張?jiān)氯A，張新賀

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傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)改革探索＊

張?jiān)氯A，張新賀

（遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051）

傳感器與檢測(cè)技術(shù)是工科電氣類、自動(dòng)化類、儀器類等專業(yè)的專業(yè)課程。該課程具有涉及的知識(shí)面廣，內(nèi)容多，理論和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，大部分學(xué)生覺(jué)得學(xué)起來(lái)吃力。針對(duì)課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，從培養(yǎng)創(chuàng)新型人才角度出發(fā)，在改變單一的教學(xué)方式、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面提出了一些改革性的建議。

傳感器與檢測(cè)技術(shù)；教學(xué)改革；教學(xué)方式；創(chuàng)新型人才

“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”是工科電氣類、自動(dòng)化類、儀器類等專業(yè)的重要專業(yè)課程，該課程以高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、大學(xué)物理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路原理、信號(hào)與系統(tǒng)等課程為基礎(chǔ)，主要介紹傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本理論、基本方法，涉及到力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科的知識(shí)，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，且與生產(chǎn)、科研實(shí)踐聯(lián)系緊密[1]。

隨著智慧城市的全面部署以及城市智能化、感知與互聯(lián)的發(fā)展需求，傳感器作為智慧城市的“橋梁”，迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)的大爆發(fā)。與此同時(shí)也需要有大量基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的畢業(yè)生注入到該領(lǐng)域當(dāng)中。如何通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生具備扎實(shí)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，并促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，對(duì)于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有非常重要的意義。這就要求我們認(rèn)真分析現(xiàn)階段課程教學(xué)存在的問(wèn)題，并從社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才需求的角度出發(fā)，對(duì)教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行改革，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才。

1 當(dāng)前課程教學(xué)存在的問(wèn)題

目前，我校開(kāi)設(shè)的“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，其中理論40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)。課程主要圍繞各種典型傳感器、檢測(cè)技術(shù)的原理和應(yīng)用知識(shí)展開(kāi)，主要包括電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器、光電式傳感器、化學(xué)式傳感器等[2]。該課程涉及到的內(nèi)容較多，且學(xué)時(shí)較少。目前，該課程的教學(xué)主要存在如下三方面的問(wèn)題。

1.1 教學(xué)方式單一，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性

傳統(tǒng)的“教師講學(xué)生聽(tīng)”的教學(xué)方式仍然貫穿于教學(xué)活動(dòng)的始終。一直以來(lái)，教師是教學(xué)活動(dòng)的主體，大部分學(xué)生并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到自己才是學(xué)習(xí)的主體，并沒(méi)有積極參與到整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，缺少學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。教師忽略了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在授課過(guò)程中缺少與學(xué)生的互動(dòng)，不能與學(xué)生之間進(jìn)行很好溝通。因此非常有必要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生與教師共同參與到整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中。另外，教師上課采用的板書(shū)加多媒體課件的教學(xué)方式，在某種程度上不能很好體現(xiàn)傳感器的局部細(xì)節(jié)，只認(rèn)識(shí)圖片中的傳感器，不認(rèn)識(shí)真實(shí)的傳感器，造成理論與實(shí)踐脫節(jié)，勢(shì)必會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。

1.2 教學(xué)內(nèi)容多，原理過(guò)于枯燥

傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程主要介紹了各類傳感器（電阻式、電感式、電容式、壓電式、磁敏式、熱電式、光電式等）的基本特性、工作原理與應(yīng)用，以及各類參數(shù)的測(cè)量等。由于傳感器的種類繁多，導(dǎo)致該課程涉及的知識(shí)面廣、內(nèi)容多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)很吃力。而且不同類型的傳感器的工作原理相對(duì)獨(dú)立，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，原理部分的講解枯燥難懂，需要學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)和大學(xué)物理等知識(shí)，而且該課程的開(kāi)設(shè)距離數(shù)學(xué)和大學(xué)物理的時(shí)間較長(zhǎng)，給學(xué)生的學(xué)習(xí)也造成了一定的困難，使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的興趣?，F(xiàn)行的教材主要以傳統(tǒng)的傳感器為主線介紹其原理、特性和使用方法，從工程實(shí)際出發(fā)，已經(jīng)越來(lái)越不能滿足生產(chǎn)實(shí)踐和學(xué)生了解傳感器前沿知識(shí)的需要[3]，因此需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

目前本課程開(kāi)設(shè)金屬箔式應(yīng)變片性能研究、差動(dòng)變壓器性能研究、霍爾傳感器的直流激勵(lì)靜態(tài)位移特性、熱電偶原理及現(xiàn)象四個(gè)實(shí)驗(yàn)，采用浙江大學(xué)CSY型傳感器實(shí)驗(yàn)儀來(lái)完成。

這四個(gè)實(shí)驗(yàn)均是簡(jiǎn)單性的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)只是簡(jiǎn)單的機(jī)械重復(fù)操作，驗(yàn)證相關(guān)傳感器的性能。與實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的初衷背道而馳，不能很好發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)用的作用。

2 課程教學(xué)的幾點(diǎn)探討

根據(jù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)的課程特點(diǎn)，針對(duì)上述存在的問(wèn)題，從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才角度出發(fā)，提出以下幾點(diǎn)改革性建議。

