傳感器應(yīng)用技術(shù)教學(xué)初探

陳帥

摘要：傳感器應(yīng)用技術(shù)是電工電子技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，該課程的學(xué)習(xí)涉及電工基礎(chǔ)和電子技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的應(yīng)用方面還會(huì)用到PLC及編程知識(shí)。該課程具有內(nèi)容覆蓋面廣，知識(shí)發(fā)展更新快，技術(shù)應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。筆者基于幾年的傳感器課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分析教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)方法，兼顧教學(xué)活動(dòng)的多樣性，并延伸了教學(xué)空間的開放性，希望能提高傳感器應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：傳感器;教學(xué);活動(dòng);空間;多樣化;資源

“傳感器技術(shù)是當(dāng)今世界令人矚目，迅猛發(fā)展的高科技技術(shù)之一，也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，它與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成了21世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。形象地說，如果將計(jì)算機(jī)看作是人類大腦擴(kuò)展的話，傳感器就是人類五官的延伸。隨著現(xiàn)代檢測(cè)、控制和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、能源、交通、環(huán)境與安全檢測(cè)，以及軍事等方面開發(fā)的傳感器也顯示出他們的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。新的科學(xué)技術(shù)必然也會(huì)影響到中職教育，將傳感器技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中，不僅能使學(xué)生了解先進(jìn)的生產(chǎn)力，感受現(xiàn)代高新技術(shù)的魅力，更好地適應(yīng)未來社會(huì)生活、學(xué)習(xí)與工作的高度技術(shù)化環(huán)境?！?/p>

一、《傳感器原理及應(yīng)用》教學(xué)過程中存在的問題。

傳感器技術(shù)在發(fā)展，《傳感器原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)發(fā)展也在搭乘職業(yè)教育改革之風(fēng)，緊隨其后，力求與時(shí)俱進(jìn)，知識(shí)技術(shù)能學(xué)以致用，更好服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)和生活。但是，《傳感器原理及應(yīng)用》課程在中職教育領(lǐng)域開設(shè)時(shí)間并不算長(zhǎng)，少數(shù)學(xué)校尚未開始傳感器原理及應(yīng)用課程，已經(jīng)開設(shè)的學(xué)校對(duì)這門課程的教學(xué)研究和課程開發(fā)較少?！秱鞲衅髟砑皯?yīng)用》課程教學(xué)效果的好壞直接影響到相關(guān)專業(yè)學(xué)生的能力培養(yǎng)和就業(yè)質(zhì)量。該課程教學(xué)過程中，既有理論，也有實(shí)作和實(shí)訓(xùn)，有的則整合成一體化教學(xué)。該課程知識(shí)建立在一些專業(yè)基礎(chǔ)課上，覆蓋面廣，內(nèi)容較多，原理偏抽象，計(jì)算偏復(fù)雜。但理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的完成是相輔相成的，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備有的分離元件多而散，有的設(shè)備集成度高，如果對(duì)實(shí)驗(yàn)背后的理論知識(shí)理解不夠，可能會(huì)知其然不知其所以然，不可能起到鞏固和深化的作用。所以，《傳感器原理及應(yīng)用 》這門課程，在教學(xué)過程中普遍存在一些問題，具體主要有以下幾點(diǎn)。

（一）理論教學(xué)內(nèi)容過多。

《傳感器原理及應(yīng)用 》課程介紹了傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、特性、安裝、調(diào)試、應(yīng)用等方面的知識(shí)。從分類講，傳感器不管是基于原理分類，還是應(yīng)用分類，可謂種類繁多，應(yīng)有盡有。從知識(shí)涵蓋面看，知識(shí)內(nèi)容涵蓋了電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、儀表等學(xué)科內(nèi)容。從課堂類型來看，有理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、一體化等課程類型。如何結(jié)合學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件和實(shí)際工作應(yīng)用，對(duì)原理講解及其相關(guān)理論教學(xué)，避輕就重，把原理講的具體化、抽象化，讓理論教學(xué)不再枯燥乏味，告別理論教學(xué)只講數(shù)量，忽視質(zhì)量的弊端。

