學(xué)研教協(xié)同在傳感技術(shù)及應(yīng)用課程中的應(yīng)用

侯向鋒,周兆豐,司佑全,魯池梅,王鳳琴

(湖北師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院， 湖北 黃石 435002)

學(xué)研教協(xié)同在傳感技術(shù)及應(yīng)用課程中的應(yīng)用

侯向鋒,周兆豐,司佑全,魯池梅,王鳳琴

(湖北師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院， 湖北 黃石 435002)

首先簡要介紹學(xué)研教協(xié)同理念以及傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的教學(xué)現(xiàn)狀，然后詳細(xì)說明學(xué)研教協(xié)同理念在傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課外活動(dòng)中的應(yīng)用，最后實(shí)踐證明學(xué)研教協(xié)同理念的貫徹，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，解決了教師教學(xué)與科研之間的矛盾。

學(xué)研教協(xié)同;傳感技術(shù)及應(yīng)用;創(chuàng)新能力;實(shí)踐能力

0 前言

從現(xiàn)代大學(xué)的理念來看，高校的教學(xué)與科研是統(tǒng)一的。教學(xué)和科研是高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才過程的兩個(gè)方面，教學(xué)和科研互相促進(jìn)，哪一個(gè)方面的作用都不可忽視[1]。盡管從理論上講教學(xué)與科研是協(xié)調(diào)的、相互促進(jìn)的，但在實(shí)踐中矛盾多于協(xié)調(diào)。此外，高等教育教學(xué)中還存在教與學(xué)主體錯(cuò)位、理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題[2]。因此，在教學(xué)質(zhì)量工程和教學(xué)改革建設(shè)中，如何處理好教與學(xué)、教學(xué)與科研以及理論與實(shí)踐的相互關(guān)系，便成為高等教育教學(xué)改革的一個(gè)難題[3]。

傳感技術(shù)及應(yīng)用課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、光電信息工程、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課。通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用傳感技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)解決生產(chǎn)實(shí)際中信息采集與處理問題的能力，為工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)奠定基礎(chǔ)。傳感技術(shù)是集光、機(jī)、電、磁、熱、力等知識(shí)于一體的實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，涉及信息獲取、信息變換、信息處理等各個(gè)過程，且特別重視新材料、新效應(yīng)的開發(fā)。因此，傳感技術(shù)及應(yīng)用課程信息量較大，涉及范圍較廣。該課程各章節(jié)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，缺乏連續(xù)性和系統(tǒng)性?？倢W(xué)時(shí)比較少，理論課時(shí)相對(duì)較多，有限的實(shí)驗(yàn)課也主要是上些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。這讓學(xué)生感覺知識(shí)點(diǎn)多且分散，感覺內(nèi)容枯燥、難學(xué)，沒有興趣。雖然在理論課上，常見傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、應(yīng)用、基本測(cè)量電路和使用注意事項(xiàng)都講，但是實(shí)際使用時(shí)，學(xué)生卻無從下手，不知道如何選用傳感器，或者不知道如何設(shè)計(jì)測(cè)量電路。教師因?yàn)榭蒲袎毫蛘咭驗(yàn)榻虒W(xué)上得不到學(xué)生認(rèn)可，教學(xué)積極性難以提高。傳感技術(shù)及應(yīng)用的教學(xué)也擺脫不了教與學(xué)主體錯(cuò)位、理論與實(shí)踐脫節(jié)、教學(xué)和科研的矛盾。通過長期對(duì)該課程的教學(xué)改革與積累，在傳感技術(shù)及應(yīng)用的教學(xué)中引入學(xué)研教協(xié)同的教育理念，糾正教與學(xué)主體的錯(cuò)位、理論與實(shí)踐的脫節(jié)，為教師尋找解決教學(xué)與科研矛盾的方法，為學(xué)生找到提高創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的途徑。

1 學(xué)研教協(xié)同理念

19世紀(jì)以前，大學(xué)的主要職責(zé)是教學(xué)即傳授知識(shí)。19世紀(jì)初，德國教育家洪堡在創(chuàng)辦柏林大學(xué)時(shí)鮮明地提出了“教學(xué)與科研統(tǒng)一”的重要原則。“教學(xué)與科研統(tǒng)一”的理念催生了美國研究型大學(xué)的誕生。研究型大學(xué)的成功之處就在于它將教學(xué)與科研緊密結(jié)合，其科研是原創(chuàng)性科研，教學(xué)是研究式教學(xué)，通過高水平的教學(xué)與科研培養(yǎng)高水平的創(chuàng)造型人才。大學(xué)承擔(dān)高層次研究項(xiàng)目，提升了大學(xué)自身的學(xué)術(shù)水平，使人才培養(yǎng)和科學(xué)研究很好地結(jié)合起來并處于相互促進(jìn)的良性循環(huán)之中。

