《傳感器原理及工程應(yīng)用》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

王麗娜 王東

摘要：《傳感器原理及工程應(yīng)用》是電子信息類專業(yè)學(xué)生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。本文基于自身實(shí)際課程教學(xué)實(shí)踐，對(duì)教學(xué)方法及教材內(nèi)容進(jìn)行深入分析，力求通過(guò)調(diào)整課堂教學(xué)方法和改進(jìn)教學(xué)舉措，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，全面大幅度提升教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：傳感器原理；教學(xué)方法；實(shí)驗(yàn)改革；創(chuàng)新實(shí)踐能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）11-0108-02

一、引言

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，人類已經(jīng)進(jìn)入瞬息萬(wàn)變的信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段[1]。傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，它能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息按一定的規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)[2]。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程甚至文物保護(hù)等極其廣泛的領(lǐng)域。可以毫不夸張地說(shuō)，從茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目都離不開(kāi)各種各樣的傳感器[3]。由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。

《傳感器原理及工程應(yīng)用》作為本校電子信息工程專業(yè)學(xué)生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，其中24學(xué)時(shí)為理論，8學(xué)時(shí)為實(shí)驗(yàn)。結(jié)合長(zhǎng)期從事本門課程的授課經(jīng)驗(yàn)，本人對(duì)理論教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法有了幾點(diǎn)體會(huì)。

二、理論教學(xué)方法改革

1.擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容。本課程內(nèi)容包括主要應(yīng)變式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器等常用傳感器原理、電路特性以及這些傳感器的典型應(yīng)用。目前，這些類型傳感器在國(guó)際以及國(guó)內(nèi)的發(fā)展都已經(jīng)相對(duì)成熟[4]，因此，在課堂教學(xué)過(guò)程中，可以通過(guò)引用實(shí)例及實(shí)物化展示的方式，更加真實(shí)地向?qū)W生展示目前傳感器發(fā)展的方向，使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，牢固掌握相關(guān)傳感器的基本原理、典型的接口電路和應(yīng)用電路，為從事傳感器的研制、各類信息采集和處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.改進(jìn)教學(xué)方法。（1）充分采用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的方式靈活運(yùn)用多媒體資源，如將課本中生硬的理論在PPT上以動(dòng)畫、視頻的方法呈現(xiàn)[5]，不僅可以增加學(xué)生的關(guān)注度，提高學(xué)生的課堂注意力，而且可以使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有更形象的理解和消化。但在一些電路計(jì)算、公式推導(dǎo)過(guò)程中須重視傳統(tǒng)板書的應(yīng)用，這樣可以適當(dāng)調(diào)整課堂教學(xué)節(jié)奏，令學(xué)生跟上公式推導(dǎo)的思路，清楚明白公式中每一步的由來(lái)。（2）重視理論教學(xué)與實(shí)務(wù)應(yīng)用教學(xué)相結(jié)合的方式?，F(xiàn)實(shí)生活中，已經(jīng)有了很多傳感器的實(shí)際案例。比如，酒后駕車所用的酒精測(cè)試儀利用了半導(dǎo)體傳感器的工作原理，家庭常用的煤氣灶利用了光電傳感器的工作原理等。在課堂講授過(guò)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)與生活中的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生感覺(jué)能夠?qū)W以致用，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。（3）重視課堂教學(xué)與實(shí)地參觀教學(xué)相結(jié)合的方法。在講授理論課的同時(shí)，應(yīng)適度安排學(xué)生去相關(guān)大型工廠、車間進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，安排單位專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行講解和答疑，并在參觀后將收獲和體會(huì)進(jìn)行班級(jí)內(nèi)部交流，使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)傳感器的深刻印象。

3.開(kāi)發(fā)擴(kuò)充完善輔助教學(xué)資源。為方便學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)，可以把錄制的教師教學(xué)錄像向?qū)W生免費(fèi)開(kāi)放，并建立課程教學(xué)網(wǎng)站及在線答疑輔導(dǎo)系統(tǒng)，為學(xué)生更好地學(xué)習(xí)了解本門課程創(chuàng)造一切可能的便利條件，使學(xué)生的學(xué)習(xí)具有充分的自主化和個(gè)性化特征。

4.豐富教學(xué)手段。課堂中要多形式地增加教學(xué)信息量，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[6]，使教學(xué)形式更加生動(dòng)活潑。鼓勵(lì)本科生積極參與實(shí)際科研課題研究，如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練大賽、數(shù)學(xué)建模比賽等，這可以充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生參加科創(chuàng)項(xiàng)目，學(xué)生可以進(jìn)一步和教師熟絡(luò)，便于本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，若后續(xù)繼續(xù)攻讀碩士學(xué)位可以做連續(xù)性研究。

