，高校必須長(zhǎng)期堅(jiān)持教育教學(xué)改革，不斷探索教育教學(xué)改革的具體思路與方法，大力支持任課教師結(jié)合專業(yè)開展教育教學(xué)改革研究。各級(jí)教育行政部門，從國(guó)家教育部到各省教育廳以及眾多高校，都定期立項(xiàng)各種級(jí)別的教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目，并盡力提供經(jīng)費(fèi)資助。

2.2 師資與經(jīng)費(fèi)

制作CAI課件和多媒體教學(xué)已逐漸成為高校教師的基本教學(xué)技能之一，高校也會(huì)通過(guò)必要的培訓(xùn)，使廣大教師掌握相關(guān)的知識(shí)和技能。目前，大多數(shù)高校教師都能制作實(shí)用的CAI課件。

在制作傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件時(shí)，可以從互聯(lián)網(wǎng)上找到大量相關(guān)的彩色照片、動(dòng)畫和視頻資料，一般稍做編輯即可用于課件。有些可直接用于課件，也有些制作和編輯需用掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等設(shè)備。這些設(shè)備高校院(系)辦公室、實(shí)驗(yàn)室、教師個(gè)人等一般都有，無(wú)需專門購(gòu)置。

2.3 教學(xué)條件

目前，高校傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)已普遍使用多媒體教學(xué)手段，這為通過(guò)課件優(yōu)化，彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，提供了基本教學(xué)條件。另外，高校都有較完善的校園網(wǎng)，將課件作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，使學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式等更加靈活，這也是教學(xué)條件的重要補(bǔ)充。

可見，從政策環(huán)境、師資與經(jīng)費(fèi)、教學(xué)條件等方面來(lái)看，通過(guò)傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化，主要是在課件中插入有關(guān)傳感器及其工程應(yīng)用的實(shí)物彩色照片、動(dòng)畫、視頻和實(shí)用圖表，來(lái)彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足，以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，是完全可行的。

3 課件優(yōu)化方案

傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化的思路與方案主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面：①課件中插入多張常用傳感器、傳感器模塊、傳感器應(yīng)用等實(shí)物彩色照片，使學(xué)生對(duì)實(shí)際傳感器及其應(yīng)用有直觀認(rèn)識(shí)。②課件中插入多段說(shuō)明典型傳感器工作過(guò)程或傳感器工程應(yīng)用的動(dòng)畫，使學(xué)生更好地熟悉常用傳感器的工作過(guò)程，使學(xué)生有機(jī)會(huì)了解自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成和工作過(guò)程，幫助學(xué)生在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖與實(shí)際自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)之間架起一座橋梁。③課件中插入數(shù)段介紹傳感器工程應(yīng)用的視頻，使學(xué)生能全面了解傳感器工程應(yīng)用實(shí)例。④課件中插入少量有關(guān)傳感器的實(shí)用圖表，幫助學(xué)生熟悉在應(yīng)用傳感器時(shí)，如何查找和使用這些圖表。⑤根據(jù)傳感器應(yīng)用分類，將常用傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)理電路和基本用法與傳感器在工程檢測(cè)中的常見應(yīng)用有機(jī)融合，這樣更適合主要涉及傳感器應(yīng)用的廣大工程技術(shù)人員。

上述優(yōu)化措施小結(jié)見表1。(限于篇幅，插入課件中的照片、動(dòng)畫、視頻和圖表的具體內(nèi)容清單略)。

表1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化小結(jié)

在表1中，第一章《檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)》，包括檢測(cè)技術(shù)的基本概念、測(cè)量誤差及修正、傳感器的基本特性、傳感器的標(biāo)定及傳感器的選用原則；第二至八章根據(jù)傳感器應(yīng)用分類，將常用傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)理電路和基本用法與傳感器在工程檢測(cè)中的常見應(yīng)用融合在一起；第九章《檢測(cè)系統(tǒng)的共性技術(shù)》，包括非線性補(bǔ)償技術(shù)、誤差修正技術(shù)、抗干擾技術(shù)等；第十章《檢測(cè)技術(shù)的新進(jìn)展》，包括MEMS技術(shù)與微型傳感器、虛擬儀器、多傳感器信息融合、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、軟測(cè)量技術(shù)等。

在課件優(yōu)化時(shí)，必須處理好以下3個(gè)問(wèn)題：①有關(guān)傳感器及其應(yīng)用的實(shí)物彩色照片、動(dòng)畫、視頻和實(shí)用圖表種類繁多，取舍時(shí)怎樣兼顧典型性、實(shí)用性和先進(jìn)性，并與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)條件相互補(bǔ)充。②插入課件中的每處內(nèi)容具體選用哪種媒體形式，怎樣與傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配有機(jī)融合，以收到最佳效果。③怎樣以傳感器應(yīng)用分類為基本線索，將種類繁多的常用傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)與傳感器在工程應(yīng)用中的基本理論、方法和技術(shù)有機(jī)結(jié)合。

