應(yīng)用型本科院校傳感器與測試技術(shù)課程的教學(xué)改革探討

林新英

（閩南理工學(xué)院光電與機(jī)電工程學(xué)院，福建石獅362700）

應(yīng)用型本科院校傳感器與測試技術(shù)課程的教學(xué)改革探討

林新英

（閩南理工學(xué)院光電與機(jī)電工程學(xué)院，福建石獅362700）

介紹了機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的《傳感器與測試技術(shù)》的課程改革，包括確定課程目標(biāo)和定位、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容組織、豐富教學(xué)模式。結(jié)合工程實(shí)例翻轉(zhuǎn)課堂，以學(xué)生為主導(dǎo)，教師引導(dǎo)，可提高學(xué)生的主動(dòng)性；同時(shí)增加實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，改革考核方式，促進(jìn)教學(xué)效果提高。

傳感器與測試技術(shù)；教學(xué)改革；探討

傳感器與測試技術(shù)作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要介紹典型傳感器如電阻式、電容式、電感式、光電式、壓電式傳感器等的工作原理、測量電路、優(yōu)缺點(diǎn)、適用條件及實(shí)際應(yīng)用。課程內(nèi)容的理論性和實(shí)踐性要求都較高，學(xué)生要理論聯(lián)系實(shí)際并加強(qiáng)應(yīng)用練習(xí)，為后續(xù)的機(jī)電綜合課程奠定檢測知識(shí)基礎(chǔ)。

1 課程目標(biāo)和定位

1.1 課程目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生要掌握典型傳感器的測量原理及實(shí)際應(yīng)用、檢測系統(tǒng)中信號(hào)的變換處理，理解測試裝置的特性分析，結(jié)合本校人才培養(yǎng)目標(biāo)及專業(yè)特色將教學(xué)內(nèi)容側(cè)重機(jī)械工程中常用的位移、速度、加速度、力、振動(dòng)等物理量的測量。

1.2 課程的銜接

此門課要在學(xué)生學(xué)習(xí)完物理學(xué)、力學(xué)、電工電子學(xué)、控制工程基礎(chǔ)，單片機(jī)等課程后開設(shè)，學(xué)生才能比較綜合地理解傳感器的測量原理，特性的分析及信號(hào)的處理分析。

1.3 課程的組織

課程由理論和實(shí)踐兩大模塊組成，在課程的講授過程中要實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。在課程開始時(shí)將學(xué)生分成幾個(gè)小組，各小組要定期地結(jié)合工程檢測項(xiàng)目進(jìn)行討論分析。

2 教學(xué)內(nèi)容和方法的改革

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容組織

經(jīng)過多年教學(xué)實(shí)踐、比較，本人調(diào)整了授課的章節(jié)順序，按照測試系統(tǒng)的基本組成（傳感器一中間信號(hào)處理裝置一顯示和記錄）這條線從前往后介紹，即介紹完緒論讓學(xué)生對這門課程有個(gè)總體認(rèn)識(shí)后，先介紹有關(guān)測試技術(shù)基礎(chǔ)理論的相關(guān)知識(shí)，即信號(hào)及其描述，再從第三章傳感器部分開始講起，精選幾種各專業(yè)常用的、典型的傳感器，詳細(xì)介紹其工作原理、性能、特點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例介紹其應(yīng)用，這些內(nèi)容相對來說較簡單，又與實(shí)際結(jié)合緊密，往往能激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)在介紹傳感器的測量原理時(shí)結(jié)合各種傳感器的后續(xù)測量電路將信號(hào)的調(diào)理內(nèi)容穿插結(jié)合起來講解；其后再介紹信號(hào)處理、測試裝置的基本特性等。整個(gè)過程根據(jù)教學(xué)進(jìn)度穿插實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生增強(qiáng)動(dòng)手能力，提高感性認(rèn)識(shí)，加深對所學(xué)理論知識(shí)的理解．這樣就可以讓學(xué)生對整個(gè)測試過程即從拾取信號(hào)一處理信號(hào)-顯示信號(hào)有完整清晰的概念，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

2.2 教學(xué)手段豐富化

在采用多媒體課件與板書結(jié)合講授的同時(shí)，豐富教學(xué)手段。可在講述信號(hào)的時(shí)頻域描述時(shí)，涉及傅里葉變換，內(nèi)容相對比較抽象，可以通過matlab來演示時(shí)域描述與頻域描述的變換，以及典型函數(shù)的頻譜；同理，在講述測量系統(tǒng)的基本特性涉及到頻率特性的圖像及動(dòng)態(tài)特性的測量，也可通過matlab來進(jìn)行求解和計(jì)算分析。

對于各種傳感器的測量原理和信號(hào)的變換產(chǎn)生可以利用動(dòng)畫播放，讓學(xué)生可以直觀的觀察變化，并可以提高學(xué)習(xí)的興趣。最后，在講述完測試系統(tǒng)的基本組成（傳感器一中間信號(hào)處理裝置一顯示和記錄）這條主線后，可以用matlab/simulink進(jìn)行測試系統(tǒng)的構(gòu)建和仿真，讓學(xué)生理解各個(gè)模塊的作用及信號(hào)的變換過程。