2.1 采用開(kāi)放式、參與式的教學(xué)方式

傳統(tǒng)的以教師為教學(xué)活動(dòng)主體的教學(xué)方式，學(xué)生只是單純性被動(dòng)學(xué)習(xí)，老師講什么學(xué)生學(xué)什么，不能達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。因此，要嘗試改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，采用開(kāi)放式、參與式的教學(xué)方式。開(kāi)放式、參與式的教學(xué)方式中教師和學(xué)生共同成為教學(xué)活動(dòng)的主體。通過(guò)向?qū)W生布置特定的任務(wù)，讓學(xué)生在課余時(shí)間充分利用網(wǎng)絡(luò)資源或者其他途徑了解傳感器的工作原理和使用方法；在課堂上讓學(xué)生對(duì)傳感器的使用方法和工作原理展開(kāi)分組討論，讓學(xué)生充分參與到課堂教學(xué)中；教師根據(jù)討論的結(jié)果有針對(duì)性進(jìn)行重點(diǎn)講解。通過(guò)這種開(kāi)放式、參與式的教學(xué)方式，教師可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，然后有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)效果。

2.2 優(yōu)化改革教學(xué)內(nèi)容

傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程涉及內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少，教師很難把每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都逐一講授清楚，而且學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)也比較吃力。基于此，我們可以對(duì)課程的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)精簡(jiǎn)，把與專業(yè)聯(lián)系緊密且應(yīng)用較多的傳感器精講，對(duì)于應(yīng)用較少或者瀕臨淘汰的傳感器略講。在講授各類傳感器時(shí)，適當(dāng)減少傳感器工作原理部分的理論推導(dǎo)，多介紹傳感器的典型應(yīng)用。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，在講解傳感器的相關(guān)理論的同時(shí)適當(dāng)加入一些傳感器發(fā)展方向方面的知識(shí)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。比如在講到化學(xué)傳感器時(shí)，我們結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)普遍存在的大氣污染問(wèn)題，向?qū)W生提問(wèn)如何測(cè)量大氣中有毒氣體的成分及含量，以此來(lái)引入化學(xué)式傳感器，并在講授過(guò)程中針對(duì)某種具體型號(hào)的傳感器進(jìn)行詳細(xì)講解，使學(xué)生掌握大氣中有毒氣體的成分和含量的測(cè)量方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們帶著問(wèn)題去思考，帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)。

在教學(xué)過(guò)程中，適當(dāng)穿插項(xiàng)目設(shè)計(jì)。在電阻式傳感器部分讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤，在電容式傳感器部分讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)液位測(cè)量?jī)x，在霍爾式傳感器部分讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x等等。學(xué)生通過(guò)這些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)可以深刻理解典型傳感器的使用方法，一方面對(duì)前面的單片機(jī)原理及應(yīng)用、電子線路自動(dòng)化等專業(yè)課的學(xué)習(xí)起到鞏固加深的作用，最重要的是通過(guò)設(shè)計(jì)提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2.3 調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加部分綜合性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于“金屬箔式應(yīng)變片性能研究”“差動(dòng)變壓器性能研究”“熱電偶原理及現(xiàn)象”等三個(gè)實(shí)驗(yàn)仍然在浙江大學(xué)CSY型傳感器實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行，以加深對(duì)課堂理論知識(shí)的理解。為了培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用傳感器進(jìn)行非電量測(cè)量電路的能力，設(shè)計(jì)部分綜合性實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)將“霍爾傳感器的直流激勵(lì)靜態(tài)位移特性”更換為“基于超聲波傳感器的位移測(cè)量”綜合性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生利用相關(guān)的接口電路和前期學(xué)過(guò)的單片機(jī)等主控電路，自行設(shè)計(jì)出測(cè)量電路和控制電路。對(duì)于新型的傳感器，原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足需求，可以先通過(guò)查找資料進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，然后采用Labview進(jìn)行仿真，最后進(jìn)行硬件驗(yàn)證。通過(guò)這種實(shí)驗(yàn)方式，不但可以彌補(bǔ)原有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不足，還可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

上述教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)方面的改革，通過(guò)近幾年的實(shí)施，取得了較為滿意的效果。通過(guò)改變教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；通過(guò)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，在減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)的同時(shí)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)施提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力；通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。綜上所述，上述改革方案調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

［1］胡向東，李銳，徐洋，等.傳感器與檢測(cè)技術(shù)［M］.第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.

［2］金梅，張立國(guó)，金菊.“傳感器原理及設(shè)計(jì)”課程立體教學(xué)模式的改革［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2016（4）：48-50.

［3］徐小玲，劉美.“傳感器技術(shù)”課程內(nèi)容優(yōu)化與實(shí)踐［J］.四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，22（3）：99-102.

2095－6835（2019）05－0124－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.05.124

張?jiān)氯A（1979—），女，河北承德人，碩士，遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院講師，研究方向?yàn)樾盘?hào)檢測(cè)、自動(dòng)控制。張新賀（1980—），男，河北承德人，博士，遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信、信號(hào)處理。

遼寧科技大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目（編號(hào)：XJGJF201842）

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