光電工程專業(yè)傳感與檢測原理課程教學(xué)改革探討

李英+唐智勇

摘要：傳感與檢測原理課程是光電工程學(xué)院開設(shè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。針對傳感與檢測原理課程內(nèi)容分散但實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合光電工程學(xué)院教學(xué)與科研的實(shí)際情況，對課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討，主要從體現(xiàn)專業(yè)特色的教學(xué)內(nèi)容、采用現(xiàn)代教學(xué)手段以及實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行分析。這些課程教學(xué)改革的實(shí)施都有助于培養(yǎng)具有從事光電信息工程及現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)研究與工程應(yīng)用，并具有一定創(chuàng)新能力的高級工程技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞：傳感器；教學(xué)方法；教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）16-0118-02

一、引言

光電工程學(xué)院培養(yǎng)以光電信息工程、精密檢測技術(shù)為平臺(tái)，能應(yīng)用傳感技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)和精密機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)研究開發(fā)適應(yīng)于現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展自動(dòng)化和智能化工業(yè)檢測系統(tǒng)和成套裝備的專業(yè)人才。而傳感器與檢測技術(shù)是我校光電工程學(xué)院的專業(yè)基礎(chǔ)課，其綜合性很強(qiáng)，涉及到機(jī)械、電子、控制、光學(xué)、電磁學(xué)等方面的知識(shí)，并且與學(xué)生的畢業(yè)論文、課程設(shè)計(jì)、科研實(shí)踐等環(huán)節(jié)密切相連。

隨著信息化時(shí)代的到來，傳感與檢測技術(shù)已發(fā)展成為一門完整的學(xué)科。其中傳感器是獲取信息的器件，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程特別是自動(dòng)化生產(chǎn)過程的首要部件和信息技術(shù)的源頭。“現(xiàn)代的科技發(fā)展都離不開傳感器”，傳感技術(shù)在促進(jìn)工業(yè)發(fā)展和現(xiàn)代科技進(jìn)步等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著越來越重要的作用?，F(xiàn)在自動(dòng)化程度越來越高，對傳感器的依賴性也越來越大，因此在光電工程專業(yè)的課程設(shè)置中，傳感與檢測類課程一直是光電工程專業(yè)課程體系中一個(gè)重要組成部分。根據(jù)學(xué)校、學(xué)院專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和技術(shù)要求，如何讓學(xué)生學(xué)好這門課，如何用好這門課的知識(shí)，是我們一直在思考的問題。但是目前課程學(xué)習(xí)中學(xué)生的積極性都有待提高，因而很有必要針對我院實(shí)際情況對此課程進(jìn)行一定的改革。

二、教材的選用以及教學(xué)內(nèi)容的局部調(diào)整

教材的選擇應(yīng)符合我院專業(yè)培養(yǎng)的要求并且應(yīng)具有光電工程的專業(yè)特色，針對后續(xù)專業(yè)課程如“光電檢測技術(shù)”、“光學(xué)測量”、“自動(dòng)控制原理”等要求學(xué)生具備一定的檢測技術(shù)方面的知識(shí)，再加上我院學(xué)生整體上電路方面的知識(shí)相對薄弱的特點(diǎn)，經(jīng)過更換幾次教材，最后我們選定的是自編的《傳感與檢測原理》。

根據(jù)教學(xué)大綱32個(gè)課時(shí)的要求，我們對教學(xué)內(nèi)容做了如下調(diào)整：適當(dāng)控制光電傳感器的學(xué)時(shí)，避免與光電檢測技術(shù)課程重復(fù)的內(nèi)容（如光電導(dǎo)、光生伏特器件等），結(jié)合專業(yè)特色，增加一些新型的傳感器的介紹比如紅外探測器、圖像傳感器、智能傳感器等。一方面使光電學(xué)院的學(xué)生能夠及時(shí)了解當(dāng)下熱門傳感器的發(fā)展動(dòng)態(tài)，其能達(dá)到的性能指標(biāo)，以及一些新型的傳感器的發(fā)展，緊跟時(shí)代發(fā)展，為學(xué)生在以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定一定的檢測技術(shù)方面的基礎(chǔ)，對專業(yè)知識(shí)的完善起到一定的輔助作用。

