獨(dú)立學(xué)院自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)課程改革與實(shí)踐

□宋哲英，劉朝英，宋雪玲

(河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院，河北 石家莊 050018)

《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》涉及的知識(shí)面廣，而且各個(gè)章節(jié)沒有必然的聯(lián)系，更有許多新的知識(shí)點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容有一定的難度，且教材只列出一些結(jié)論性的規(guī)律。再加上三本的學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，而且學(xué)生的實(shí)踐知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)不足，這更加大了這門課程的教學(xué)難度。因此，如何因材施教，正確處理教材，采用靈活多樣的教法以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力成為該課程改革的目的。

一、教學(xué)內(nèi)容的適當(dāng)調(diào)整

有機(jī)整合相關(guān)教材內(nèi)容。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是高等院校檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)及相關(guān)專業(yè)必修的一門重要的基礎(chǔ)課，相關(guān)的教材也很多，但從目前的教材來看，教材內(nèi)容安排主要分兩類：一類以傳感器類別劃分講解測(cè)量原理；另外一類以測(cè)量參數(shù)來劃分講解測(cè)量原理及應(yīng)用情況。雖然分類方式不同，側(cè)重點(diǎn)不盡相同，但內(nèi)容有很多重復(fù)。因此，針對(duì)三本教育的特點(diǎn)，我們將其內(nèi)容整合，打破二者原有界限，突出工程應(yīng)用情況和新型傳感技術(shù)。主要做法是以測(cè)量參數(shù)為主線，提出不同的測(cè)量方法，講述不同傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、主要特性參數(shù)、典型測(cè)量電路，重點(diǎn)介紹傳感器的典型應(yīng)用及注意問題。因?yàn)閷?duì)學(xué)生來說，先有實(shí)際的感性認(rèn)識(shí)做基礎(chǔ)，再進(jìn)一步地去認(rèn)識(shí)它的工作特性、實(shí)際應(yīng)用，這樣有過渡性，也容易為學(xué)生所接受。如果以傳感器類別劃分講解測(cè)量原理，學(xué)生學(xué)得太死，被先導(dǎo)的理論所迷惑，一旦實(shí)際選用傳感器時(shí)就會(huì)茫然不知所措。該課程內(nèi)容整合旨在提高三本學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和應(yīng)用能力，同時(shí)對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和趨勢(shì)有清晰的了解。

課程內(nèi)容的不斷更新。近年來傳感器新知識(shí)、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，一方面，采用新原理開發(fā)新型傳感器、開發(fā)物性型傳感器和仿生傳感器；另一方面，傳感器朝著固態(tài)化、集成化、多功能化、智能化方向發(fā)展。因此，在講課中，我們應(yīng)注意新技術(shù)的介紹和應(yīng)用。比如溫度傳感器，傳統(tǒng)的有熱電偶、熱電阻溫度傳感器，而現(xiàn)在較先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)常常使用集成化的溫度傳感器(如AD590)，另外，便攜式紅外輻射溫度計(jì)可檢測(cè)帶電導(dǎo)體、運(yùn)動(dòng)物體、真空等特殊環(huán)境下的溫度，是新一代非接觸測(cè)溫儀；其它現(xiàn)代新型傳感器，如光纖傳感器、紅外及圖像傳感器等等，這就需要教師多查閱和收集有關(guān)資料，不斷更新、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

二、教學(xué)方法的革新

淡化理論推導(dǎo)，注重應(yīng)用實(shí)例。結(jié)合三本學(xué)生的實(shí)際情況，刪除了大量的繁雜的理論推導(dǎo)，注重傳感器的應(yīng)用實(shí)例與理論進(jìn)行聯(lián)系。實(shí)際授課時(shí)，可結(jié)合實(shí)物進(jìn)行直觀教學(xué)，若受客觀條件的限制，則可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，搜索傳感器的實(shí)物圖片包含在課件里，展示現(xiàn)實(shí)中的傳感器真實(shí)形態(tài)，還可以開發(fā)測(cè)量過程的動(dòng)畫展示給學(xué)生，達(dá)到生動(dòng)、形象和便于講解與學(xué)生理解的目的，使學(xué)生學(xué)起來感興趣，學(xué)得輕松，學(xué)得愿意。

