探索高校傳感器與檢測技術教學改革

敖邦乾+熊飛嶠

[摘 要]傳感器就像人體的“電五官”，不斷地與外界進行信息的交換，同時也成為人們認識自然、改造自然的有力工具。傳統的教學方式會讓學生感覺內容很枯燥，知識點很亂，這種教學模式已經遠遠不能滿足當前教育的發展以及社會的需求。為了提高教學水平，保證教學質量，對課程教學進行改革是有必要的。傳感器的教學改革需要理論教學與實例相結合，教學內容模塊化，教學方式微課程化。

[關鍵詞]傳感器；檢測技術；微課程

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）08-0177-02

對于進入信息時代的今天，人類的一切活動都離不開有用信息的獲取以及必要信息的轉換，這其中，傳感器的作用至關重要。“沒有傳感器就沒有現代科學”也說明了傳感器的不可或缺。[1]未來科學的發展，關鍵在于高精度新型傳感器的研究發現。[2]其中，高校對傳感器的普及起到了至關重要的作用，很多工科高校都開設了有關課程。傳感器與檢測技術課程是電氣工程及其自動化、機械設計及其自動化等專業的必修課。但是，傳感器與檢測技術課程的專業實踐性很強，傳統教學通過各類傳感器的工作原理、基本結構、測量電路和應用等順序來對傳感器測量系統的基本知識進行介紹的方式已經遠遠不能適應當前形勢。

一、傳統的教學特點

（一）教學內容多、涉及范圍廣

傳感器與檢測技術這門課程的內容很多，涉及現在人們生活中所使用或遇到的很多傳感器，按照轉換原理來分類，有光電傳感器、壓電傳感器、熱電傳感器、磁電傳感器等常用的傳感器，也有核輻射傳感器、光纖傳感器等特殊使用場合的傳感器，它集成了物理學、化學、生物學、光學、熱學、電子學、力學等知識，綜合性很強，屬于多學科滲透的一門課程。[3]要能熟練的完成傳感器的設計與應用，必須要有很強的理論功底。傳感器與檢測技術的教學都是先學習各種傳感器的原理，然后基于此講解后續的電路結構設計應用以及可能遇到的問題。

（二）驗證性多、實踐性差

傳感器發展到現今，很多技術已經相當的成熟了，但是在學校里面學習的理論知識，根本不足以設計傳感器，很多學生由于在學校主要學習了傳感器的理論，導致學了傳感器而不認識傳感器，更不用說傳感器的選擇以及使用了。[4]這主要是因為傳統的傳感器教學以理論為主、實驗為輔，而且即使做實驗，主要也是做傳感器參數的測試，演示性和驗證性的實驗偏多，基本上沒有功能性、綜合性的實驗，而且現在的高校，基本上都是使用實驗箱，檢測部分設計成一個個的模塊，轉換及后續電路部分就設計成一個實驗平臺，做實驗時，學生只要根據實驗原理自己連線就可以完成實驗。實驗不涉及或者較少涉及傳感器在實際應用中較常見的溫度漂移、放大失真等問題，這樣往往無法提高學生的專業應用能力與綜合能力。

（三）考勤制度死板、考核方式落后

傳統的傳感器與檢測技術課程的教學，都是老師在課堂上填鴨子似的灌輸理論知識，同時強迫學生來上課，對考勤查得很嚴格，學生都是被動的學習。但是很多學生都是典型的“身在曹營心在漢”、“留住了他的人卻留不住他的心”，即使來教室了也是玩手機或者睡覺，根本沒有在聽課學習。成績的考核也往往在期末用試卷進行考試，這種方法只能考查學生對一些已經熟知的傳感器理論知識的背誦掌握情況，根本無法考查學生的探索、設計新型傳感器的能力，同時分數也完全不能顯示一個學生能力的強弱，往往是能突擊背誦的學生成績分數較高，而這些學生，也許連一些常見的傳感器都不認識，更不用說設計以及探索新型的傳感器了。這樣的考核制度完全阻礙了學生個性化的發展，對學生的積極性也是個很大的打擊。

