傳感器實踐教學創新體系的研究與實踐

摘 要：實驗教學不但能加深學生對所學理論知識的認識，而且它在培養學生的實踐能力和創新意識等方面具有十分重要的作用。實驗教學是理論聯系實際的重要一環，是課程教學的重要組成部分。針對目前《傳感器與檢測技術》課程的實驗教學模式單一的問題，本文提出“以傳統教學實驗為基礎，綜合性教學實驗為加強，課外科技實踐為補充”的多模式結合的實驗教學方式，對如何更好地完成該課程的教學的預期目的進行了分析與探討。

關鍵詞：實踐教學 傳感器 教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）01（a）-0045-02

實驗教學是培養學生理論聯系實際、綜合技術應用、創新意識和能力等的重要環節和途徑。《傳感器與檢測技術》[1～2]是一門實踐性很強的課程，對這門課來說，實驗教學更是理論聯系實際的重要一環[3]。通過長期的教學實踐，我們認識到要讓學生學好這門課程，除了加強理論教學內容外，實踐教學對幫助學生深入理解與掌握本學科具有不可替代的重要作用。加強實踐教學不但提高學生的實踐操作能力，培養學生的創新意識，而且進一步加深了學生對所學理論知識的掌握，從而達到該學科預期的實踐效果。

注重培養學生的實踐動手能力和獨立設計能力，可提高學生參與實驗的積極性和主動性，本文提出了“以傳統教學實驗為基礎，綜合性教學實驗為加強，課外科技實踐為補充”的多模式結合的實驗教學方式，并對每種模式的實驗教學方法如何提高該課程的教學質量進行了分析與探討。

1 傳感器課程實驗的基本設計思想

在現代測控技術中，傳感器技術是一項重要技術。《傳感器與檢測技術》課程中對不同類型傳感器的工作原理、測量電路及其應用等相關知識進行介紹，是測控技術與儀器、自動化等專業比較重要的專業課程。通過教學，我們發現該課程教學具有如下特點：第一，教學內容量大，學生除傳感器與檢測技術基礎知識外，還包括眾多電工參量、機械參量、熱工參量、成份參量的檢測原理、方法與技術等內容；第二，知識涉及學科多，教學中涉及電學、光學、力學、數學、生物學、材料、機械原理和計算機技術等多門學科；第三，內容分散性大，各章內容之間的聯系并不甚緊密，并且都涉及多門相關課程知識及這些知識的綜合應用等。這些特點使得學生開始做實驗時通常感覺思維跟不上、不知道從何學起的感覺。因此，在實驗教學的設計中，僅僅應用傳統的單一模式的實驗教學，會極大影響學生學習的主動性與積極性，且不利于學生綜合實踐能力的提高。因此，我們對這門課程的實驗教學設計采用“以傳統教學實驗為基礎，綜合性教學實驗為加強，課外科技實踐為補充”的多模式結合的方式，即通過傳統的教學實驗使學生對各類傳感器的基本工作原理、應用進行初步的理解；通過綜合性教學實驗加強學生對多傳感器、多學科知識綜合運用的深入理解；通過課外科技實踐進一步提高學生綜合運用及動手能力。實驗教學設計思想堅持由基礎性向綜合性，由認識性向創新性遞進的循序漸進培養過程，既保證學生對基礎理論知識的理解，同時還要使學生具有實際動手操作、應用的能力。

2 多模式實驗教學方式探討

2.1 傳統教學實驗為基礎，要求學生理解基本理論知識

傳統教學實驗包括“基本型實驗和驗證型實驗”。基本技能型實驗主要是對常規的儀器、儀表的認識及使用。驗證型實驗指通過一些簡單的實驗，如通過教師在講授理論的課堂演示等，來驗證課程中的基本理論，加深對相關理論的理解和認識。實驗內容包括電容式傳感器、霍爾傳感器、溫度傳感器、電阻式傳感器、壓電式傳感器的特性等。

目前的傳統教學實驗存在著實驗設備陳舊、實驗手段單一、實驗內容設置不合理等問題，但傳統教學實驗對于學生理解本課程的基礎知識，激發學生實驗的積極性具有十分重要的作用。我們通過更新實驗設備，豐富實驗手段，整合實驗內容等方法，建立與理論課程相匹配的實驗課程，從而使得傳統教學實驗不但能培養學生學習該課程的興趣，而且更能激發了學生主動實驗的積極性，為后續實驗教學打下堅實的基礎。