2.3 教學(xué)方法多樣化

采用案例或者測試項(xiàng)目的教學(xué)方法，以實(shí)際工程測試實(shí)例給學(xué)生講解。在教師講授的同時(shí)可以讓學(xué)生收集各種工程測試案例，以學(xué)生為主導(dǎo)，讓學(xué)生進(jìn)行講解，教師引導(dǎo)補(bǔ)充，師生共同探討分析，以便很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。并可以將實(shí)驗(yàn)涉及到的理論知識(shí)在實(shí)驗(yàn)室講解，將理論和實(shí)踐更好地結(jié)合起來。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

3.1 增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，增設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

本課程現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有4個(gè)實(shí)驗(yàn)，8學(xué)時(shí)，主要是關(guān)于應(yīng)變片、電容、溫度、差動(dòng)變壓器傳感器的標(biāo)定試驗(yàn)，皆為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)各傳感器的檢測原理在CSY傳感器實(shí)驗(yàn)儀上連接各模塊來組成簡單的測量系統(tǒng)，對于學(xué)生的設(shè)計(jì)能力未能進(jìn)行培養(yǎng)，所以可增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，調(diào)整為16學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，增設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

3.2 增加綜合課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

課程設(shè)計(jì)以傳感檢測為主，同時(shí)需要結(jié)合單片機(jī)、PLC等控制課程，著重培養(yǎng)學(xué)生對信號(hào)采集檢測的綜合應(yīng)用以及分析、處理信號(hào)的能力和創(chuàng)新意識(shí)。通過結(jié)合具有實(shí)際工程背景的測試題目，如電子稱的設(shè)計(jì)及制作等提出相應(yīng)的測試任務(wù)。學(xué)生自行組隊(duì)，自主選題，合作完成。 在課程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生團(tuán)隊(duì)必須獨(dú)立制定測試方案，設(shè)計(jì)制作測量電路、調(diào)試、分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過綜合訓(xùn)練既可發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，又可培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，同時(shí)能加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

3.3 開發(fā)基于虛擬儀器的計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的CSY傳感器實(shí)驗(yàn)儀及其電路模塊、PC機(jī)，購買數(shù)據(jù)采集卡、虛擬儀器系統(tǒng)等硬件以便開發(fā)虛擬傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)。平臺(tái)可采用各種類型的傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過調(diào)理電路后再通過安插在電腦中的數(shù)據(jù)采集卡，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)的虛擬儀器中，利用虛擬儀器編程完成對被測信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、顯示、存儲(chǔ)和處理。學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)方便、快捷的數(shù)據(jù)檢測和信號(hào)分析手段，有利于培訓(xùn)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4 課程考核方式的改革

為促進(jìn)鞏固課堂教學(xué)成果，必須創(chuàng)設(shè)有效的課堂教學(xué)評價(jià)體系。學(xué)生的總成績由期末成績和平時(shí)成績構(gòu)成，期末成績占總成績的50%，平時(shí)成績占總成績的50%.平時(shí)成績由課堂教學(xué)過程成績（20%）和實(shí)驗(yàn)成績（30%）組成。課堂教學(xué)過程成績由平時(shí)的作業(yè)、出勤、課堂表現(xiàn)等部分組成，實(shí)驗(yàn)成績由實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理分析、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容答辯等部分組成。實(shí)驗(yàn)操作占實(shí)驗(yàn)成績的25%、數(shù)據(jù)處理分析占實(shí)驗(yàn)成績的25%，在所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后對每個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的答辯，答辯成績占實(shí)驗(yàn)成績的50%，通過答辯環(huán)節(jié)，讓學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，更好地掌握和應(yīng)用各種傳感器的測量原理和應(yīng)用。

5 總結(jié)

在傳感器與測試技術(shù)課程的教學(xué)中，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容組織，豐富教學(xué)方法和教學(xué)手段，開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，增設(shè)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)基于虛擬儀器的計(jì)算機(jī)測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，改革課程考核方式。通過這些改革培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提升學(xué)生的實(shí)踐和應(yīng)用能力，會(huì)取得良好的教學(xué)效果。

[1]趙 華.面向校企合作的傳感器與測試技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]．中國教育技術(shù)裝備，2016.10.

[2]譚為民．《傳感器與測試技術(shù)》教學(xué)探討與實(shí)踐[J]．西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016.6.

[3]牟海維，高宇飛，呂秀麗，等．傳感器與測試技術(shù)課程教學(xué)的研究與實(shí)踐[J]．科教導(dǎo)刊（上旬刊），2012（12）：150．

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[5]陳紅梅．《機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)》課程改革探索與實(shí)踐[J]．濰坊學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，13（2）：97-98，96．

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[7]熊詩波，黃長藝．《機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)》[M]．3版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．

Discussion on Teaching Reform of Sensor and Testing Technology Course in Application-oriented Universities

LIN Xin-ying
（School of Opto Electronic and Mechanical and Electrical Engineering，Shishi Fujian 362700，China）

This paper introduces the curriculum reform of “sensor and test technology”，which includes the establishment of mechanical specialty，including the goal and positioning of the course，optimizing the teaching content organization and enriching the teaching mode.Combined with engineering examples to flip the classroom，student-led，teacher guidance，improve student initiative.

sensor and test technology；teaching reform；explore

H191

A

1672-545X（2017）09-0222-02

2017-06-01

閩南理工學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目“基于創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)的傳感器與檢測技術(shù)課程教學(xué)改革的研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2016B01）；福建省2015年高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革項(xiàng)目（試點(diǎn)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化）

林新英（1987-），女，福建泉州人，講師，研究生研究方向：機(jī)電一體化。