二、傳感器與檢測技術課程的教學改革

（一）理論教學與實例相結合

傳統的傳感器與檢測技術課程教學通常采用先講傳感器“原理”，其次講傳感器“結構”，最后講傳感器“應用”的平鋪直敘的模式。對于傳感器這個大家庭而言，這種枯燥的理論講解很容易引起學生的反感，即使能對其中一種比較感興趣，但是也難長久，很快就會心生厭倦。為了提高理論教學的教學效果，必須進行教學內容和教學方法的改革。傳感器技術的發展，在實際生活中的應用中得到了很大的體現，講課時可以先從應用實例展開，即先講傳感器應用，激發學生的學習興趣，然后通過設疑、討論等方式，來使學生帶著疑問對傳感器的測量電路、結構和原理來反著學習，最終達到融會貫通、水到渠成的效果。[5]比如學習壓電傳感器，針對于學生都喜歡吃火鍋的情況，老師可以重點分析其中的點火裝置，壓電陶瓷如何產生電荷，然后通過導線引出去以后尖端放電來起到點火的作用；比如講到熱敏電阻，可以給學生仔細的分析一下電機、變壓器等過熱保護的電路，看其中的熱敏電阻在不同溫度下的作用。通過這些簡單的實例分析，學生會產生很大的興趣，會嘗試去做一些新的研究與開發。

（二）教學內容模塊化

當前的傳感器，不管是在數量上，還是在功能、質量上，都遠遠不能滿足社會多方面的發展，人們在不停的尋求傳感器技術發展的新方法或者新技術，未來的傳感器，在精度及靈敏度方面都將非常高，因此開發新型傳感器是未來傳感器技術發展的趨勢之一。而且，為了能滿足更多的要求，傳感器將會高度集成化以及多功能化。因此，在傳感器與檢測技術教授內容的選擇上，必須要能跟上時代，必須涉及適合當前社會需求的傳感器。可以把傳感器內容分成幾個模塊，如溫度傳感器模塊、壓力傳感器模塊、光電傳感器模塊等，學生可以選擇自己喜歡的某一個模塊，然后進行相關資料的查閱及研究設計工作，不用全部都學習，對其中一個模塊熟悉了，其他的模塊用類似的方法分析設計。老師可以重點分析各個模塊的具體應用。

（三）教學方式微課程化

據科學研究，課堂上的45分鐘，學生能集中精力聽課的時間不超過15分鐘，剩下的半個小時，學生根本無法把注意力集中于一點，這個時候如果再繼續講解理論知識，只會讓學生心生厭倦。可把傳感器分成幾大類，讓學生選擇自己喜歡的一類傳感器，然后分開討論研究，老師也可以把時間錯開，給每個組一些必要的指導和幫助。

（四）考核方式多元化

傳感器與檢測技術課程是很多其他理論學科的結合，它的綜合性很強，對它的學習需要扎實的理論功底，大部分學生完全無法學懂，并不適合傳統的試卷考核方式，因此適當改革考核方式是很有必要的。項目考核法就是在教學中給出幾個日常生活中常用的傳感器應用實例，要求學生完成與此有關的考核項目。此方法是學生自己鉆研和探索的過程，做完項目后及時總結，找出不足點和創新點，實現理論知識到實踐技能的遷移。而大作業法就是設計一些傳感器和控制系統綜合應用的作業，考查學生傳感器與檢測技術同計算機應用技術、自動控制原理、單片機等相關專業課程的結合能力。任何一門學科的學習，都是為了能學有所用，傳感器與檢測技術更不例外，因此，能設計、應用傳感器為學習最終目的，老師可以讓學生選擇自己喜歡的傳感器類型，提供必要的硬件，讓學生完成最終的傳感器產品。

三、單片機教學改革后的效果

在采取了教學理論與生活實例相結合、教學內容模塊化、教學方式微課程化、考核方式多元化等一系列措施以后，學生學習的效果顯著提高，主觀能動性大大增強，自己可以設計多種產品，也知道如何從千萬種傳感器中選擇自己需要的，真正能做到學有所用。在參加的最近兩屆大學生電子競賽中，在超聲波測距、紅外避障等控制方面，學生能靈活的應用所用的傳感器進行設計。有很多學生把自己的一些生活中的想法，也通過傳感器來實現了更加智能化的控制。這些都表明，改革后的傳感器與檢測技術教學取得了明顯的效果。

[ 注 釋 ]

[1] 張小奇.傳感器課程教學改革研究[J].吉林工程技術師范學院學報，2009（10）：43-44.

[2] 潘言全.傳感器教學改革的探討[J].科技信息，2007（4）：180-181.

[3] 耿大勇，李亮之，王俊生.面向21世紀電工實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室科學，2008（5）：24-25.

[4] 郭興旺，王慶文.檢測技術自主創新實驗教學平臺的建設[J].實驗室研究與探索，2004（3）：29-30.

[5] 梁秀英.構建機電工程類創新實驗教學平臺的探索[J].實驗室科學，2007（10）：29-30.

[責任編輯：鐘 嵐]