（二）課程教學(xué)活動(dòng)單一。

《傳感器原理及應(yīng)用》教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，理論教學(xué)如果局限于教材內(nèi)容和板書講解，將無法生動(dòng)展示傳感器結(jié)構(gòu)原理和相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)。多媒體課件的教學(xué)優(yōu)勢(shì)得不到充分的發(fā)揮，知識(shí)內(nèi)容會(huì)顯得蒼白無力，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解無法透徹，理論對(duì)實(shí)踐缺乏指導(dǎo)性，理論和實(shí)踐相對(duì)獨(dú)立，不利于開展一體化教學(xué)。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)單一，學(xué)生按老師事先給定的實(shí)驗(yàn)步驟操作測(cè)量，只關(guān)注學(xué)習(xí)結(jié)果，缺乏學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)，教學(xué)模式單一，學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受程度銳減，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，獨(dú)立思考，團(tuán)隊(duì)協(xié)作無法貫穿于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過程。

（三）教學(xué)過程欠缺設(shè)計(jì)。

教學(xué)設(shè)計(jì)是以幫助學(xué)生的學(xué)習(xí)為目的，沒有良好的教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生所面臨的問題將無法得到解決，教學(xué)調(diào)控和教學(xué)評(píng)價(jià)不能很好的服務(wù)于教學(xué)過程。學(xué)習(xí)者的初始狀態(tài)和學(xué)習(xí)后的狀態(tài)得不到掌控和把握，教學(xué)效果的優(yōu)化和教學(xué)績(jī)效的提高無法清楚地得以展現(xiàn)。理論教學(xué)中電阻式、電容式、電感式傳感器結(jié)構(gòu)原理的學(xué)習(xí)，沒有用途的導(dǎo)入和敏感材料作為鋪墊，這部分教學(xué)會(huì)變成電工基礎(chǔ)概念的學(xué)習(xí)，重蹈覆轍。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程未能根據(jù)設(shè)備復(fù)雜程度和集成度，不考慮學(xué)習(xí)者知識(shí)接受程度，不注重共性和個(gè)性，千篇一律，機(jī)械重復(fù)。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)與課程設(shè)計(jì)背道而馳，不能發(fā)揮實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的作用。

（四）教學(xué)空間的局限性

傳統(tǒng)的教學(xué)空間具有很大的局限性，學(xué)生走人課堂，翻開書本，教師講課，作業(yè)考試即教學(xué)過程全部完成。理論內(nèi)容局限于教材，不能很好地與學(xué)生生活及社會(huì)現(xiàn)實(shí)聯(lián)系在一起，微課、慕課、動(dòng)畫、視頻等多媒體課件不能很好的為教學(xué)資源作補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容受硬件實(shí)訓(xùn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不能根據(jù)學(xué)校自身特色比選采購(gòu)，不能很好地發(fā)揮本校的師資優(yōu)勢(shì)，比如傳感器技術(shù)基礎(chǔ)不好，工控技術(shù)也形不成好的開端，導(dǎo)致關(guān)聯(lián)課程關(guān)聯(lián)不好，銜接不佳。一旦理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)空間受限，再談聯(lián)系社會(huì)和生活應(yīng)用開展探究活動(dòng)和交流活動(dòng)，便只是一句空話。

二、《傳感器原理及應(yīng)用》教學(xué)的改進(jìn)方法。

（一）精簡(jiǎn)理論教學(xué)內(nèi)容

《傳感器原理及應(yīng)用》的理論教學(xué)中內(nèi)容多，涉及廣，不可能面面俱到，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都講清楚，應(yīng)兼顧針對(duì)性和應(yīng)用性，有所取舍。結(jié)合行業(yè)應(yīng)用來看，如機(jī)床位移測(cè)量，磁柵傳感部分略講，光柵傳感及光電編碼精講;在亞龍傳感器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中，壓電傳感器電子稱的測(cè)量電路中，集成運(yùn)放計(jì)算部分的講解不能作為重點(diǎn)，重點(diǎn)是傳感器電路結(jié)構(gòu)和信號(hào)傳遞的流程。傳感器教學(xué)中，接近開關(guān)是一大重點(diǎn)模塊，很多教學(xué)應(yīng)用直接進(jìn)入了接近開關(guān)的連接調(diào)試，輸入到PLC 輸入端，編程并做應(yīng)用調(diào)試，卻忽略了理論教學(xué)，我們知道不管是電容式還是電感式，振蕩電路是接近開關(guān)的核心，即使這個(gè)課不是電子技術(shù)課程，應(yīng)該不離不棄回到電子電路分析，一味追求安裝編程調(diào)試速度不是我們唯一想要的。

（二）開展多樣化的教學(xué)活動(dòng)

