《傳感器原理及工程應用》課程教學改革與實踐

王麗娜 王東

摘要：《傳感器原理及工程應用》是電子信息類專業學生的一門重要專業基礎課。本文基于自身實際課程教學實踐，對教學方法及教材內容進行深入分析，力求通過調整課堂教學方法和改進教學舉措，提高學生學習的積極性和主動性。并通過實驗教學改革有效激發學生學習興趣，增強學生動手能力，全面大幅度提升教學效果和教學質量。

關鍵詞：傳感器原理；教學方法；實驗改革；創新實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）11-0108-02

一、引言

在科學技術高度發展的現代社會中，人類已經進入瞬息萬變的信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段[1]。傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，它能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息按一定的規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節[2]。傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程甚至文物保護等極其廣泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目都離不開各種各樣的傳感器[3]。由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。

《傳感器原理及工程應用》作為本校電子信息工程專業學生的一門重要專業基礎課，總學時為32學時，其中24學時為理論，8學時為實驗。結合長期從事本門課程的授課經驗，本人對理論教學及實驗教學方法有了幾點體會。

二、理論教學方法改革

1.擴充教學內容。本課程內容包括主要應變式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器等常用傳感器原理、電路特性以及這些傳感器的典型應用。目前，這些類型傳感器在國際以及國內的發展都已經相對成熟[4]，因此，在課堂教學過程中，可以通過引用實例及實物化展示的方式，更加真實地向學生展示目前傳感器發展的方向，使學生通過學習，牢固掌握相關傳感器的基本原理、典型的接口電路和應用電路，為從事傳感器的研制、各類信息采集和處理系統的設計與開發工作打下堅實的基礎。

2.改進教學方法。（1）充分采用多媒體教學與傳統板書相結合的方式靈活運用多媒體資源，如將課本中生硬的理論在PPT上以動畫、視頻的方法呈現[5]，不僅可以增加學生的關注度，提高學生的課堂注意力，而且可以使學生對理論知識有更形象的理解和消化。但在一些電路計算、公式推導過程中須重視傳統板書的應用，這樣可以適當調整課堂教學節奏，令學生跟上公式推導的思路，清楚明白公式中每一步的由來。（2）重視理論教學與實務應用教學相結合的方式。現實生活中，已經有了很多傳感器的實際案例。比如，酒后駕車所用的酒精測試儀利用了半導體傳感器的工作原理，家庭常用的煤氣灶利用了光電傳感器的工作原理等。在課堂講授過程中，應實時與生活中的實際應用聯系起來，讓學生感覺能夠學以致用，激發學習興趣。（3）重視課堂教學與實地參觀教學相結合的方法。在講授理論課的同時，應適度安排學生去相關大型工廠、車間進行參觀實習，安排單位專業技術人員進行講解和答疑，并在參觀后將收獲和體會進行班級內部交流，使學生加深對所學傳感器的深刻印象。

3.開發擴充完善輔助教學資源。為方便學生隨時學習，可以把錄制的教師教學錄像向學生免費開放，并建立課程教學網站及在線答疑輔導系統，為學生更好地學習了解本門課程創造一切可能的便利條件，使學生的學習具有充分的自主化和個性化特征。

4.豐富教學手段。課堂中要多形式地增加教學信息量，充分調動學生的學習積極性[6]，使教學形式更加生動活潑。鼓勵本科生積極參與實際科研課題研究，如大學生創新創業訓練大賽、數學建模比賽等，這可以充分培養學生的創新能力。通過指導學生參加科創項目，學生可以進一步和教師熟絡，便于本科畢業設計選題，若后續繼續攻讀碩士學位可以做連續性研究。

5.化被動式學習為主動式學習。長期的教師講授、學生聽課的方式，可能造成學生對這種授課形式缺乏新鮮性，因此，可將被動式學習轉換為主動式學習。如可選取一兩節內容較簡單的章節，提前交給學生準備，然后選取1—2名學生來講解，再由其他學生提問討論，最后由教師進行點評。在實際操作過程中，學生為了能夠把知識點講好，確實會查閱大量的文獻資料，極大地調動學生學習的積極性和主動性。同時，學生自主查閱資料學習，會增加其對本節內容的理解，達到預期學習的目的和效果。

