基于納米技術和器件對傳感器原理與應用新教學的探討

占世平+代媛

（1.湖南科技大學物理與電子科學學院 湖南湘潭 411201；2.湖南科技大學外國語學院 湖南湘潭 411201）

摘 要：隨著近年來納米技術的發展和新型納米器件的不斷涌現，極大程度上改變了人們的生活方式。而這些看似功能豐富的器件究其本質來說得益于不同類型和功能的新型傳感器的集成和組裝。本文從納米技術和器件的視角對傳感器原理及應用這門課的存在的問題以及教學方式進行新的探討，進而尋求一種與時俱進和學以致用的新型教學方式。

關鍵詞：納米技術 傳感器 教學方式 學習效果

引言

隨著近年來電子科學技術的飛速發展，涌現出諸多令人驚嘆的科技產品，例如谷歌的無人駕駛汽車、微軟的全息眼鏡、蘋果的智能手表等等。這些高科技電子產品改變了人們的生活方式，并且創造了巨大的經濟效益，為人類社會帶來了重大變革。而它們得以正常工作的一個關鍵便是其內部各式各樣的傳感器，且絕大多是微納米傳感器。微納米傳感器的發展得益于納米技術的革新，其性能較傳統傳感器具有體積小、集成度高和性能卓越等優勢[1-2]。《傳感器原理及應用》這門課程作為學生認識傳感器的窗口，是物理相關專業、電氣信息類專業基礎課或專業方向課， 在教學中占有重要的地位。

一、問題與討論

然而一直以來，學生關于《傳感器原理及應用》這門課程的學習效果卻不盡如人意，主要存在這樣一些問題：（1）該課程包含了諸多高技術學科的交叉，不易于學生掌握，且對教學提出了可更高的要求。（2）對于大多數的傳感器教材[3-6] 來說，其章節的劃分都是根據傳感器的工作原理進行分類的，如應變式、電容式、壓電式等。內容劃分太過于刻板，浮于表面。而對當前一些的電子科技前沿領域新動態、新成果極少涉及，存在書本理論與當前實際生產、應用以及科學研究相互脫節的現象；（3）學生對該課程的應用前景以及課程的意義缺乏深入的認識，對該門課程的定位不夠明確，因而無法激發學生自身的學習興趣。因此，《傳感器原理與應用》該如何在調整知識結構、培養學生創新能力及科研素質方面發揮其應有的作用，這已成為我們亟需解決的問題。

二、方法與策略

針對傳感器課程教學中所出現的這些問題，也有諸多學者從不同角度對此進行了探討[7-9]。這里，我們以微納米傳感器的研究為載體，以創新教學方式為手段，將傳感器基本理論與微納米傳感器的研究、應用實際相互結合，開展新型《傳感器原理與工程應用》教學與課程建設的研究和探索。

首先，要闡明該門課程的重要性和關鍵性。提升學生對《傳感器原理與工程應用》這門課在當今科學技術、信息產業、環境保護和工業生產等領域的認知與應用，了解當今傳感器領域的研究和應用動態。

其次，培養學生的創新思維能力和實踐的能力。將書本基本理論知識應用于實踐，并進行大膽拓展。當融入微納米技術時，或將所學宏觀領域中的傳感器知識應用于微觀領域，可以制造出諸多性能優異的傳感器件來。如一種微米級的高靈敏度氣體生物傳感器其本質就是利用了課本中電阻式傳感器這一章節的基本原理來實現的，類似例子還有很多，值得探究學習。這一拓展性和創新性的融合能使學生的思維方式得到很好地鍛煉。

第三，夯實學生在傳感器領域的基礎理論知識，擴展學生的知識面，激發學生的求知興趣。要做到學以致用，基礎知識是根本。通過該教研項目的實施，有助于增強學生自主學習、自主探索的興趣和能力。

最后，對微納米傳感器的前沿應用和理論知識進行調研和整理。遴選出與課程教學內容緊密聯系的部分研究新成果和新動態，建立納米傳感器與書本傳統傳感器相互關聯、橫向知識與縱向知識緊密聯系、基礎理論與前沿應用融為一體的教學體系與框架。

結語

本文從納米技術和器件的視角對傳感器原理及應用這門課的教學方式進行新的探討，對當前課程教學中存在的問題進行了探討和分析，并為尋求一種與時俱進、能夠讓學生學以致用的新型授課方式提供了可行的操作方案和策略，在提升傳感器原理與工程應用這門課的教學效果方面具有一定的參考價值。

參考文獻

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作者簡介

占世平，男，1986年出生，講師，理學博士，研究方向為納米光學材料和器件