傳感器實踐教學(xué)創(chuàng)新體系的研究與實踐

摘 要：實驗教學(xué)不但能加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的認(rèn)識，而且它在培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識等方面具有十分重要的作用。實驗教學(xué)是理論聯(lián)系實際的重要一環(huán)，是課程教學(xué)的重要組成部分。針對目前《傳感器與檢測技術(shù)》課程的實驗教學(xué)模式單一的問題，本文提出“以傳統(tǒng)教學(xué)實驗為基礎(chǔ)，綜合性教學(xué)實驗為加強(qiáng)，課外科技實踐為補(bǔ)充”的多模式結(jié)合的實驗教學(xué)方式，對如何更好地完成該課程的教學(xué)的預(yù)期目的進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué) 傳感器 教學(xué)改革

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）01（a）-0045-02

實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、綜合技術(shù)應(yīng)用、創(chuàng)新意識和能力等的重要環(huán)節(jié)和途徑?！秱鞲衅髋c檢測技術(shù)》[1～2]是一門實踐性很強(qiáng)的課程，對這門課來說，實驗教學(xué)更是理論聯(lián)系實際的重要一環(huán)[3]。通過長期的教學(xué)實踐，我們認(rèn)識到要讓學(xué)生學(xué)好這門課程，除了加強(qiáng)理論教學(xué)內(nèi)容外，實踐教學(xué)對幫助學(xué)生深入理解與掌握本學(xué)科具有不可替代的重要作用。加強(qiáng)實踐教學(xué)不但提高學(xué)生的實踐操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，而且進(jìn)一步加深了學(xué)生對所學(xué)理論知識的掌握，從而達(dá)到該學(xué)科預(yù)期的實踐效果。

注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和獨立設(shè)計能力，可提高學(xué)生參與實驗的積極性和主動性，本文提出了“以傳統(tǒng)教學(xué)實驗為基礎(chǔ)，綜合性教學(xué)實驗為加強(qiáng)，課外科技實踐為補(bǔ)充”的多模式結(jié)合的實驗教學(xué)方式，并對每種模式的實驗教學(xué)方法如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了分析與探討。

1 傳感器課程實驗的基本設(shè)計思想

在現(xiàn)代測控技術(shù)中，傳感器技術(shù)是一項重要技術(shù)?！秱鞲衅髋c檢測技術(shù)》課程中對不同類型傳感器的工作原理、測量電路及其應(yīng)用等相關(guān)知識進(jìn)行介紹，是測控技術(shù)與儀器、自動化等專業(yè)比較重要的專業(yè)課程。通過教學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)該課程教學(xué)具有如下特點：第一，教學(xué)內(nèi)容量大，學(xué)生除傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識外，還包括眾多電工參量、機(jī)械參量、熱工參量、成份參量的檢測原理、方法與技術(shù)等內(nèi)容；第二，知識涉及學(xué)科多，教學(xué)中涉及電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、材料、機(jī)械原理和計算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科；第三，內(nèi)容分散性大，各章內(nèi)容之間的聯(lián)系并不甚緊密，并且都涉及多門相關(guān)課程知識及這些知識的綜合應(yīng)用等。這些特點使得學(xué)生開始做實驗時通常感覺思維跟不上、不知道從何學(xué)起的感覺。因此，在實驗教學(xué)的設(shè)計中，僅僅應(yīng)用傳統(tǒng)的單一模式的實驗教學(xué)，會極大影響學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性，且不利于學(xué)生綜合實踐能力的提高。因此，我們對這門課程的實驗教學(xué)設(shè)計采用“以傳統(tǒng)教學(xué)實驗為基礎(chǔ)，綜合性教學(xué)實驗為加強(qiáng)，課外科技實踐為補(bǔ)充”的多模式結(jié)合的方式，即通過傳統(tǒng)的教學(xué)實驗使學(xué)生對各類傳感器的基本工作原理、應(yīng)用進(jìn)行初步的理解；通過綜合性教學(xué)實驗加強(qiáng)學(xué)生對多傳感器、多學(xué)科知識綜合運用的深入理解；通過課外科技實踐進(jìn)一步提高學(xué)生綜合運用及動手能力。實驗教學(xué)設(shè)計思想堅持由基礎(chǔ)性向綜合性，由認(rèn)識性向創(chuàng)新性遞進(jìn)的循序漸進(jìn)培養(yǎng)過程，既保證學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，同時還要使學(xué)生具有實際動手操作、應(yīng)用的能力。

2 多模式實驗教學(xué)方式探討

2.1 傳統(tǒng)教學(xué)實驗為基礎(chǔ)，要求學(xué)生理解基本理論知識

傳統(tǒng)教學(xué)實驗包括“基本型實驗和驗證型實驗”。基本技能型實驗主要是對常規(guī)的儀器、儀表的認(rèn)識及使用。驗證型實驗指通過一些簡單的實驗，如通過教師在講授理論的課堂演示等，來驗證課程中的基本理論，加深對相關(guān)理論的理解和認(rèn)識。實驗內(nèi)容包括電容式傳感器、霍爾傳感器、溫度傳感器、電阻式傳感器、壓電式傳感器的特性等。

目前的傳統(tǒng)教學(xué)實驗存在著實驗設(shè)備陳舊、實驗手段單一、實驗內(nèi)容設(shè)置不合理等問題，但傳統(tǒng)教學(xué)實驗對于學(xué)生理解本課程的基礎(chǔ)知識，激發(fā)學(xué)生實驗的積極性具有十分重要的作用。我們通過更新實驗設(shè)備，豐富實驗手段，整合實驗內(nèi)容等方法，建立與理論課程相匹配的實驗課程，從而使得傳統(tǒng)教學(xué)實驗不但能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，而且更能激發(fā)了學(xué)生主動實驗的積極性，為后續(xù)實驗教學(xué)打下堅實的基礎(chǔ)。