多樣化的教學(xué)活動(dòng)是當(dāng)下教學(xué)改革重點(diǎn)突破口，多樣化的教學(xué)活動(dòng)要求要求學(xué)習(xí)方法和教學(xué)方法的多樣化，從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，從以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)為中心，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新學(xué)習(xí)形式，豐富教學(xué)活動(dòng)，具體做好以下三個(gè)方面。第一，開展好實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)是《傳感器原理及應(yīng)用》教學(xué)的落腳點(diǎn)和歸宿點(diǎn)，教學(xué)活動(dòng)的多樣化要通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和技能應(yīng)用來體現(xiàn)。從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，從擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)到應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)的分析、思考、操作來開發(fā)學(xué)生的思維，能有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和分析解決問題的能力，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)踐，實(shí)踐驗(yàn)證理論的目的。第二，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)。傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，把每一個(gè)要完成的項(xiàng)目編制成工作任務(wù)書，通過工作任務(wù)提出操作規(guī)范和技術(shù)要求，在完成實(shí)驗(yàn)工作任務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)以“用”為目標(biāo)進(jìn)行編排，注重基礎(chǔ)知識(shí)與理論為技術(shù)應(yīng)用服務(wù)的前提下，重點(diǎn)實(shí)踐器件和裝置的外部特性與使用，淡化內(nèi)部機(jī)理，回避深?yuàn)W理論、復(fù)雜計(jì)算、公式推導(dǎo)，將考核和考評(píng)的重點(diǎn)放在任務(wù)完成的過程和結(jié)果上。第三，分組合作完成。在中職學(xué)校，很多技能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目比賽的參與者均以團(tuán)隊(duì)的身份出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課題需要學(xué)生完成的細(xì)分項(xiàng)目較大，可能涉及繪圖、接線、調(diào)試、測(cè)量、計(jì)算和問題回答，靈活度和考核深度隨考核對(duì)象的不同而不同，操作過程中會(huì)遇到各種各樣的問題，如果是小組分工合作，學(xué)生的負(fù)擔(dān)會(huì)減輕，通過取長(zhǎng)補(bǔ)短和交流合作，可以在有限的時(shí)間內(nèi)高效地完成實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)。

（三）創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)

理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)都需要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，理論講解中我們可以通過大量圖片給學(xué)生造成一定的視覺沖擊，啟發(fā)生活中處處可見的傳感器，抓住學(xué)生的注意力，體現(xiàn)從生活走向傳感，讓傳感感知世界的新理念。同樣，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)進(jìn)行變革，減少機(jī)械性和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，模擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和工作環(huán)節(jié)，突破學(xué)科體系的框架，以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力為目標(biāo)，把學(xué)習(xí)內(nèi)容整合在職業(yè)崗位真實(shí)的任務(wù)中，體系“做中教，做中學(xué)”的職業(yè)教育特色，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)意識(shí)和職業(yè)道德。

（四）擴(kuò)展教育空間。

教育空間的概念較廣，從物理概念上來看，包括校內(nèi)教育空間和校外的教育空間，校外教育空間包括校外實(shí)習(xí)和校外培訓(xùn)的空間和場(chǎng)所。校內(nèi)教育空間的擴(kuò)展，重點(diǎn)在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和設(shè)備的共享共用，做到資源互補(bǔ)，物盡其用。對(duì)于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的傳感器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，主要有亞龍傳感器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，三向傳感器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和樹德科技傳感器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。亞龍傳感器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)?zāi)K電路和元件屬于開啟式，即未封閉的狀態(tài)，實(shí)訓(xùn)環(huán)境和接口按電子電路實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，適合電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn);而三向和樹德科技的傳感器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)模塊集成整合力度較大，實(shí)驗(yàn)環(huán)境和接口還配置了PLC控制器，適合電氣自動(dòng)化和工控相關(guān)專業(yè)使用?；诖?，任何一類實(shí)驗(yàn)裝備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間是有限的，場(chǎng)地和裝備的開放共享是擴(kuò)展教育空間的主要內(nèi)容，例如將電工電子類專業(yè)的傳感器教學(xué)空間做一個(gè)延伸，讓學(xué)生來到汽車專業(yè)傳感器實(shí)訓(xùn)室，使學(xué)生零距離接觸汽車上的現(xiàn)代傳感器，這樣就擴(kuò)展了校內(nèi)教育空間。當(dāng)然，教育空間的擴(kuò)展還包括課件、微課、慕課等多媒體教學(xué)資源的擴(kuò)展和新時(shí)期教學(xué)理念所帶來的教學(xué)空間的延伸。

三、總結(jié)及展望。

希望在今后的傳感器課程教學(xué)中，能朝著“教學(xué)內(nèi)容精簡(jiǎn)化，教學(xué)活動(dòng)多樣化，教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新化，教學(xué)空間開放化 ”的四化目標(biāo)發(fā)展。

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