2.2 綜合性實驗教學為平臺，培養學生對多學科知識綜合理解運用能力

在傳統的《傳感器與檢測技術》的基礎實驗基礎上，如何進一步提高學生實踐操作能力，培養學生創新意識，就成為本課程中實驗教學重要的內容。綜合性的實驗教學以其集驗證性、設計性為一體的特點已被廣泛提倡。

綜合性實驗包括綜合型實驗和設計型實驗，是集驗證性、設計性為一體的實驗，從剖析系統結構、建立系統的數學模型， 到觀察、記錄系統的運行特性，從而用評判一個系統的有關知識全面地分析、綜合這一系統的各項性能，讓學生運用所學的知識和技能進行分析、綜合。

在實訓的安排上，以培養學生綜合實踐能力和創新思維為主要目的，從簡入繁，循序漸進，將檢測技術、傳感器技術、微處理器技術、控制技術等課程內容有機地結合起來，比如在實驗室建設中，增加了類似于“DRVI可重構傳感及虛擬測試技術實驗臺”的設備，該類設備滿足了“傳感器原理、虛擬儀器、工程測試技術、測試信號分析、計算機測控系統”等傳感測試課程群基礎性及綜合設計性實驗實訓需求。

以實驗教學中“機器視覺多元檢測實驗”為例，該實驗中應用了CCD技術、電機技術、機器視覺檢測技術等，學生首先可以通過該實驗了解機器視覺檢測技術，掌握CCD傳感器工作原理及其應用，同時，學生還可以通過整個系統中傳感器及相關部件相互間的相互位置對檢測結果的影響進行分析評測。另外，在通過此類綜合性的實驗，學生不僅了解了與機器視覺多元檢測技術相關的知識，而且加強了對機械、電機、控制等相關知識的綜合理解和應用，從而擴展了學生的知識領域，增強了學生的實踐應用能力。

通過這些綜合型、設計型實驗不但提高了學生的獨立操作能力，培養學生綜合運用相關理論知識分析問題和解決問題的能力，而且同時激發了學生的學習興趣。

2.3 課外實踐為補充，提高學生綜合知識運用與實踐能力

在不斷完善實驗教學基礎上，為學生提供豐富的課外實踐活動，不但擴展學生學習理論知識的范圍，而且更能增強學生對理論知識的實踐應用能力。給學生創造參加各種課外實踐操作的平臺，如科技競賽、創新創業大賽等。在參賽過程中，學生們分工、協作、合作、競爭。學生們通過運用其所學的理論知識，進行多學科理論知識的綜合，首先要提出相關問題，然后對所提出的問題進行理論分析，最后用科學的方法來解決實際的問題。在此過程中，教師要作好協助學生選擇應用背景、探索性較強的課題，協助指導學生對其所選擇的課題進行分析和引導進行相關工作等，不但要為學生創造更好的研究氛圍，如指導學生如何查閱文章、資料收集、調研分析等；還要邀請相關領域教師、專家進行專題講座，鼓勵學生更多地交流、學習、思考，掌握前沿領域知識。通過做好上述工作，不但使學生拓展思維，而且更能增強學生的學習信心。

以學生參加的創新創業大賽為例。比賽要求選擇“智能小車”為設計主題，要求學生設計一款可自動識別路徑的智能小車。在設計過程中，學生可親自動手研發制造該智能小車，通過發揮自己的主動創新能力，選擇各種不同的機械元件等實現自己的設計。在整個參賽過程中，學生不但獨立相關操作，從而鞏固了對書本理論知識的的理解，增強學生實踐操作能力，拓展其知識范圍，提高其創新意識和創新能力。

3 結語

《傳感器與檢測技術》這門課程所涉及眾多類型學科、教學內容比較分散、內容量大，該課程的實驗教學是其教學過程中的重要組成部分，對其教學效果有著直接的影響。在通過以上對該門課程實踐教學方式的探索，我們已經在教學過程中取得了一些成績，但這些還遠遠不夠，想要進一步的來提高教學質量，在日后的教學中我們還需要不斷進行探索和總結，為社會培養出更多更優秀的專業技術人才。

參考文獻

[1]吳莉莉，林愛英，劉存祥.《傳感器原理與應用》課程教學方法探索[J].高教論壇，2008（4）：114-116.

[2]陳靜.傳感器與檢測技術教學改革探索[J].中國現代教育裝備，2011（15）：94-95.

[3]張東，程正富.《傳感器原理》課程實驗教學設計[J].重慶文理學院學報：自然科學版，2006，5（1）：84-85.