三、實驗教學方法改革

1.搭建兩級實驗教學體系，加強實際能力培養。本門課程基于“ZCY型綜合傳感器實驗儀”，選擇一些典型的傳感器實驗讓學生進行動手操作。通常，實驗教學僅僅是作為理論課程之外的驗證和輔助，實驗室設備陳舊，部分操作臺甚至存在損壞現象。因此，課程主講教師應在實驗課開課之前及時與所在實驗室教師溝通，檢查所有操作設備，確保每個學生都能得到充分的動手鍛煉機會。另外，當設備已經嚴重落后，跟不上信息發展的步伐時，主講教師應及時向所在學院、學校領導溝通，適時淘汰舊設備，購買新設備。而且，實訓基地的教學也必不可少。例如本校具備的工程訓練中心，就能很好地為提高大學生的動手能力、創新能力以及專業技能提供實踐平臺。工訓中心包括V600A加工中心、數控銑床、數控車床、快速成型機、三軸數控教學系統、線切割、電火花、模塊生產系統、工業機器人、機械綜合創新實驗臺、動平衡機等先進教學儀器設備，具有獨立承擔機電類生產和教學實習的功能。

2.加強科研能力訓練，培養創新實踐意識。雖然《傳感器原理及工程應用》這門課程是大三本科生的專業基礎課，但隨著目前本科畢業生攻讀碩士學位的人數逐年增多，科研已經成為必不可少的技能之一。由于學生在本科就讀期間課業繁多，缺少系統的科研能力訓練，因此，教師應在平時的授課過程中有意識地培養學生的科研意識。如可以采用分小組討論的形式，提出相應的科學問題后，讓學生集中在一段時間內解決此問題，并形成可行性報告。這樣不僅可以訓練學生的團隊合作能力，使他們的學術報告撰寫能力也能得到提升。另外，在學習某一種傳感器時，可以安排學生去電子市場進行實地調研，確定一名學生作為負責人對此次調研過程進行協調組織管理，并撰寫調研報告。這樣在調研過程中，不僅訓練了學生與人溝通的技巧，而且對在課本上所學的內容也進行了鞏固和提高。此外，可以對部分實驗內容感興趣的學生組成專門的科研小組，擴展課堂教學內容，由教師提出科研問題，小組同學通過查閱資料、分析文獻后進行方案布置、分工合作及定期研究討論等，完成項目的最終報告。這種科研訓練，不僅有助于增強學生的思考能力，而且可以培養學生的創新實踐意識，為學生畢業后繼續攻讀碩士研究生開展科學研究提供基礎。

四、結束語

通過《傳感器原理及工程應用》這門課程的教學實踐，本文對該課程的理論教學及實驗教學內容和方法進行了分析探索，并提出了一些相應的改革措施。通過理論及實驗教學內容和方法的豐富，可以看出學生的學習積極性得到加強，學習興趣得到提升。通過學生期末考試成績及評教效果，我們發現這一改革措施受到學生的普遍歡迎，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]郁有文.傳感器原理及工程應用[M].第四版.西安電子科技大學出版社，2014.

[2]李科杰.新編傳感器技術手冊[M].北京：國防工業出版社，2003.

[3]陳裕泉，葛文勛.現代傳感器原理及應用[M].北京：科學出版社，2007.

[4]姚齊國，胡即明，李林.對《傳感器原理及應用》課程教與學的思考[J].教學方法，2009，（11）：105.

[5]李金萍，陸玲，劉自強，徐瑋.數字圖像處理課程實驗教學改革探索[J].科技視界，2012，3（7）：23-24.

[6]張東，程正富.《傳感器原理》課程實驗教學設計[J].重慶文理學院學報（自然科學版），2006，5（1）：84-85.