應用物理專業(yè)“傳感器原理與技術”理論教學淺談

殷月紅 曹國華

摘 要 “傳感器原理與技術”具有多學科交叉性，綜合性強。本文在STS教育思想下，結合國內教學現(xiàn)狀，探究應用物理專業(yè)對此課程的理論教學的改革，旨在培養(yǎng)懂原理、重應用的技術創(chuàng)新型人才。本文針對教材選擇，反向輸入教學模式對傳感器原理與技術理論課程教學進行初步探索。

關鍵詞 應用物理 STS教育 反向輸入 傳感器原理與技術

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，傳感器日益走進人們的視野，并已廣泛深入工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、軍事醫(yī)療等應用領域中。傳感器技術已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術的三大基礎之一，被喻為電五官，擔任信息采集的重要職責。目前，傳感器原理與技術已經(jīng)是理工科院校電子信息類專業(yè)的基礎教學課程，兼具非常強的實踐性和應用性。

1“傳感器原理與技術”理論教學改革現(xiàn)狀

傳感器技術涉及多學科知識，其綜合性非常強，分為理論教學和實驗教學。其中理論教學主要以各類傳感器的工作原理、結構、測量電路、應用電路等為主，相似而又不同的各類傳感器學習讓學生覺得枯燥乏味，缺少條理性和前后連貫性。同時理論課上學生難以直觀感知各類傳感器，學習的積極性和興趣需要進一步提高。

近年來，國內一些高校相繼開展了傳感器技術教學實踐，取得了一些成功的經(jīng)驗。南京理工大學針對理論教學的內容和教學形式進行改革，在教學內容上引入前沿傳感器知識，讓學生能夠及時了解傳感器的最新動態(tài)。借鑒翻轉課堂的教學模式，采取興趣小組，學生自行搜集和學習相關資料，并到講臺上給同學們講解，課堂討論，以此提高學生的學習積極性和主動性。經(jīng)過兩年的試點運行，取得良好的教學成果。

2 STS教育背景下理論教學探索

2.1針對專業(yè)選擇教材

目前傳感器原理與應用的教材一是基于物理原理對傳感器進行分類講解，比如電容式、電感式、電阻式等;此類教材利于理解各類傳感器原理，但同時由于傳感器種類繁多，就不可避免導致知識的硬性疊加和重復，對學生理論知識的接收和提取要求非常高。另一類是基于用途對傳感器進行分類的教材，針對應用物理專業(yè)的學生，在教材選擇傾向于反向思維，選擇按照傳感器用途進行分類講解的教材，避免理論的再輸入和累積，以易于理解和熟悉的方式引入傳感器，根據(jù)社會應用尋求技術創(chuàng)新，再追根溯源，探尋和掌握科學理論，將STS有效結合。選擇用途分類的教材有利于提高學生的學習興趣，避免理論知識講解的枯燥與重復。值得提出的是同一用途的傳感器，常涉及多個物理理論，比如力敏傳感器，涉及電容、電阻、諧振等，這樣就要求合理安排課程時間，避免一刀切。電子科技大學采用用途分類教材，進行教學實踐，并取得良好的教學效果。由此可見，適合的教材和因材施教的教學模式是決定理論教學能否取得成功的重要因素。

2.2充分利用網(wǎng)絡資源

隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳感器發(fā)展迅速，日新月異，這就要求我們在教學中將傳感器的發(fā)展趨勢和各類新型傳感器傳遞給學生，提高學生的認知能力。同時鼓勵學生利用無線網(wǎng)絡和智能手機查閱資料，提高檢索信息的能力，拓展視野。以往的教學模式主要以教師為主，學生為輔，多為學生被動接受知識。在傳感器原理與技術理論教學中，采用翻轉課堂的教學模式。通過不同用途傳感器劃分學習小組，組內學習任務合理安排，責任劃分，以小組為單位實現(xiàn)課堂教學。充分調動學生的學習積極性和主動性，給予學生肯定。教師的主要任務是指導和引導學生，最終目的是學生獲取知識，提高專業(yè)技能，成為具有思考能力和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才。

2.3反向輸入教學，理論和實踐相結合

在應用物理專業(yè)背景下開展“傳感器原理與技術”理論教學，需要充分結合學生的理論背景，采用反向輸入教學模式。針對已經(jīng)實現(xiàn)的傳感器鼓勵學生自主探索其依據(jù)的科學原理和物理理論。在學生理解理論的基礎上，鼓勵學生進行科研開發(fā)和技術探索，結合專業(yè)實驗室進行研究工作，形成“產(chǎn)品—理論—產(chǎn)品”的學習模式，不僅讓學生了解傳感器背后的原理，更是讓學生對傳感器技術有深一步的理解，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力提供平臺。以力敏傳感器為例，我們通過生活中非常普遍的超市稱重秤引入，鼓勵學生探尋其科學原理;進而引出其電阻應變片的物理機理，通過學生掌握理論的基礎上，鼓勵學生自主思考制作基于此原理的傳感器。經(jīng)過一定的教學實踐，通過合理安排教學計劃及教學內容，采用反向輸入的教學模式，充分調動了學生的學習積極性，取得良好的教學成果。在后期的教學中將進一步對教學模式進行探索，更有效實現(xiàn)具有扎實理論基礎，良好創(chuàng)新思維的人才培養(yǎng)。

3結束語

本文章通過對“傳感器原理與技術”理論教學較全面的研究，根據(jù)應用物理專業(yè)的學習背景，設計理論教學方案。通過合理選擇教材，充分利用網(wǎng)絡資源，采用翻轉課堂和反向輸入的教學模式，力求實現(xiàn)理論和實踐相結合的教學。鍛煉學生的理論理解能力和動手能力，提高學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生團隊合作意識，增強學生學習積極性，實現(xiàn)學有所獲，進而培養(yǎng)全面發(fā)展的復合型人才。

作者簡介：殷月紅（1979-），女，山東聊城人，博士，講師，主要從事熒光納米材料及應用研究。

參考文獻

[1] 郭紅英.“傳感器與檢測技術”實驗教學改革探索[J].當代教育實踐與教學研究，2016（11）：160.

[2] 汪文明.綜合傳感器實驗教學內容設計探討[J].物理與工程，2008，18（06）：30-33.