羅劉敏，程　全,劉曉青

(周口師范學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院,河南 周口 466001)

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高等學(xué)校轉(zhuǎn)型下“傳感器與檢測技術(shù)”課程改革與探索

羅劉敏，程全,劉曉青

(周口師范學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院,河南 周口 466001)

摘要：在高等學(xué)校轉(zhuǎn)型的背景下，以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)，對(duì)“傳感器與檢測技術(shù)”課程進(jìn)行了改革與探索. 文中分析了課程的特點(diǎn)及當(dāng)前教學(xué)中所存在的問題，提出了選擇偏向工程應(yīng)用的教材、以“工作為導(dǎo)向”達(dá)到“知行合一”的教法、增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、采用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)等具體改革措施, 有效地提高了課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的專業(yè)理論水平、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí).

關(guān)鍵詞：高等學(xué)校；傳感器與檢測技術(shù)；虛擬實(shí)驗(yàn)；課程改革

應(yīng)用型本科作為一種新型的高等教育類型，其主要任務(wù)是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才. 周口師范學(xué)院獲河南省第二批轉(zhuǎn)型發(fā)展試點(diǎn)學(xué)校，學(xué)校確定了堅(jiān)持“一個(gè)總體發(fā)展目標(biāo)”、推進(jìn)“兩項(xiàng)改革”、加強(qiáng)“三項(xiàng)建設(shè)”、實(shí)現(xiàn)“四個(gè)提升”的轉(zhuǎn)型發(fā)展思路. 為推動(dòng)學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展，學(xué)院開設(shè)課程應(yīng)能充分體現(xiàn)“應(yīng)用性”. 學(xué)院開設(shè)的“傳感器與檢測技術(shù)”課程是自動(dòng)化專業(yè)和電子信息工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課. 通過學(xué)習(xí)該課程使學(xué)生掌握常用傳感器的工作原理、性能特點(diǎn)、常用信號(hào)處理方法及應(yīng)用；能夠根據(jù)實(shí)際的檢測系統(tǒng)，合理地選用傳感器，并對(duì)采用的轉(zhuǎn)換電路有一定的分析和設(shè)計(jì)能力. 長期以來，“傳感器與檢測技術(shù)”課程在教學(xué)內(nèi)容上側(cè)重于定義的講解、相關(guān)公式的推導(dǎo)、傳感器原理的分析等內(nèi)容，在教學(xué)方法上以教師課堂講解為主，學(xué)生對(duì)傳感器相關(guān)理論掌握較好，但對(duì)于實(shí)際工程中的應(yīng)用了解較少，甚至是在學(xué)習(xí)完“傳感器與檢測技術(shù)”課程后，仍然無法正確理解傳感器的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值. 為了改變目前的教學(xué)狀況，多位同仁對(duì)該課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革和創(chuàng)新[1-6]. 筆者借鑒他人經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體教學(xué)實(shí)際提出了采用選擇偏向工程應(yīng)用的教材，以“工作為導(dǎo)向”達(dá)到“知行合一”的教法，增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，采用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)等具體措施，使“教、學(xué)、做”融為一體，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，從而滿足“應(yīng)用型”本科院校對(duì)人才培養(yǎng)的要求.

1課程的特點(diǎn)

傳感器作為“感覺器官”將被測量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳感器有很多種類，所以本課程信息量較大，涉及的范圍面廣；而各類傳感器的工作原理又不相同，每一章節(jié)又基本是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，所以該課程又缺乏相應(yīng)的連續(xù)性及系統(tǒng)性. 另外，傳感器技術(shù)作為現(xiàn)代三大信息技術(shù)之一，應(yīng)用場合十分廣泛，涉及各個(gè)行業(yè)，因此該課程與實(shí)際結(jié)合十分緊密[6].

2當(dāng)前“傳感器與檢測技術(shù)”教學(xué)中存在的主要問題

2.1教學(xué)手段及教學(xué)方法單一

在教學(xué)方法上主要以課程講解為主，學(xué)生接觸到的是傳感器原理和一些簡單的應(yīng)用實(shí)例，沒有見過傳感器本體，對(duì)傳感器缺少感性認(rèn)識(shí)，并且課堂上介紹的傳感器原理，讓學(xué)生覺得既枯燥又乏味.

2.2實(shí)驗(yàn)課程以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主

在實(shí)驗(yàn)課程上，目前“傳感器與檢測技術(shù)”課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是實(shí)驗(yàn)箱，是把多種傳感器、電源、處理電路、顯示儀表集于一體，組成了一個(gè)完整的測量系統(tǒng).這種實(shí)驗(yàn)箱主要完成一些驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)型、綜合型及應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容甚少，對(duì)學(xué)生的開放程度較低，學(xué)生只是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上步驟進(jìn)行操作、記錄相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、采用的測量電路、實(shí)驗(yàn)方法及應(yīng)用的場合缺少主動(dòng)了解的意識(shí)[7]. 這種以驗(yàn)證型為主的實(shí)驗(yàn)方式，不利于培養(yǎng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力.

2.3理論和實(shí)踐脫節(jié)

該課程在教學(xué)內(nèi)容上主要側(cè)重于各種傳感器的原理. 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型智能傳感器不斷涌現(xiàn)，但是教材上和實(shí)驗(yàn)箱上并沒有體現(xiàn)新型傳感器，導(dǎo)致學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了傳感器課程，在實(shí)際應(yīng)用場合依然不認(rèn)識(shí)傳感器本體，不會(huì)根據(jù)具體任務(wù)選擇合適類型、合適精度的傳感器，對(duì)傳感器接線更不知如何下手.