結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，突出知識(shí)體系的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別是針對光電學(xué)院的學(xué)生以后做畢業(yè)論文或工作中可能會(huì)遇到的傳感器（如光纖傳感器、霍爾傳感器等）做重點(diǎn)詳細(xì)的介紹。

三、教學(xué)方法的改革探索

按照課程大綱的要求，在講授過程中，分別介紹了應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、霍爾式、光纖、CCD、溫度傳感器等一些經(jīng)典傳感器的基本原理、特性、測量電路及其應(yīng)用。各種傳感器章節(jié)相對獨(dú)立，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整講授的順序。傳感器的講授基本遵循從組成結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、等效電路、特性參數(shù)到應(yīng)用這一思路。另外結(jié)合較常見的被測量，教師適當(dāng)?shù)乜偨Y(jié)歸納常用的傳感器的使用要點(diǎn)及其選擇依據(jù)，如都是測量位移的傳感器，應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器或電感式傳感器在使用的時(shí)候區(qū)別在哪；又比如都是做開關(guān)，電容式傳感器和電感式傳感器在原理上是否有區(qū)別，等等。

以前我校的教學(xué)模式是以課堂講授為主，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容開設(shè)少量的驗(yàn)證性試驗(yàn)。這種教學(xué)模式過于注重原理的分析，學(xué)生只是機(jī)械化地記住了傳感器的一些基本概念和工作原理，但是當(dāng)要解決實(shí)際問題時(shí)卻感覺無從下手，缺乏對傳感器的直觀認(rèn)識(shí)，甚至有學(xué)生體會(huì)不到傳感器的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。鑒于此，我們有必要對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行探討，通過教學(xué)方法、教學(xué)模式的改革讓學(xué)生切身感受到將“傳感與檢測技術(shù)”的知識(shí)學(xué)以致用的快樂，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)方法所未能達(dá)到的效果。

1.調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)方法改革的一個(gè)關(guān)鍵問題就是如何吸引學(xué)生的注意力，培養(yǎng)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣。在《傳感器與檢測原理》課程的教學(xué)過程中，我們通過平時(shí)生活中比較常見的現(xiàn)象來引出相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，如通過對吊扇和空調(diào)的對比，舉出溫度傳感器的作用；又如教室里的自動(dòng)感應(yīng)燈、審訊室的監(jiān)聽設(shè)備、家用的電磁爐都是怎樣工作的；又如醫(yī)學(xué)上的進(jìn)步：X照影技術(shù)、內(nèi)窺鏡手術(shù)等如何實(shí)施；機(jī)器人如何識(shí)別周圍環(huán)境；最新研制的無人駕駛汽車怎么實(shí)現(xiàn)在高速路上的行駛；等等。通過分析吊扇和空調(diào)工作原理的區(qū)別，引出傳感器的重要性。這些實(shí)例大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到了學(xué)習(xí)該課程的重要性，為學(xué)生學(xué)習(xí)該課程后續(xù)內(nèi)容作了準(zhǔn)備。

2.充分運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段合理使用教具。傳感與檢測技術(shù)課程的特點(diǎn)是原理多，公式復(fù)雜，推理較多。在傳統(tǒng)以往的教學(xué)中，教師在黑板畫原理圖或組成圖時(shí)，一方面圖形較為復(fù)雜占用很多時(shí)間，另一方面圖形缺乏立體感，無法形象地描述檢測過程，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此在教學(xué)過程中，我們通過運(yùn)用多媒體，讓傳感器參與的控制/檢測系統(tǒng)的過程和結(jié)果比較形象化、立體化，讓學(xué)生對其工作原理有了感性的認(rèn)識(shí)；通過PPT，學(xué)生了解了各種不同類型傳感器的形狀，對傳感器有了比較直觀的印象。多媒體課件的引入充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，使學(xué)生對檢測系統(tǒng)有了比較全面的認(rèn)識(shí)。