學(xué)研教協(xié)同是一種新型的現(xiàn)代大學(xué)理念[4]，與“教學(xué)與科研統(tǒng)一”原則一脈相承，且又融入了新的內(nèi)容。學(xué)研教協(xié)同是指學(xué)生的“學(xué)”、教師的“研”與“教”協(xié)調(diào)統(tǒng)一、緊密結(jié)合、相互促進(jìn)。學(xué)研教協(xié)同，強(qiáng)調(diào)大學(xué)教育中教學(xué)與科研統(tǒng)一以及教與學(xué)互動(dòng)。學(xué)生參加科研是教學(xué)與科研統(tǒng)一的條件，教師和學(xué)生都參與科學(xué)研究是教與學(xué)互動(dòng)的紐帶。

學(xué)研教協(xié)同可以有效解決目前高等教育中教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”之間的矛盾以及教師的“教學(xué)”與“科研”之間的矛盾。它適用于高等教育中的各科教學(xué)，所以本文把學(xué)研教協(xié)同理念引入到傳感技術(shù)及應(yīng)用課程中。

2 學(xué)研教協(xié)同在傳感技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)中的應(yīng)用

近幾年，我們把學(xué)研教協(xié)同原則應(yīng)用到傳感技術(shù)及應(yīng)用的教學(xué)中。

2.1理論教學(xué)

傳統(tǒng)的傳感技術(shù)及應(yīng)用課程理論教學(xué)中，其教學(xué)內(nèi)容側(cè)重各種傳感器原理和測(cè)量處理電路的講解，其教學(xué)方法主要以講解為主，同時(shí)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容開設(shè)少量驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這種先抽象后具體的教學(xué)方式違背了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，因?yàn)閷W(xué)生首先接觸到的是傳感器測(cè)量原理，見不到具體傳感器，缺乏直觀認(rèn)識(shí)，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生當(dāng)然也就不認(rèn)可教師的教學(xué)，對(duì)教師的評(píng)價(jià)不好；教師上課情緒也會(huì)受到負(fù)面影響，再加上科研工作的壓力，進(jìn)而進(jìn)入惡性循環(huán)。

把學(xué)研教協(xié)同原則運(yùn)用到傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的理論教學(xué)中，教師嘗試把自己的科研項(xiàng)目或科研成果以一種恰當(dāng)?shù)男问揭胝n堂。比如在講熱電式傳感器這一章時(shí)，教師會(huì)把熱電阻傳感器Pt100及Cu50、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC、K型熱電偶、集成溫度傳感器AD590及DS18B20帶入理論課堂。首先讓學(xué)生對(duì)熱電式傳感器有一個(gè)直觀認(rèn)識(shí)，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣一下就被調(diào)動(dòng)起來。教師趁著學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，再引導(dǎo)他們思考這六個(gè)傳感器是不是每一個(gè)都可以用來完成科研項(xiàng)目“數(shù)字體溫表”。這時(shí)候的教室里，教師不需要組織課堂紀(jì)律，學(xué)生們都正在根據(jù)自己的已有知識(shí)認(rèn)真地思考問題。此時(shí)，教師只需要帶著學(xué)生一起分析“數(shù)字體溫表”這個(gè)項(xiàng)目中關(guān)于傳感器的技術(shù)指標(biāo)——測(cè)量范圍在35℃～42℃；測(cè)量精度±1℃.關(guān)于該項(xiàng)目的其它技術(shù)指標(biāo)比如體積、功耗等暫且不考慮。這樣，很快學(xué)生就會(huì)有自己的答案?！靶枰肋@幾個(gè)溫度傳感器的量程?！薄皯?yīng)該不行，要考慮精度。”然后，教師帶著學(xué)生學(xué)習(xí)以這六個(gè)傳感器為代表的每一類傳感器。學(xué)生在教師教授的過程中，自然會(huì)注意區(qū)分各類傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合、各類典型傳感器的測(cè)量范圍、測(cè)量精度、測(cè)量電路等等。等學(xué)完了這一章，教師再帶著學(xué)生來分析“數(shù)字體溫計(jì)”這個(gè)項(xiàng)目，再來選擇傳感器。此時(shí)，再把體積、功耗、成本等技術(shù)指標(biāo)也提出來，以便于讓學(xué)生把學(xué)過的電子技術(shù)、單片機(jī)等課程的知識(shí)和傳感技器的知識(shí)融合在一起。