4 教學(xué)效果比較

對(duì)于傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化前后的教學(xué)效果，筆者通過(guò)連續(xù)3年的教學(xué)實(shí)踐，作了調(diào)查、分析和總結(jié)，結(jié)果有力證明了課件優(yōu)化的作用。教學(xué)效果改善可以從以下5個(gè)方面得到印證：①90%以上的學(xué)生充分肯定了課件優(yōu)化的必要性，認(rèn)為課件優(yōu)化加強(qiáng)了對(duì)傳感器及其工程應(yīng)用的直觀認(rèn)識(shí)，有助于提高實(shí)踐能力。②多數(shù)學(xué)生能總結(jié)傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)儀上的實(shí)驗(yàn)與工程應(yīng)用之間的主要聯(lián)系與區(qū)別，說(shuō)明課件優(yōu)化成為課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要補(bǔ)充。③多數(shù)學(xué)生能體會(huì)到傳感器與檢測(cè)技術(shù)發(fā)展快、應(yīng)用廣的現(xiàn)狀，進(jìn)而不斷提高學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。④學(xué)生期末考試綜合題得分較以往普遍有所提高，說(shuō)明課件優(yōu)化有助于培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。⑤學(xué)生參加2009年和2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的成績(jī)較以往有很大提高，參賽學(xué)生一致認(rèn)為課件優(yōu)化使其受益匪淺。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化，主要是在課件中插入有關(guān)傳感器及其工程應(yīng)用的實(shí)物彩色照片、動(dòng)畫、視頻和實(shí)用圖表，來(lái)彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足，以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，是十分必要的，也是完全可行的。教學(xué)試驗(yàn)結(jié)果證明，課件優(yōu)化對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量作用顯著。

本教改項(xiàng)目于2011年10月通過(guò)信陽(yáng)師范學(xué)院教學(xué)成果鑒定，并獲得信陽(yáng)師范學(xué)院教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

(致謝：本教改項(xiàng)目研究得到信陽(yáng)師范學(xué)院教改項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助，得到“河南省信陽(yáng)市機(jī)電公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)”和中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專項(xiàng)資金建設(shè)項(xiàng)目“信陽(yáng)師范學(xué)院大學(xué)生電子技術(shù)實(shí)踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地”教改試驗(yàn)支持，謹(jǐn)此致謝。)

[1] 李東升.傳感器技術(shù)[EB/OL].http://www.jingpinke.com/xpe/ portal/20a4bb00-1188-1000-8b6c-ac9dee625938,209-10-08.

[2] 施文康.檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)[EB/OL].http://www.jingpinke.com/xpe/ portal/20a4bb00-1188-1000-8b6c-ac9dee625938,2009-10-08.

[3] 程德福.傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)[EB/OL].http://www. jingpinke.com/xpe/portal/20a4bb00-1188-1000-8b6cac9dee625938,2009-10-08.

[4] 周杏鵬.檢測(cè)技術(shù)[EB/OL].http://www.jingpinke.com/xpe/ portal/20a4bb00-1188-1000-8b6c-ac9dee625938,2009-10-08.

[5] 浙江高聯(lián)科技開發(fā)有限公司.CSY?910傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀[EB/OL].http://www.golink.com.cn/docc/prodmain.asp?producti d=29&typenames=,2009-10-10.

[6] 徐科軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù):第2版[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[7] 周杏鵬.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[8] 程德福.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

Study on optimization of CAI courseware of sensor theory and detection technology and the cultivation of students

Zhou Shenghai, Tu Youchao, Yu Daqing, Liu Jiangfeng, Luo Hao, Yu Benhai
Xinyang normal university, Xinyang, 464000, China

The necessity and feasibility of fostering the undergraduates’ practical ability by optimizing the CAI (Computer-Aided Instruction) courseware of the sensor theory and detection technology and compensating for the limitation of relevant experimental teaching are proved, a practical optimization scheme of the CAI courseware is given, and the teaching effectiveness of the CAI courseware optimized is investigated.

university and college; teaching reform; CAI courseware; practical ability

傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)，分別被喻為人的感官、神經(jīng)和大腦。傳感器技術(shù)作為其中關(guān)鍵的部分，在許多領(lǐng)域尤其是檢測(cè)與控制領(lǐng)域有著重要而廣泛的用途。高等院校的測(cè)控、自動(dòng)化、儀器儀表、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、物理等專業(yè)在本科階段一般都開設(shè)相關(guān)課程，雖然課程名稱不盡相同，但主要內(nèi)容都是傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用。作為一門實(shí)用性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)課程，實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)條件對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力很重要。然而，很多高校尤其是師范院?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)條件難以滿足教學(xué)需要，制約了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。所以，研究解決這一問(wèn)題的實(shí)用措施是很有意義的。

本文作為信陽(yáng)師范學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目“傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化與學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)研究”的總結(jié)報(bào)告，論證了通過(guò)傳感器與檢測(cè)技術(shù)CAI課件優(yōu)化，主要是在課件中插入有關(guān)傳感器及其工程應(yīng)用的實(shí)物彩色照片、動(dòng)畫、視頻和實(shí)用圖表，來(lái)彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足。

2011-11-02

周勝海，碩士，副教授。

信陽(yáng)師范學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目(編號(hào)：060933)。