改變單一教學(xué)方式，構(gòu)建主動(dòng)學(xué)習(xí)過程。我國傳統(tǒng)的教學(xué)主要著眼于傳播知識(shí)與技能，老師代替學(xué)生思維，學(xué)生雖然掌握了系統(tǒng)的知識(shí)，正面理解多、逆向質(zhì)疑少，缺乏自己提出問題的思想準(zhǔn)備，實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力卻沒有得到相應(yīng)提高。這也是與世界發(fā)達(dá)國家教育質(zhì)的區(qū)別。新的教學(xué)模式將教學(xué)活動(dòng)的重心放在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力方面。因此，必須改進(jìn)教學(xué)方式，轉(zhuǎn)變單一的、封閉的知識(shí)傳授模式，注重學(xué)生的價(jià)值觀、創(chuàng)造性和實(shí)踐性的發(fā)展，構(gòu)建學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)過程，從而達(dá)到認(rèn)識(shí)問題，解決問題的目的，但這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。不同的課程有不同的特點(diǎn)，一本、二本和三本的學(xué)生特點(diǎn)也不同，因此，構(gòu)建主動(dòng)學(xué)習(xí)過程的方式也是多種多樣的，不能一概而論。

注重知識(shí)的前后貫通與應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握由點(diǎn)擴(kuò)展到面。現(xiàn)在控制系統(tǒng)對(duì)傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和工作條件提出了很高的要求，希望輸出輸入特性呈線性關(guān)系。而目前多數(shù)傳感器輸出特性具有非線性特性，為使傳感器在檢測(cè)過程中靈敏度保持一致，便于分析處理和直接顯示，并提高測(cè)量精度，必須對(duì)非線性進(jìn)行校正，使之線性化。因此，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)非線性補(bǔ)償?shù)姆椒ê鸵饬x的認(rèn)識(shí)，一定要聯(lián)系傳感器靜態(tài)特性中的線性度，對(duì)傳感器的輸入輸出參數(shù)進(jìn)行線性化分析。如可基于選修課程《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》的知識(shí)，采用最小二乘法進(jìn)行非線性擬合，并利用matlab分析擬合結(jié)果，詳細(xì)地講解線性化的作用和優(yōu)點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握由點(diǎn)擴(kuò)展到面，由抽象到具體。

不定期舉辦學(xué)術(shù)交流講座，拓展學(xué)生眼界。根據(jù)學(xué)生畢業(yè)后可能從事的相關(guān)工作的實(shí)際情況，不定期安排學(xué)術(shù)交流講座，聘請(qǐng)企業(yè)、研究所工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師、老師傅與學(xué)生交流，講解工程實(shí)際中可能遇到的問題及處理方法，增加對(duì)工程實(shí)際問題的感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生畢業(yè)后盡快能適應(yīng)新的工作環(huán)境，增強(qiáng)其就業(yè)競爭能力。如在講完流量測(cè)量這一章后，我們邀請(qǐng)了省流量計(jì)量研究所的專家，給學(xué)生作了一場有關(guān)流量儀表在實(shí)際應(yīng)用中的選型與注意事項(xiàng)的報(bào)告，收到了非常好的效果。同時(shí)，專家在講解過程中還現(xiàn)身說法，給學(xué)生以人生啟迪，使其受益匪淺。