3.教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。為加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)并促進(jìn)學(xué)生對課堂知識(shí)的消化吸收，我們設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生自己動(dòng)手接觸各種不同類型傳感器并搭建其相應(yīng)的檢測系統(tǒng)，一方面通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證原理，加強(qiáng)對基本定義的理解，另一方面增強(qiáng)了學(xué)生的測試技能、動(dòng)手能力及實(shí)際問題的分析能力。endprint

4.教學(xué)與科研相結(jié)合。重視教學(xué)和科研的結(jié)合提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并拓展了學(xué)生的知識(shí)面，比如在講霍爾傳感器時(shí)，結(jié)合實(shí)際科研，采用霍爾傳感器來定位，通過實(shí)際檢測系統(tǒng)，對霍爾傳感器的應(yīng)用，包括霍爾元件的電路處理等進(jìn)行介紹說明，加深學(xué)生對霍爾效應(yīng)和對霍爾傳感器工作原理的理解。又比方說，要設(shè)計(jì)一個(gè)測溫系統(tǒng)，我們根據(jù)不同的測量溫度和精度要求會(huì)選用不同的溫度傳感器。又比方結(jié)合我校光學(xué)工程的特色，在他們比較熟悉的光學(xué)類的科研項(xiàng)目中，通過具體的項(xiàng)目介紹各種不同光電類傳感器的選取依據(jù)，包括不同類型的光源的選取。通過傳感與檢測原理知識(shí)在實(shí)際科研中的應(yīng)用，學(xué)生可以更了解傳感與檢測原理課程學(xué)習(xí)的重要性。這種模式使學(xué)生認(rèn)識(shí)到了傳感與檢測技術(shù)在科研中的重要性，并激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

5.教學(xué)與生活、社會(huì)需求相結(jié)合。目前，部分同學(xué)缺乏對課程學(xué)習(xí)的興趣，不了解對本課程學(xué)習(xí)的意思，光學(xué)工程專業(yè)部分同學(xué)甚至認(rèn)為跟他們以后的工作、研究方向沒有關(guān)系，缺乏上課的積極性，不能很好地集中注意力。再加上枯燥理論的學(xué)習(xí)讓他們很難集中精神聽課，因此，在課程的講授中最為重要的就是如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們對本課程的學(xué)習(xí)熱情。在知識(shí)點(diǎn)的講授過程中，根據(jù)專業(yè)方向的不同，要有側(cè)重點(diǎn)，通過一些熱門的話題或他們比較感興趣的話題引出知識(shí)點(diǎn)，如在介紹一種傳感器的時(shí)候，通過列舉一些現(xiàn)實(shí)生活中較常見的現(xiàn)象或者儀器，比如在介紹應(yīng)變式傳感器的時(shí)候，首先向?qū)W生介紹他們較為熟悉的電子秤重計(jì)的工作原理等，在介紹電感式傳感器時(shí)可以先給大家介紹竊聽器、拾音器等他們比較感興趣的設(shè)備和比較感興趣的話題。讓學(xué)生比較直觀地了解不同傳感器的工作原理以及它的應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，傳感器在我們平時(shí)生活中隨處可見，提高其學(xué)習(xí)的積極性。

四、結(jié)語

通過光電工程學(xué)院傳感與檢測原理課程的改革，通過總結(jié)教學(xué)過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的基礎(chǔ)上，不斷探索最為合適的教學(xué)方法，做到因材施教，為光電工程學(xué)院培養(yǎng)具有從事光電信息工程、測控技術(shù)與儀器及現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)研究與工程應(yīng)用，并具有一定創(chuàng)新能力的高級工程技術(shù)人才。

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