5.化被動(dòng)式學(xué)習(xí)為主動(dòng)式學(xué)習(xí)。長(zhǎng)期的教師講授、學(xué)生聽(tīng)課的方式，可能造成學(xué)生對(duì)這種授課形式缺乏新鮮性，因此，可將被動(dòng)式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)式學(xué)習(xí)。如可選取一兩節(jié)內(nèi)容較簡(jiǎn)單的章節(jié)，提前交給學(xué)生準(zhǔn)備，然后選取1—2名學(xué)生來(lái)講解，再由其他學(xué)生提問(wèn)討論，最后由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。在實(shí)際操作過(guò)程中，學(xué)生為了能夠把知識(shí)點(diǎn)講好，確實(shí)會(huì)查閱大量的文獻(xiàn)資料，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。同時(shí)，學(xué)生自主查閱資料學(xué)習(xí)，會(huì)增加其對(duì)本節(jié)內(nèi)容的理解，達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)的目的和效果。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

1.搭建兩級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，加強(qiáng)實(shí)際能力培養(yǎng)。本門課程基于“ZCY型綜合傳感器實(shí)驗(yàn)儀”，選擇一些典型的傳感器實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手操作。通常，實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅僅是作為理論課程之外的驗(yàn)證和輔助，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊，部分操作臺(tái)甚至存在損壞現(xiàn)象。因此，課程主講教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)課開(kāi)課之前及時(shí)與所在實(shí)驗(yàn)室教師溝通，檢查所有操作設(shè)備，確保每個(gè)學(xué)生都能得到充分的動(dòng)手鍛煉機(jī)會(huì)。另外，當(dāng)設(shè)備已經(jīng)嚴(yán)重落后，跟不上信息發(fā)展的步伐時(shí)，主講教師應(yīng)及時(shí)向所在學(xué)院、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)溝通，適時(shí)淘汰舊設(shè)備，購(gòu)買新設(shè)備。而且，實(shí)訓(xùn)基地的教學(xué)也必不可少。例如本校具備的工程訓(xùn)練中心，就能很好地為提高大學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力以及專業(yè)技能提供實(shí)踐平臺(tái)。工訓(xùn)中心包括V600A加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床、快速成型機(jī)、三軸數(shù)控教學(xué)系統(tǒng)、線切割、電火花、模塊生產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)、動(dòng)平衡機(jī)等先進(jìn)教學(xué)儀器設(shè)備，具有獨(dú)立承擔(dān)機(jī)電類生產(chǎn)和教學(xué)實(shí)習(xí)的功能。

2.加強(qiáng)科研能力訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)。雖然《傳感器原理及工程應(yīng)用》這門課程是大三本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，但隨著目前本科畢業(yè)生攻讀碩士學(xué)位的人數(shù)逐年增多，科研已經(jīng)成為必不可少的技能之一。由于學(xué)生在本科就讀期間課業(yè)繁多，缺少系統(tǒng)的科研能力訓(xùn)練，因此，教師應(yīng)在平時(shí)的授課過(guò)程中有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)。如可以采用分小組討論的形式，提出相應(yīng)的科學(xué)問(wèn)題后，讓學(xué)生集中在一段時(shí)間內(nèi)解決此問(wèn)題，并形成可行性報(bào)告。這樣不僅可以訓(xùn)練學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，使他們的學(xué)術(shù)報(bào)告撰寫能力也能得到提升。另外，在學(xué)習(xí)某一種傳感器時(shí)，可以安排學(xué)生去電子市場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，確定一名學(xué)生作為負(fù)責(zé)人對(duì)此次調(diào)研過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)組織管理，并撰寫調(diào)研報(bào)告。這樣在調(diào)研過(guò)程中，不僅訓(xùn)練了學(xué)生與人溝通的技巧，而且對(duì)在課本上所學(xué)的內(nèi)容也進(jìn)行了鞏固和提高。此外，可以對(duì)部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容感興趣的學(xué)生組成專門的科研小組，擴(kuò)展課堂教學(xué)內(nèi)容，由教師提出科研問(wèn)題，小組同學(xué)通過(guò)查閱資料、分析文獻(xiàn)后進(jìn)行方案布置、分工合作及定期研究討論等，完成項(xiàng)目的最終報(bào)告。這種科研訓(xùn)練，不僅有助于增強(qiáng)學(xué)生的思考能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)，為學(xué)生畢業(yè)后繼續(xù)攻讀碩士研究生開(kāi)展科學(xué)研究提供基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)《傳感器原理及工程應(yīng)用》這門課程的教學(xué)實(shí)踐，本文對(duì)該課程的理論教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了分析探索，并提出了一些相應(yīng)的改革措施。通過(guò)理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法的豐富，可以看出學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到加強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣得到提升。通過(guò)學(xué)生期末考試成績(jī)及評(píng)教效果，我們發(fā)現(xiàn)這一改革措施受到學(xué)生的普遍歡迎，取得了良好的教學(xué)效果。

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