這種遵循了學(xué)研教協(xié)同原則的課堂教學(xué)，教師的科研項(xiàng)目補(bǔ)充了課堂教學(xué)素材，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，開闊了學(xué)生的視野，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。這樣的課堂教學(xué)，學(xué)生既能掌握傳感器的基本原理，又能了解傳感技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，還深刻體會(huì)到課堂理論知識(shí)與生活實(shí)際的緊密關(guān)系。此外，學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)很高。這樣的課堂教學(xué)，教師把自己的教學(xué)與科研緊密的結(jié)合起來，不再因?yàn)榭蒲卸渎淞私虒W(xué)。教師也因?yàn)閷W(xué)生的認(rèn)可，教學(xué)積極性有了很大的提高。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)

現(xiàn)在各大、中專院校的傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的實(shí)驗(yàn)室多采用CSY2000系列傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)集成度高，僅適于開設(shè)一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生不需要搭電路，因?yàn)樗械目刂齐娐?、測(cè)量電路分別集成在主控箱和測(cè)量模板中。

把學(xué)研教協(xié)同原則運(yùn)用到傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在原有基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教師逐漸增設(shè)了以科研項(xiàng)目、科研成果為背景的綜合實(shí)驗(yàn)。增開的綜合實(shí)驗(yàn)有數(shù)字體溫表、自行車測(cè)速儀、糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)、倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、冰箱的無極調(diào)溫、自動(dòng)點(diǎn)熄路燈裝置、實(shí)驗(yàn)室紅外報(bào)警系統(tǒng)、停車場(chǎng)車位檢測(cè)系統(tǒng)、家畜自動(dòng)喂養(yǎng)機(jī)器人等等。這樣，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力和興趣，自由組隊(duì)，選做綜合實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在完成綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)，從傳感器的選取、測(cè)量電路的設(shè)計(jì)一直到電路板的焊接、調(diào)試等都需要自己完成。在完成綜合實(shí)驗(yàn)的過程中，小組成員要分工合作，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。雖然花的時(shí)間多，但是學(xué)生收獲也很大，他們不僅意識(shí)到傳感技術(shù)及應(yīng)用的理論知識(shí)的重要性，而且鞏固了相應(yīng)的理論知識(shí)。

這種遵循了學(xué)研教協(xié)同原則的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師的科研項(xiàng)目豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，有效地提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生既能鞏固傳感器的基本原理，又能認(rèn)識(shí)到傳感技術(shù)在日常生活重要性，還培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神。做了實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生更能意識(shí)到傳感技術(shù)及應(yīng)用理論知識(shí)的重要性，又反過來促進(jìn)學(xué)習(xí)理論知識(shí)的動(dòng)力。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師不用做重復(fù)沒有意義的實(shí)驗(yàn)器材的管理，而是很有挑戰(zhàn)性的指導(dǎo)學(xué)生做自己科研項(xiàng)目或其中的一小部分，工作熱情高漲。

2.3課外教學(xué)

鑒于傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的課時(shí)有限，教師還會(huì)利用課外時(shí)間，指導(dǎo)感興趣的學(xué)生參與到教師的科研項(xiàng)目中，比如冰箱的無極調(diào)溫、停車場(chǎng)車位檢測(cè)系統(tǒng)等項(xiàng)目。這樣，學(xué)生就能真正從完成整個(gè)系統(tǒng)的角度去選擇傳感器及其它器件，把課堂所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來。參與教師的科研項(xiàng)目對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)，教師還指導(dǎo)學(xué)生書寫科技論文，對(duì)自己完成的科研工作做總結(jié)，其中“基于熱敏電阻的數(shù)字體溫計(jì)”[5]就是學(xué)生公開發(fā)表的論文。此外，學(xué)生有了參與科研項(xiàng)目的經(jīng)歷，再參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等就有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，其中大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的作品“盲人導(dǎo)航眼鏡”獲得省級(jí)三等獎(jiǎng)，被多家媒體報(bào)道。學(xué)生的參與，也給教師完成科研項(xiàng)目帶來了新的思路和方法。