三、實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

浙江高聯(lián)的CSY系列傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，為學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際提供了較好的條件。可開設(shè)三十多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)、電感式傳感器實(shí)驗(yàn)、霍爾式傳感器實(shí)驗(yàn)、光纖式傳感器實(shí)驗(yàn)等等。由于傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀是把十來種傳感器、電源、處理電路、顯示儀表集于一體，組成了一個(gè)完整的測(cè)量系統(tǒng)。東西大多是現(xiàn)成的，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)只是機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)步驟，簡單地連幾根線就完事，至于使用的傳感器種類、工作原理、特性等很少過問，這就導(dǎo)致做了實(shí)驗(yàn)，只是有了幾個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)而已，很難真正理解傳感器的特性，達(dá)到與理論結(jié)合的目的。

解決的辦法可以從三方面入手：一是把傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀拆開，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)所用的傳感器、處理電路、顯示電路等等；二是重新購買一些傳感器及電子元器件，讓學(xué)生將這些散件組裝成一個(gè)完整的測(cè)量系統(tǒng)，如利用熱電偶組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，從現(xiàn)場的熱源開始，到測(cè)溫點(diǎn)的選擇，再到傳感器的安裝接線、二次儀表的顯示，使學(xué)生對(duì)溫度檢測(cè)有一個(gè)總體感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)知識(shí)的理解力；三是在依托現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。第三種方法有時(shí)可能會(huì)達(dá)到意想不到的效果。如目前的傳感器特性實(shí)驗(yàn)僅僅是要求學(xué)生測(cè)出傳感器的輸入與輸出特性，計(jì)算其非線性誤差即可。為了促進(jìn)學(xué)生對(duì)非線性補(bǔ)償?shù)睦斫?，增?qiáng)學(xué)生對(duì)傳感器的實(shí)際認(rèn)識(shí)和綜合實(shí)踐能力，因此，可以在這方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)拓展。非線性補(bǔ)償有硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償。硬件補(bǔ)償速度快，但適應(yīng)性較差；軟件補(bǔ)償成本低，適應(yīng)性較廣，是補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展方向。所以，可以讓學(xué)生測(cè)試完傳感器的特性后，選擇不同的方案進(jìn)行非線性補(bǔ)償，這樣實(shí)驗(yàn)類型則由驗(yàn)證型轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)型。當(dāng)然，學(xué)生動(dòng)手操作之前，老師對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、操作步驟進(jìn)行歸納講述，使學(xué)生明白“做什么”、“怎么做”、“為什么這樣做”。實(shí)驗(yàn)完成后按照科研論文的書寫方式，提交報(bào)告。通過這種綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生查找參考資料，拓寬了知識(shí)面，并進(jìn)行許多大膽有益的嘗試，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成、基本特性有了更明確的認(rèn)識(shí)，同時(shí)還能了解自動(dòng)檢測(cè)發(fā)展的前沿技術(shù)。

基于《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》的課程特點(diǎn)和三本學(xué)生的具體情況，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了多方位改革。通過一系列的改革與實(shí)踐，教學(xué)效果、學(xué)生的實(shí)踐能力比以前有明顯提高，為后續(xù)的課程奠定了良好的基礎(chǔ)。但是，針對(duì)三本學(xué)生的特點(diǎn)，如何因材施教，還是一個(gè)長期值得研究的課題。

(課題組負(fù)責(zé)人：宋哲英；成員：劉朝英、宋雪玲、王軍、王春梅。)

參考文獻(xiàn)：

[1]應(yīng)艷杰,錢裕祿.對(duì)提高三本工科院校學(xué)生工程實(shí)踐能力的認(rèn)識(shí)與思考[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,(4).

[2]黃 昆.對(duì)高校自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)課程內(nèi)容體系的認(rèn)識(shí)和探討[J].河北工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,(3).

[3]胡向東.對(duì)“傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)”課程內(nèi)容體系優(yōu)化的思考[J].新西部,2007,(8).

[4]俞云強(qiáng).高職《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》課程的教學(xué)改革[J].機(jī)械職業(yè)教育,2006,(7).