傳感器與檢測技術課程的教學研究

張俊彥　楊靜宜　宿敬肖

[摘要]針對“傳感器與檢測技術”課程教學的內容和特點,對該課程的教學進行深入的研究和分析。在課堂教學方面,提出如何激發學生的學習興趣、靈活地處理教材、運用多元化的教學手段和如何培養學生的思維能力及創新能力等教學方法;在實驗教學方面,提出傳統實驗與設計實驗相結合、實物實驗與虛擬實驗相結合的教學方法,并在實驗過程中有意識地培養學生的團隊合作精神。

[關鍵詞]傳感器課堂教學實驗教學

中圖分類號:G64文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710176-01

一、引言

在以信息的采集、傳輸和處理為基礎的信息化時代,傳感器處于信息采集系統的最前端。現在,傳感器已經廣泛應用于各個學科領域[1,2]。科學技術上的每一個發現與進步,都離不開傳感器與檢測技術的保證,因此,學生學好《傳感器與檢測技術》這門課程將對學生今后的發展產生一定的影響。此課程既是對已學知識的綜合應用又是后續課程的基礎,因此有必要對此課程的教學進行探討與研究。

二、課堂教學的研究

(一)激發學生的學習興趣,提高學生的學習積極性。興趣是最好的老師。一般來說,學生在第一堂課時學習興趣是最濃厚的,因此,在講課之前先播放一些與日常生活密切相關的傳感器應用視頻。比如:樓道里的聲光控燈;商場的光控門;汽車中使用的各種傳感器等來激發學生的求知欲。隨著課程的深入,面對枯燥的理論知識,學生的學習興趣一般會慢慢減退,這時針對不同類型的傳感器講一些典型的應用實例。例如:在講解了電容式傳感器的原理后,我們講了電容式指紋傳感器在信息安全方面的原理及應用。對于這些高科技學生比較感興趣,而指紋又是大家比較了解的,這樣,學生的學習積極性又提高了。

(二)靈活處理教材,適當擴充新內容。靈活調整授課內容順序,提煉教學內容,并與其他課程相聯系,適當補充新型傳感器的有關知識,以達到最佳得教學效果。例如:講解工作原理時,采用框圖的形式將傳感器的各部分以及其前后聯系直觀地表示出來,講解過程中采用定性分析,避免內部電路的分析與計算,這樣學生聽起來不會枯燥。然后,配合傳感器的相關特性再逐步地深入了解其各項參數。總之,講解過程應遵循由易到難,由整體到局部,由原理到應用,由傳統傳感器到新型傳感器,逐步深入的原則。

(三)運用多元化教學手段,提高教學質量。隨著計算機網絡、多媒體等新技術的發展,應將這些新技術引入到教學中為教學服務。首先,該課程會接觸到大量抽象的原理知識和實際應用知識,利用多媒體生動地動畫演示,直觀地講解,實物的展示,學生不僅能在輕松的環境中學到知識,而且還提高了講課效率。例如:對抽象的、較難理解的霍爾效應進行動畫演示;光電傳感器在測量汽車中發動機的轉角速度和曲軸轉角位置的應用實例的展示及其原理演示;各種傳感器實物的顯示等。其次,以學生為中心的課程網站的建設,使學生由被動接受變為主動參與。課程網站不但提供了理論教學的相關內容,引導學生學習,還提供了學生與學生、學生與教師之間討論交流的平臺。最后,在利用現代教學技術的同時,不能忽略傳統板書的優勢。對于一些重要的方法、公式的推導,解題思路的展現,通過教師在黑板上演示推導過程,學生更容易理解、掌握。

(四)以學生為中心,發揮教師的主導作用。信息社會知識多、更新快,學生想從老師那里學點知識以“一勞永逸”已經不可能了。“授之以魚,不如授之以漁”。第一,改變單一的教師“教”的教學模式,發揮學生的參與意識,讓學生參與到教學中來。比如:采用課堂提問、插入啟發性問題、隨堂作業等方式,調動學生積極地思考;采用擬定重點內容、提問讓學生回答、然后講解重點內容的方式,調動學生主動地學習意識;采取讓學生講課,其他同學補充,老師聽、評的方式,培養學生自學的能力。第二,為避免單純的知識灌輸,課堂教學的重點應放在培養學生的思維能力上。傳授學生解決問題的思路和方法,教他們如何學習,如何獨立地在大量的信息中獲取并掌握新知識,逐步培養學生的信息能力(信息的獲取、分析和加工的能力)和創新能力。

三、實驗教學的研究

該課程應用性很強,要想掌握好、運用好理論知識,實踐是必不可少的環節。實驗教學除了鞏固理論知識,還要培養學生把理論應用于實踐的能力和創新能力。

傳統的實驗裝置一般都是驗證型實驗裝置。傳統實驗方法是:學生根據實驗說明對實驗裝置進行連線,手動調節實驗儀器,手動記錄輸入和輸出值、計算實驗結果、畫出實驗曲線,這使得實驗單調、乏味。實驗完成了,學生往往知其然,不知其所以然,沒有達到實驗預期的效果。因此,改革的重點是壓縮原理驗證型實驗,增加設計型實驗和綜合型實驗的比重,讓學生不僅僅是讀取實驗數據,還要能結合所學知識構建基本的自動測試系統,讓學生有自由發揮地空間,獲得實踐能力的提高。設計型實驗找一些學生感興趣且簡單易制作的,以學生動手為主,老師指導為輔來完成。例如:利用光電傳感器制作計數器或測速儀;利用熱敏電阻和熱電傳感器制作溫度自動報警器等。

在重視實際操作的同時,我們也不能忽略現代化的教學手段——虛擬儀器技術。虛擬儀器技術是目前智能測試儀器發展的一種新技術,它是利用計算機的軟件技術虛擬出各種不同種類的測試裝置。虛擬儀器技術的出現,徹底打破了傳統儀器由廠家定義,用戶無法改變的模式。用戶可以隨心所欲地根據自己的需求,設計自己的儀器系統。虛擬儀器實驗將學生的主要精力放在系統的設計上,使學生對儀器系統各個組成部分有了更清楚地了解,掌握得知識更全面、更系統,有利于提高學生的實驗層次。學生通過使用虛擬儀器技術能夠學會怎樣綜合應用所學的知識確定設計方案,擴大學生的知識面。

在實驗教學中,除了要培養學生的實踐能力,還要有意識地去培養學生的團隊合作精神。團隊合作,首先,鍛煉了學生的溝通能力,教學生學會分工合作,遇到問題相互討論切磋,讓他們感受到集體的智慧,團隊工作的重要性,為他們將來更好地融入社會打下良好的基礎;其次,可以將各方面的見解集合起來,在澄清或重述探究的思想和方法中,拓展認識與見解,開闊視野與思路,使學生對問題形成多層次的理解。

四、結束語

隨著傳感器技術的快速發展,傳感器的教學內容也在不斷地發生變化。這就要求我們不斷地改進教學方法、改革教學內容,在總結經驗的基礎上大膽創新,使學生更快更好地掌握并應用傳感器技術。

參考文獻:

[1]劉迎春、葉湘濱,傳感器原理設計與應用(第4版)[M].國防科技大學出版社,2002,7.

[2]周樂挺,傳感器與檢測技術[M].高等教育出版社,2005,12.