2.2 綜合性實驗教學(xué)為平臺，培養(yǎng)學(xué)生對多學(xué)科知識綜合理解運用能力

在傳統(tǒng)的《傳感器與檢測技術(shù)》的基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ)上，如何進(jìn)一步提高學(xué)生實踐操作能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，就成為本課程中實驗教學(xué)重要的內(nèi)容。綜合性的實驗教學(xué)以其集驗證性、設(shè)計性為一體的特點已被廣泛提倡。

綜合性實驗包括綜合型實驗和設(shè)計型實驗，是集驗證性、設(shè)計性為一體的實驗，從剖析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型， 到觀察、記錄系統(tǒng)的運行特性，從而用評判一個系統(tǒng)的有關(guān)知識全面地分析、綜合這一系統(tǒng)的各項性能，讓學(xué)生運用所學(xué)的知識和技能進(jìn)行分析、綜合。

在實訓(xùn)的安排上，以培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐能力和創(chuàng)新思維為主要目的，從簡入繁，循序漸進(jìn)，將檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制技術(shù)等課程內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，比如在實驗室建設(shè)中，增加了類似于“DRVI可重構(gòu)傳感及虛擬測試技術(shù)實驗臺”的設(shè)備，該類設(shè)備滿足了“傳感器原理、虛擬儀器、工程測試技術(shù)、測試信號分析、計算機(jī)測控系統(tǒng)”等傳感測試課程群基礎(chǔ)性及綜合設(shè)計性實驗實訓(xùn)需求。

以實驗教學(xué)中“機(jī)器視覺多元檢測實驗”為例，該實驗中應(yīng)用了CCD技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、機(jī)器視覺檢測技術(shù)等，學(xué)生首先可以通過該實驗了解機(jī)器視覺檢測技術(shù)，掌握CCD傳感器工作原理及其應(yīng)用，同時，學(xué)生還可以通過整個系統(tǒng)中傳感器及相關(guān)部件相互間的相互位置對檢測結(jié)果的影響進(jìn)行分析評測。另外，在通過此類綜合性的實驗，學(xué)生不僅了解了與機(jī)器視覺多元檢測技術(shù)相關(guān)的知識，而且加強(qiáng)了對機(jī)械、電機(jī)、控制等相關(guān)知識的綜合理解和應(yīng)用，從而擴(kuò)展了學(xué)生的知識領(lǐng)域，增強(qiáng)了學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。

通過這些綜合型、設(shè)計型實驗不但提高了學(xué)生的獨立操作能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用相關(guān)理論知識分析問題和解決問題的能力，而且同時激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 課外實踐為補(bǔ)充，提高學(xué)生綜合知識運用與實踐能力

在不斷完善實驗教學(xué)基礎(chǔ)上，為學(xué)生提供豐富的課外實踐活動，不但擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的范圍，而且更能增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的實踐應(yīng)用能力。給學(xué)生創(chuàng)造參加各種課外實踐操作的平臺，如科技競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等。在參賽過程中，學(xué)生們分工、協(xié)作、合作、競爭。學(xué)生們通過運用其所學(xué)的理論知識，進(jìn)行多學(xué)科理論知識的綜合，首先要提出相關(guān)問題，然后對所提出的問題進(jìn)行理論分析，最后用科學(xué)的方法來解決實際的問題。在此過程中，教師要作好協(xié)助學(xué)生選擇應(yīng)用背景、探索性較強(qiáng)的課題，協(xié)助指導(dǎo)學(xué)生對其所選擇的課題進(jìn)行分析和引導(dǎo)進(jìn)行相關(guān)工作等，不但要為學(xué)生創(chuàng)造更好的研究氛圍，如指導(dǎo)學(xué)生如何查閱文章、資料收集、調(diào)研分析等；還要邀請相關(guān)領(lǐng)域教師、專家進(jìn)行專題講座，鼓勵學(xué)生更多地交流、學(xué)習(xí)、思考，掌握前沿領(lǐng)域知識。通過做好上述工作，不但使學(xué)生拓展思維，而且更能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。

以學(xué)生參加的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為例。比賽要求選擇“智能小車”為設(shè)計主題，要求學(xué)生設(shè)計一款可自動識別路徑的智能小車。在設(shè)計過程中，學(xué)生可親自動手研發(fā)制造該智能小車，通過發(fā)揮自己的主動創(chuàng)新能力，選擇各種不同的機(jī)械元件等實現(xiàn)自己的設(shè)計。在整個參賽過程中，學(xué)生不但獨立相關(guān)操作，從而鞏固了對書本理論知識的的理解，增強(qiáng)學(xué)生實踐操作能力，拓展其知識范圍，提高其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語

《傳感器與檢測技術(shù)》這門課程所涉及眾多類型學(xué)科、教學(xué)內(nèi)容比較分散、內(nèi)容量大，該課程的實驗教學(xué)是其教學(xué)過程中的重要組成部分，對其教學(xué)效果有著直接的影響。在通過以上對該門課程實踐教學(xué)方式的探索，我們已經(jīng)在教學(xué)過程中取得了一些成績，但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，想要進(jìn)一步的來提高教學(xué)質(zhì)量，在日后的教學(xué)中我們還需要不斷進(jìn)行探索和總結(jié)，為社會培養(yǎng)出更多更優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)

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