傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與實踐

尤 源鹽城師范學(xué)院物理科學(xué)與電子技術(shù)學(xué)院 江蘇鹽城 224002

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傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與實踐

尤 源
鹽城師范學(xué)院物理科學(xué)與電子技術(shù)學(xué)院 江蘇鹽城 224002

摘 要：針對傳感器原理與應(yīng)用課程課堂教學(xué)中存在的問題，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)要求，嘗試了課堂教學(xué)的改革，實現(xiàn)了課堂教學(xué)內(nèi)容最優(yōu)化、課堂教學(xué)方式多元化、課堂評價體系的合理化，提升了課堂教學(xué)的效果，提高了學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：傳感器原理與應(yīng)用；課堂教學(xué)改革；實踐；評價體系

傳感器原理與應(yīng)用課程是我院電子信息工程、電氣自動化、新能源科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。它與模擬電子線路、數(shù)字電子線路、單片機、可編程邏輯控制器等其他課程緊密相連的實踐性很強的課程。盡管該課程已開設(shè)很多年，但是傳統(tǒng)的教學(xué)理念下，采用注重理論知識講授。教師僅專注于對每一種傳感器基本原理、結(jié)構(gòu)、測量電路的講解，課堂教學(xué)與當(dāng)前高等教育必須堅持走以質(zhì)量提升為核心的內(nèi)涵式發(fā)展道路，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、工程實踐應(yīng)用能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力的要求不相適應(yīng)［1-3］。集中表現(xiàn)在課題教學(xué)內(nèi)容與新形勢下工科人才培養(yǎng)目標(biāo)不相適應(yīng)；課堂教學(xué)方法單一，學(xué)生缺乏興趣，課堂教學(xué)效果不佳；考核評價體系落后，與工科創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系不相符，也與我院實施的江蘇省電子信息工程專業(yè)卓越工程師人才培養(yǎng)目標(biāo)不相符合。

因此，圍繞著傳感器原理與應(yīng)用課程課堂教學(xué)中存在的問題，結(jié)合自己的課堂教學(xué)實踐，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評價體系等方面進(jìn)行了嘗試。

1　傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)內(nèi)容改革

本課程面向?qū)ο鬄殡娮有畔⒐こ虒I(yè)、電氣自動化專業(yè)和新能源科學(xué)與工程等多個專業(yè)的學(xué)生，涉及的專業(yè)面廣。因此，結(jié)合我院電子信息工程專業(yè)的江蘇省卓越工程師培養(yǎng)的要求，針對不同專業(yè)學(xué)生的教學(xué)大綱和授課計劃表的內(nèi)容進(jìn)行了多次修訂，使得以學(xué)生為本，加強實踐部分和理論教學(xué)有機結(jié)合，讓學(xué)生真正在動手中自主學(xué)習(xí)理論，在學(xué)習(xí)理論過程中能夠理論聯(lián)系實踐。

一方面，在教學(xué)大綱中優(yōu)化理論授課內(nèi)容，理論課的講授內(nèi)容更接地氣，與地方企業(yè)生產(chǎn)實踐相結(jié)合。另一方面，在夯實基礎(chǔ)同時加強實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。精心設(shè)計好驗證性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗部分，實行分層次教學(xué)，充分利用好實踐課時，使得實踐課與理論課有機結(jié)合，實踐和理論教學(xué)相得益彰。

