基于實驗的傳感器教學改進方法

華澤璽，王 棟

（西南交通大學，四川 成都 610031）

【教改創新】

基于實驗的傳感器教學改進方法

華澤璽，王 棟

（西南交通大學，四川 成都 610031）

傳感器是一門理論性和應用性都很強的學科，內容分散，缺乏系統性和連續性，老師難教，學生難學。針對這一特點，為了提高傳感器課程教學質量，提出了基于實驗的教學改進方法。將實驗引入課堂教學，使學生在實驗演示中實現對抽象理論知識的掌握，實現實踐與理論相結合的教學模式，對調動學生積極性、提高教學效果，起到了積極的作用。

傳感器教學；實驗教學；課堂教學

傳感器技術與計算機技術、網絡技術并稱為支撐現代信息產業的三大技術支柱。傳感器技術廣泛應用于工農業生產及日常生活中，是自動化、電子信息、測控技術等專業的一門實踐性和應用性很強的基礎課程。培養出優秀的傳感器設計、應用、創新型人才是傳感器教育的當務之急，但該課程內容分散，缺乏系統性和連續性，實踐性強，致使教師難教，學生難學，且大多為應付考試，死記硬背理論知識，“學而無用”成為一種普遍現象。因此，在教學過程中，如何提高傳感器課程的教學效果，真正達到培養有用傳感器人才，是一項重要課題。

一、傳感器實驗教學發展及現狀

傳感器及智能儀器儀表自上世紀60年代以來一直作為自動化、電子信息、測控技術等專業的一門專業課程，傳感器技術被列為“八五”、“九五”的重點研究項目之一，并且于2003年3月被納入到普通高級中學物理課程的教學體系中，傳感器在當今科技發展及國民教育體系中所處的重要地位。長期以來，理論教學重于實驗教學的觀念根深蒂固，特別是對傳感器這種實踐性和應用性都很強的學科，缺乏實驗教學會嚴重影響教學效果。雖然隨著教學改革，素質教育的推廣，實驗教學得到了一定的發展，但仍存在以下幾點不足。

1.實驗與教學相分離，傳感器課程的設置分課堂教學和實驗教學兩部分，一般為了課時安排的方便，先進行課堂教學，統一學習理論知識，然后在學期末集中安排實驗課，這時有些學生對理論部分的內容可能已經生疏或淡忘，實驗效果大打折扣。

2.實驗內容設置缺乏創新，傳感器實驗主要是對傳感器參數的測試，以驗證性和演示性實驗為主，功能性、綜合性的實驗較少。而對于實際應用中比較常見的器件選型、安裝及連接方式等問題較少涉及，這些實驗對學生的專業應用能力提高作用不是很大。

3.實驗教學模式落后，學生實驗中大多是按老師要求接線，手工記錄數據，分析數據，然后給實驗教師檢查簽字通過，課后寫實驗報告，通過考核。而且隨著高校人數的增加，實驗設備往往要2～3人一組共同使用，這樣在實驗過程中往往是一個學生做，同組人旁觀，更有甚者完全不參與實驗過程，只是抄一下實驗報告就蒙混過關，教學效果很不理想。

二、實驗引入課堂教學

傳感器課程教材很多，但大多遵循由淺入深、循序漸進原則，先介紹傳感器技術基礎，在分類依次介紹應變式、電感式、電容式、壓電式、光電式等經典的傳感器基本原理、特性測量電路和應用；隨后講述半導體、超聲波、數字式和智能式等傳感器的基本原理和在工程中的應用。傳感器種類繁多，應用范圍廣泛，內容多且缺乏連續性和系統性，因此在課堂講解中結合實際，引入傳感器應用實例或實物演示，以每一種實際傳感器為基礎來講解理論知識，可以更好地幫助學生理解基礎理論，并激發學習興趣。實驗引入課堂主要包括以下兩個方面。

1.傳感器應用實例的引進。現在學生在學習過程中很大的一個疑惑就是不知道所學知識有什么用，因此缺乏學習興趣。在課程講解中，將所講傳感器內容與生活中的應用聯系起來，讓學生切身感受到所學知識在現實生活和未來工作中的廣泛應用。例如：當下火爆流行的iPhone5S引以為豪的指紋識別解鎖技術是通過什么傳感器實現的；最常見的手機觸摸屏與之相關的傳感器應用等。

2.傳感器實物的引進。現在的課本教學，往往自身定位高高在上，給學生一種深不可測的感覺。傳感器技術的重要性不言而喻，但如果只強調其在航空航天、軍事高科技、精密電子產品等領域的應用，反而不利于激發學生學習興趣。傳感器實物引入課堂，使學生感覺所學知識并非空中樓閣，而是實實在在存在的事物，首先激發了學習的興趣，然后再講解此類型傳感器的原理和特性，提高了學習效率，在起到了事半功倍的作用。

3.實驗過程引入。在條件允許的情況下，將傳感器實驗過程引入課堂教學。對較常見的傳感器，如電流互感器，可以在課堂上進行現場制作。一個不熟悉制作工藝的普通學生制作一個銅線匝數20匝左右的電流互感器也只需不到10分鐘的時間，而現場制作的過程，可以使學生更加深刻地了解傳感器的結構，進而引發對匝數、鐵芯、銅線選型的疑問。對這些疑問的解答和講解，自然地引出了傳感器的基本原理和特性。這樣不僅激發了學生學習的興趣，而且有效地利用實驗與理論知識相結合，提高了課堂教學質量。在條件不允許或是制作工藝較復雜的傳感器，可以在課下對制作過程進行錄像，然后在課堂上通過播放剪輯的錄像進行講解。對于實驗教學中的驗證性和演示性實驗，也可以引入課堂教學。課堂教學與實驗過程相融合，這樣不至于到做實驗的時候，所學的相應理論知識已經遺忘的情況。通過現場進行性能的記錄、分析和講解，鞏固所學的傳感器特性的知識。

4.案例教學的引入。案例教學中最突出的一個特征就是案例的運用。在傳感器教學中，運用案例教學，可以大大縮短理論與實踐的差距，提高學生解決實際問題的能力。比如在教學過程中，以一個完整的項目開發為案例，將傳感器技術的內容和項目開發中的實際應用聯系起來，著重考察實際項目中應注意的問題，如器材選型、參數設定以及成本控制等。這樣不僅掌握了傳感器課程的內容，也提高了實際項目操作能力。

三、結論

傳感器教學是靈活多樣的，教學方法也是非常之多的。本文將實驗引入課堂教學，通過實驗與理論結合進行的教學方法，激發學生主動學習的積極性，活躍課堂氣氛，增強教學質量。現代科學技術迅猛發展，傳感器與監測技術也隨之飛速發展，這就不斷給我們的教學改革提出了新的目標和要求。在教學過程中，不斷改革和完善教學方法，培養更多的高質量實用性人才。

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G642.0

A

1674-9324（2014）21-0023-02

華澤璽，男，內蒙古人，副教授，西南交通大學電氣工程學院；王棟，男，山東人，研究生，西南交通大學電氣工程學院。