3改革的措施

3.1選擇偏向工程應(yīng)用的教材

傳統(tǒng)的教材，側(cè)重各種抽象的傳感器原理，內(nèi)容涉及“力學(xué)”“熱學(xué)”“光學(xué)”“電磁學(xué)”“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)”“數(shù)字信號(hào)處理”“電路分析及自動(dòng)控制原理”等課程，綜合性很強(qiáng)，而每一章節(jié)又基本是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體. 學(xué)生學(xué)習(xí)起來，感覺很吃力，慢慢地就對(duì)該課程失去了興趣. 如果教材以傳感器應(yīng)用作為教學(xué)重點(diǎn)，將傳感器元件的原理、測量電路、傳感信號(hào)處理嵌入到各種應(yīng)用項(xiàng)目中，將理論與實(shí)踐真正融合在一起，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器課程的興趣.

3.2以“工作為導(dǎo)向”達(dá)到“知行合一”的教法

本科生學(xué)習(xí)的目的不僅僅要學(xué)習(xí)某一知識(shí)體系，而是應(yīng)該更進(jìn)一步獲得用所學(xué)的知識(shí)去解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力——?jiǎng)邮帜芰? 以“工作為導(dǎo)向”的教法，針對(duì)實(shí)際工作中每一個(gè)工作過程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，將工作環(huán)境在課堂上體現(xiàn)，達(dá)到與學(xué)習(xí)環(huán)境有機(jī)結(jié)合. 在教學(xué)過程中，本著“實(shí)用、適用”的原則，以注重學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)為重點(diǎn)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)企業(yè)與學(xué)校的無縫對(duì)接. 具體過程：以項(xiàng)目為引導(dǎo)，進(jìn)行傳感器原理的講解，將常用傳感器分為幾個(gè)項(xiàng)目單元，每個(gè)項(xiàng)目單元均包含一個(gè)典型的案例，在講解的過程中，從項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求入手，然后根據(jù)項(xiàng)目的具體要求，介紹相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，在講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的過程中，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目制作，主要講解項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、制作及調(diào)試，并且在講解的過程中，插入相關(guān)視頻及傳感器實(shí)物圖片，讓學(xué)生對(duì)傳感器本身有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，這樣以來，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲及培養(yǎng)學(xué)生對(duì)該課程的興趣，真正做到以“工作為導(dǎo)向”達(dá)到“知行合一”.

3.3增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

課程設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)習(xí)的一條有效途徑.本課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完相關(guān)課程知識(shí)之后，綜合利用所學(xué)的傳感器知識(shí)去完成一個(gè)傳感器設(shè)計(jì)或傳感器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).通過此環(huán)節(jié)能有效的培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，并能在課程設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力.使學(xué)生在課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)會(huì)查閱相關(guān)技術(shù)資料，熟悉和掌握設(shè)計(jì)的基本技能，為今后工作打下良好的基礎(chǔ).課程設(shè)計(jì)可以學(xué)生自己命題，也可以教師命題，每個(gè)題目分組完成.要求完成實(shí)物制作或仿真驗(yàn)證、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告.課程設(shè)計(jì)報(bào)告主要內(nèi)容包括：方案設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)(包括單元電路的設(shè)計(jì)計(jì)算、元器件選擇及整體電路圖)，軟件設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，存在問題及課程設(shè)計(jì)的收獲和心得體會(huì).

3.4采用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是在CSY 系列傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方式都比較單一.虛擬儀器采用的編程語言為Labview，是一種圖形化編程語言，能根據(jù)需求靈活修改人機(jī)界面. 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)輔助常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)生的動(dòng)手操作能力，而且能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時(shí)也能提高“傳感器與檢測技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量，有力地推動(dòng)了教學(xué)改革.

4結(jié)論

通過幾年的教學(xué)與總結(jié)，筆者從教材選擇、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了分析研究，并做了適當(dāng)?shù)母母?側(cè)重應(yīng)用，做到“以工作為導(dǎo)向”，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提升了實(shí)踐能力.所進(jìn)行的教學(xué)調(diào)整與改革，通過實(shí)踐取得了較好的教學(xué)效果.在以后的教學(xué)中，只有不斷探索，不斷總結(jié)，才能有效提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出具備實(shí)際工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的專業(yè)技術(shù)人才.

參考文獻(xiàn)：

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Reform and exploration of “sensors and detection technology” curriculum based on universities transformation

LUO Liumin, CHENG Quan，LIU Xiaoqing

(School of Mechanical and Electrical Engineering，Zhoukou Normal University，Zhoukou 466001，China)

Abstract:In the context of the transformation of undergraduate institutions, sensor course has carried on the reform and exploration for to train applied technological talents. This article analyzes the characteristic of the course and existing questions in current teaching modes. Gives the measures of reform： selecting the textbook for engineering application, with the “task oriented” to achieve “unity of knowledge and action” of teaching , increasing curriculum design, using the virtual experiment system to assist the experimental teaching. Through several years of reform explorations, the quality of the teaching of this course, the students' level of professional theory, practice ability and innovation consciousness are improved.

Key words:universities; sensor and detection technology; virtual experiment;curriculum reform

收稿日期：2014-12-20;修回日期：2015-01-28

基金項(xiàng)目：周口師范學(xué)院教育改革研究項(xiàng)目(No.J201419)

作者簡介：羅劉敏(1982- )，女，河南鹿邑人，講師，碩士，主要研究方向：智能控制.

中圖分類號(hào)：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-9476(2016)02-0084-03

DOI：10.13450/j.cnki.jzknu.2016.02.020