2　傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)方法改革

2.1激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

遴選一些傳感器課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、全國電子設(shè)計大賽、教師的科研項目中遇到的經(jīng)典案例，每次理論課講授過程中有目的穿插在理論課的講授過程當(dāng)中。例如在講授《光電檢測傳感器》章節(jié)時，可以把學(xué)生參與研發(fā)的道路照明色度檢測系統(tǒng)作介紹，詳細(xì)分析開發(fā)設(shè)計過程中如何解決傳感器設(shè)計部分。講授《電容傳感器》章節(jié)時引入全國電子設(shè)計大賽中測擺的角度的選題，和學(xué)生一起分析如何合適選取傳感方式測量角度問題。再如講解《氣敏傳感器》章節(jié)時，引入畢業(yè)設(shè)計學(xué)生所研究的高層、超高層民用建筑火災(zāi)預(yù)警和報警系統(tǒng)的設(shè)計。另外還可以與課程設(shè)計內(nèi)容結(jié)合，如利用光敏電阻設(shè)計太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計等。通過一系列具體而實際的例子，讓學(xué)生深切地感受到學(xué)好傳感器技術(shù)可以做很多相關(guān)設(shè)計。不僅可以把已學(xué)習(xí)過的課程如模擬電子線路、數(shù)字電子線路的知識靈活應(yīng)用起來，而且也對后繼課程的學(xué)習(xí)具有十分重要的作用，可以結(jié)合單片機、PLC、過程控制等技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)和研究，另外也讓學(xué)生盡早地參加各類電子大賽、參與教師的科研工作、自主研發(fā)，申請與傳感器相關(guān)的專利等。因此理論聯(lián)系實際的教學(xué)，可以大大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器的興趣。

除此之外，傳感器課堂教學(xué)激發(fā)學(xué)生自主學(xué)好傳感器知識的積極性。有意識地引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的理論知識與實踐環(huán)節(jié)相聯(lián)系。改變傳統(tǒng)的理論課程講授完成后再集中時間做實驗的授課方式，在理論講授的同時穿插實驗環(huán)節(jié)，讓學(xué)生邊動實踐邊學(xué)理論，提高理論課程授課的效果。在每次傳感器授課結(jié)束時，留給學(xué)生1～2個課后完成的小設(shè)計或調(diào)研工作。例如調(diào)研利用某種具體的傳感器設(shè)計的專利成果、家用電器中具體采用的傳感器原理和電路分析等。在下一次課講授時，可以與學(xué)生一起分享某一個教師申報的跟傳感器相關(guān)的專利成果，或講解例如洗衣機傳感器的使用。這樣調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)傳感器課程的積極性。

2.2多種教學(xué)手段綜合應(yīng)用加強師生互動

改變傳統(tǒng)單純使用板書教學(xué)手段，采用合理使用多媒體課件，把動畫和影音加入到課件當(dāng)中，結(jié)合黑板推導(dǎo)，把板書和多媒體教學(xué)有機結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣。

另外傳感器原理與應(yīng)用課程為學(xué)校校級優(yōu)秀課程，已建立了網(wǎng)絡(luò)課程、試卷庫。利用網(wǎng)絡(luò)課程將教學(xué)資源與學(xué)生共享，可以把部分試卷庫、理論課件、教案、書后習(xí)題解答、大綱和授課計劃，實驗分組等提供給學(xué)生。利用已有的網(wǎng)絡(luò)課程加強師生互動。在課堂教學(xué)中把學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上所關(guān)心的問題進(jìn)行解答。現(xiàn)在教師給學(xué)生答疑時間少了，但是可以通過網(wǎng)絡(luò)課程的師生互動環(huán)節(jié)加強師生溝通和交流，這個環(huán)節(jié)很有必要，可以有效拓寬師生的交流和聯(lián)系。

2.3實驗內(nèi)容分層次教學(xué)鼓勵多實踐

傳感器實驗教學(xué)是加強學(xué)生實踐能力的重要環(huán)節(jié)。往往兩節(jié)課的實驗內(nèi)容僅僅驗證了某一個傳感器從非電量到電量的檢測，而不同學(xué)生的動手能力參差不齊，基礎(chǔ)較好的學(xué)生可能一節(jié)課就完成了規(guī)定的實驗內(nèi)容。因此，嘗試把每一個具有的實驗內(nèi)容分層次教學(xué)，即必做和選做內(nèi)容。必做部分為常規(guī)實驗項目，選做內(nèi)容為拓展內(nèi)容，為動手能力好的學(xué)生提高傳感器實踐技能打基礎(chǔ)。