教師還鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng)本科生科研項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目，讓學(xué)生自己做主，提出新想法和新項(xiàng)目，在充分掌握傳感技術(shù)及應(yīng)用課程內(nèi)容的同時(shí)，提升創(chuàng)新能力。這樣，傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的教學(xué)就不僅僅是知識(shí)的傳授，更重要的是對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，其中省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“家畜喂養(yǎng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”獲批，“無線溫度采集系統(tǒng)”等多項(xiàng)本科生科研項(xiàng)目獲批，“自行車測(cè)速儀”等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目獲批。申請(qǐng)了項(xiàng)目的學(xué)生都深切地感覺到，遵循學(xué)研教協(xié)同原則的傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的教學(xué)讓他們受益匪淺。

此外，教師與社會(huì)的科技合作還為學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐開拓了場(chǎng)所，比如我院多名學(xué)生到黃石科威自控有限公司實(shí)習(xí)或工作。

3 結(jié)論

在傳感技術(shù)及應(yīng)用課程中貫徹學(xué)研教協(xié)同的原則，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的教學(xué)目的，實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與科研的促進(jìn)。學(xué)生自主學(xué)習(xí)傳感技術(shù)及應(yīng)用課程的熱情加強(qiáng)，實(shí)踐創(chuàng)新能力得到普遍提高，申請(qǐng)各種項(xiàng)目的人數(shù)顯著增加，部分學(xué)生還具備了書寫科技論文的能力，并對(duì)教師的教學(xué)充分認(rèn)可。通過把學(xué)研教協(xié)同原則融入傳感技術(shù)及應(yīng)用課程，教師找到了教學(xué)和科研的結(jié)合點(diǎn)，不僅教師圓滿的完成了科研項(xiàng)目，在教學(xué)上也取得了顯著的成績?？傊?，通過對(duì)在傳感技術(shù)及應(yīng)用課程中貫徹學(xué)研教協(xié)同的原則，有效提高了教學(xué)質(zhì)量，有效增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，有效解決了教師教學(xué)與科研的矛盾。鑒于學(xué)研教協(xié)同原則在傳感技術(shù)及應(yīng)用課程中的成功應(yīng)用，本文認(rèn)為學(xué)研教協(xié)同原則值得在其他學(xué)科的教學(xué)中推廣。

[1]楊德廣,謝安邦.高等教育學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]張成霞.計(jì)算機(jī)應(yīng)用類項(xiàng)目化教學(xué)模式的行動(dòng)研究[D].南京：南京師范大學(xué),2008.

[3]汪 鋒.構(gòu)建研究型大學(xué)的教學(xué)科研互動(dòng)機(jī)制[J].中國高等教育,2011，(06):61～62.

[4]汪 芳,吳肖麗.學(xué)研教協(xié)同教學(xué)組織方式創(chuàng)新研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2013,(09):132～133.

[5]涂艷華,張小滿.基于熱敏電阻的數(shù)字體溫計(jì)[J].電子測(cè)試,2013,(15):63～64.

Applicationoflearning-research-teachingsynergyinsensortechniqueandapplicationcourse

HOU Xiang-feng,ZHOU Zhao-feng,SI You-quan, LU Chi-mei,WANG Feng-qin

(College of Physics and Electronic Science,Hubei Normal University,Huangshi 435002,China)

The concept of learning-research-teaching synergy and the status of sensor technique and application are briefly introduced. And then it is described in detail that the application of learning-research-teaching synergy in the theory teaching, experimental teaching and extracurricular activities of sensor technique and application course. Finally, practice proves that the learning-research-teaching synergy improves the learning interest, innovation and practical ability of students. Furthermore, the contradiction between teaching and research of teachers is solved.

learning-research-teaching synergy; sensor technique and application; innovative ability; practical ability

2013—12—23

侯向鋒( 1980— )，女，碩士，講師，主要從事信號(hào)獲取與處理、模式識(shí)別、虛擬儀器方面的教學(xué)與研究工作.

G642.0

A

1009-2714(2014)03- 0092- 04

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.03.021

基金支持：湖北師范學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目(ZD201220、XJ201324、XJ201305)、湖北省教學(xué)研究項(xiàng)目(2010355)的資助。