“傳感器原理與器件”課程教學方法探索

張曉渝 臧濤成 馬春蘭

摘 要：“傳感器原理與器件”是蘇州科技大學應用物理學和物理學專業方向的任選課程。隨著傳感器產品在人們生活中的廣泛應用，課程的重要性也日益突出。本文基于筆者近三年的課程教學經驗，重點探討了在課程教學內容和教學方式方面開展的改進探索工作，闡述了教學方式改進的重要性，總結了取得良好教學效果的因素。教學改進的探索可以為同類型課程的教學工作提供參考。

關鍵詞：傳感器原理與器件；教學方法；課程

“傳感器原理與器件”具有知識點多、理論和實踐性強等特點，是我校應用物理學和物理學專業學生第五學期的專業任選課程。教學目標在于引導學生了解并掌握材料的基本物理性能，拓寬材料應用的知識面。近三年來，筆者以課程內容定位為出發點，以增強教學效果為目標，在教學內容和授課方式兩個環節上開展了積極的教學改革探索工作。

一、由點到面的教學內容

“傳感器原理與器件”課程具有物理知識和技術信息量大的特點。課程主要圍繞傳感器的傳感元件和信號轉換元件兩方面原理和器件應用進行教學。采用通常的講課形式去完成復雜的教學內容，會使課程變得枯燥乏味，學生在聽講時容易失去對傳感器的興趣。因此，教學內容上采用由點到面、由淺入深的方案。以光電傳感器為例，這個“點”指的是光電傳感器應用點，讓學生一開始先了解光電傳感器在戰爭、民用生活方面的應用情況，感受這類傳感器的“神奇”；然后進入“面”，講解以光電效應為基礎的傳感器原理和如何實現這類傳感器，前面一部分課時約占40%，后一部分物理原理介紹和電路設計原理分別占用30%的課時。通過教學內容的改進，學生上課能很快進入狀態。

二、豐富靈活的教學方式

大學課堂講授知識時較多采用的是以教師為主的講臺授課方式，這種方式能最大限度地將課本知識傳授給學生。本課程在上述教學方式上做了改進，目的是提高學生在課堂上的參與程度，增強授課趣味性。第一，采用視頻方式介紹各類傳感器的實際應用或生產過程，比如光電傳感器在戰場中的偵測作用、手機中CCD傳感器的生產流程，這不僅讓學生耳目一新，了解到材料的物理特性，而且對高科技產品流水線生產有了感性的認識。第二，學期的中后期階段，采用讓學生走上講臺的方式進行學習，每節課由3～5位學生上臺進行3分鐘的講述，內容為自主選擇的一種傳感器的定義、傳感元件物理原理以及傳感器的工作原理。學生講述后由教師或學生提1～2個問題進行互動。根據學生講述和回答問題的表現，進行打分并計入平時成績。同時，教師根據講述情況進行必要的糾正和補充。這些教學方式的改進不僅提高了學生在課堂上的學習積極性，而且通過自主學習加深了對傳感器知識的理解。

三、利用課堂開展實踐活動

本課程在教學方式改進的同時將實踐活動積極融入教學中。實踐活動基于教師進行的傳感器科研項目，在課堂展示傳感器實物，讓學生從實體傳感器物件中認識傳感器的組成和工作原理。以手持式紅外測溫傳感器為例，其主要由硅透鏡、熱電效應的鐵電薄膜、模數轉換電路、電流放大電路、手持式外殼組成。參數特征主要包括溫度范圍、光斑尺寸、工作波長等。可以讓學生利用模塊化組件動手進行傳感器的組裝，對測溫傳感器知識有了更形象、更深入的理解。

四、結束語

本文闡述了在傳感器課程中進行的教學內容和教學方式改進的探索工作。近三年來，總人數約為100人的兩個專業每年選擇傳感器任選課的人數分別為19、29和51，學生對教學質量的評價分數分別為89.10、91.04和92.20分，教學改革取得了良好的效果。采用由點到面教學內容、引入視頻教學和課堂實踐的教學方式能有效提高學生課堂的積極性和對課程教學的參與程度。教學改進中各項工作將被繼續細化，如邀請企業傳感器工程師走進課堂為學生做專題講座，培養更多為企業服務的優秀技術型人才。

（通信作者：張曉渝）

參考文獻：

吳建平.傳感器原理及應用（第3版）[M].北京：機械工業出版社，2016.

基金項目：蘇州科技大學教育教學改革研究重點項目（項目編號：2017TGJA-01）；江蘇省高等教育教改研究立項課題（項目編號：2017JSJG474）；蘇州科技大學教學改革與研究項目（項目編號：2017JGMZ-06）；蘇州科技大學天平學院教育教學改革研究項目（項目編號：2017TJGB-09）；江蘇省十三五重點學科（項目編號：20168765）和江蘇省高校自然科學研究重大項目（項目編號：17KJA140001）。