根據(jù)一般學(xué)生完成的正常進(jìn)度設(shè)置合理的必做內(nèi)容，這些內(nèi)容往往是驗證性的。而傳感器綜合實驗臺一般可做40多個實驗內(nèi)容，每學(xué)期基本上都是固定開設(shè)6～8個實驗項目。因此，并沒有充分利用好實驗裝置。因此，需要合理設(shè)置好每一個實驗項目的選做內(nèi)容，即在每一個實驗項目中設(shè)置驗證性的、綜合性的、創(chuàng)新性的內(nèi)容。充分利用好課堂實驗時間，讓每一個學(xué)生根據(jù)自己的動手能力選做合適的內(nèi)容。學(xué)生選做的內(nèi)容越多，完成的質(zhì)量越高，實驗成績評定時等級越高。鼓勵學(xué)生大膽動手實踐，提高實驗儀器的使用率。

例如在箔式應(yīng)變傳感器實驗中，基本的驗證實驗項目為利用單臂電橋測試位移和電壓的關(guān)系。可以設(shè)置采用半橋電路、全橋電路驗證位移變化與電壓的關(guān)系。進(jìn)一步可以讓學(xué)生用半導(dǎo)體應(yīng)變片驗證位移和電壓的關(guān)系。還可以增加設(shè)計性的內(nèi)容如利用傳感器實驗平臺和模塊設(shè)計不同精度的電子秤等。對于有探究精神的學(xué)生可以進(jìn)一步引導(dǎo)，利用固態(tài)壓阻式壓力傳感器精確測試氣體壓強、利用電阻式傳感器設(shè)計能夠測試加速度的傳感器等等。如果課上時間不夠的，可以通過開放實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等方式對學(xué)生開放實驗室。從而解決傳感器開放實驗時段學(xué)生不知道做什么的問題。另外，結(jié)合報廢儀器，讓學(xué)生自主的拆卸和搭建傳感器測試電路。圖1和圖2為學(xué)生利用開放實驗，自主設(shè)計的紅外自動計數(shù)器電路PCB板圖和實物圖。總之，通過每一個實驗項目設(shè)置的不同難易程度的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生自主實踐的能力和創(chuàng)新能力。

圖1　學(xué)生自主設(shè)計的紅外自動計數(shù)器電路PCB圖

圖2　學(xué)生自主設(shè)計的紅外自動計數(shù)器電路實物圖

3　傳感器原理與應(yīng)用課程考核評價體系的改革

傳感器課程考核成績評定采用綜合考核的方式。考核成績采用過程考核和綜合考核雙結(jié)合的形式，按照平時考核、聽課情況、作業(yè)和實驗報告完成情況、實踐動手操作情況等進(jìn)行評價；綜合考核為期中和期末考核成績。加大實踐考核的權(quán)重，鼓勵在實驗課程中的創(chuàng)新。形式多樣，如果能夠解決實驗過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)一步研究的，有詳細(xì)解決方案，完成選做實驗內(nèi)容質(zhì)量高的等等都計入實驗成績部分。通過評價體系的改革，有效地激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新能力。

4　結(jié)束語

傳感器原理與應(yīng)用課程課堂教學(xué)改革結(jié)合教學(xué)實踐在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核形式等方面進(jìn)行教學(xué)改革嘗試，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)的興趣，以學(xué)生為本，加強實踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，不斷增強師生互動，提高了傳感器理論和實踐課堂教學(xué)的效果。

參考文獻(xiàn)

［1］ 黃信瑜，宋思根，劉平.大學(xué)課堂教學(xué)改革創(chuàng)新需實現(xiàn)“四化”［J］.江蘇高教，2015（1）:70-73

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Reform and Practice on Classroom Teaching of Sensor Principle and Application Course

You Yuan
School of Physics and Electronics， Yancheng Teachers College， Yancheng， 224002， China

Abstract:In order to solve the problems in the classroom teaching of sensor principle and application and to meet the requirements of training excellent engineers， some reform achievements were obtained by many teaching practices. Though teaching reforms， the contents of classroom teaching were optimized， and classroom teaching methods were diversifed. On the other hand， classroom assessment system got more rationalized and teaching effectiveness was signifcantly improved. Therefore， the practical ability and the innovation ability of students get better and better.

Key words:sensor principle and application； reform of classroom teaching； practice； evaluation system

收稿日期：2015-10-28

作者簡介：尤源，碩士，副教授，系主任。

基金項目：鹽城師范學(xué)院課堂教學(xué)改革項目（編號：5805136640）。