探索高校傳感器與檢測技術(shù)教學(xué)改革

敖邦乾+熊飛嶠

[摘 要]傳感器就像人體的“電五官”，不斷地與外界進(jìn)行信息的交換，同時(shí)也成為人們認(rèn)識自然、改造自然的有力工具。傳統(tǒng)的教學(xué)方式會讓學(xué)生感覺內(nèi)容很枯燥，知識點(diǎn)很亂，這種教學(xué)模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前教育的發(fā)展以及社會的需求。為了提高教學(xué)水平，保證教學(xué)質(zhì)量，對課程教學(xué)進(jìn)行改革是有必要的。傳感器的教學(xué)改革需要理論教學(xué)與實(shí)例相結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容模塊化，教學(xué)方式微課程化。

[關(guān)鍵詞]傳感器；檢測技術(shù)；微課程

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）08-0177-02

對于進(jìn)入信息時(shí)代的今天，人類的一切活動都離不開有用信息的獲取以及必要信息的轉(zhuǎn)換，這其中，傳感器的作用至關(guān)重要?！皼]有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)”也說明了傳感器的不可或缺。[1]未來科學(xué)的發(fā)展，關(guān)鍵在于高精度新型傳感器的研究發(fā)現(xiàn)。[2]其中，高校對傳感器的普及起到了至關(guān)重要的作用，很多工科高校都開設(shè)了有關(guān)課程。傳感器與檢測技術(shù)課程是電氣工程及其自動化、機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動化等專業(yè)的必修課。但是，傳感器與檢測技術(shù)課程的專業(yè)實(shí)踐性很強(qiáng)，傳統(tǒng)教學(xué)通過各類傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、測量電路和應(yīng)用等順序來對傳感器測量系統(tǒng)的基本知識進(jìn)行介紹的方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前形勢。

一、傳統(tǒng)的教學(xué)特點(diǎn)

（一）教學(xué)內(nèi)容多、涉及范圍廣

傳感器與檢測技術(shù)這門課程的內(nèi)容很多，涉及現(xiàn)在人們生活中所使用或遇到的很多傳感器，按照轉(zhuǎn)換原理來分類，有光電傳感器、壓電傳感器、熱電傳感器、磁電傳感器等常用的傳感器，也有核輻射傳感器、光纖傳感器等特殊使用場合的傳感器，它集成了物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電子學(xué)、力學(xué)等知識，綜合性很強(qiáng)，屬于多學(xué)科滲透的一門課程。[3]要能熟練的完成傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，必須要有很強(qiáng)的理論功底。傳感器與檢測技術(shù)的教學(xué)都是先學(xué)習(xí)各種傳感器的原理，然后基于此講解后續(xù)的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用以及可能遇到的問題。

（二）驗(yàn)證性多、實(shí)踐性差

傳感器發(fā)展到現(xiàn)今，很多技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒炝?，但是在學(xué)校里面學(xué)習(xí)的理論知識，根本不足以設(shè)計(jì)傳感器，很多學(xué)生由于在學(xué)校主要學(xué)習(xí)了傳感器的理論，導(dǎo)致學(xué)了傳感器而不認(rèn)識傳感器，更不用說傳感器的選擇以及使用了。[4]這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的傳感器教學(xué)以理論為主、實(shí)驗(yàn)為輔，而且即使做實(shí)驗(yàn)，主要也是做傳感器參數(shù)的測試，演示性和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)偏多，基本上沒有功能性、綜合性的實(shí)驗(yàn)，而且現(xiàn)在的高校，基本上都是使用實(shí)驗(yàn)箱，檢測部分設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)的模塊，轉(zhuǎn)換及后續(xù)電路部分就設(shè)計(jì)成一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生只要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理自己連線就可以完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)不涉及或者較少涉及傳感器在實(shí)際應(yīng)用中較常見的溫度漂移、放大失真等問題，這樣往往無法提高學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力與綜合能力。

（三）考勤制度死板、考核方式落后

傳統(tǒng)的傳感器與檢測技術(shù)課程的教學(xué)，都是老師在課堂上填鴨子似的灌輸理論知識，同時(shí)強(qiáng)迫學(xué)生來上課，對考勤查得很嚴(yán)格，學(xué)生都是被動的學(xué)習(xí)。但是很多學(xué)生都是典型的“身在曹營心在漢”、“留住了他的人卻留不住他的心”，即使來教室了也是玩手機(jī)或者睡覺，根本沒有在聽課學(xué)習(xí)。成績的考核也往往在期末用試卷進(jìn)行考試，這種方法只能考查學(xué)生對一些已經(jīng)熟知的傳感器理論知識的背誦掌握情況，根本無法考查學(xué)生的探索、設(shè)計(jì)新型傳感器的能力，同時(shí)分?jǐn)?shù)也完全不能顯示一個(gè)學(xué)生能力的強(qiáng)弱，往往是能突擊背誦的學(xué)生成績分?jǐn)?shù)較高，而這些學(xué)生，也許連一些常見的傳感器都不認(rèn)識，更不用說設(shè)計(jì)以及探索新型的傳感器了。這樣的考核制度完全阻礙了學(xué)生個(gè)性化的發(fā)展，對學(xué)生的積極性也是個(gè)很大的打擊。

二、傳感器與檢測技術(shù)課程的教學(xué)改革

（一）理論教學(xué)與實(shí)例相結(jié)合

傳統(tǒng)的傳感器與檢測技術(shù)課程教學(xué)通常采用先講傳感器“原理”，其次講傳感器“結(jié)構(gòu)”，最后講傳感器“應(yīng)用”的平鋪直敘的模式。對于傳感器這個(gè)大家庭而言，這種枯燥的理論講解很容易引起學(xué)生的反感，即使能對其中一種比較感興趣，但是也難長久，很快就會心生厭倦。為了提高理論教學(xué)的教學(xué)效果，必須進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革。傳感器技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)際生活中的應(yīng)用中得到了很大的體現(xiàn)，講課時(shí)可以先從應(yīng)用實(shí)例展開，即先講傳感器應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后通過設(shè)疑、討論等方式，來使學(xué)生帶著疑問對傳感器的測量電路、結(jié)構(gòu)和原理來反著學(xué)習(xí)，最終達(dá)到融會貫通、水到渠成的效果。[5]比如學(xué)習(xí)壓電傳感器，針對于學(xué)生都喜歡吃火鍋的情況，老師可以重點(diǎn)分析其中的點(diǎn)火裝置，壓電陶瓷如何產(chǎn)生電荷，然后通過導(dǎo)線引出去以后尖端放電來起到點(diǎn)火的作用；比如講到熱敏電阻，可以給學(xué)生仔細(xì)的分析一下電機(jī)、變壓器等過熱保護(hù)的電路，看其中的熱敏電阻在不同溫度下的作用。通過這些簡單的實(shí)例分析，學(xué)生會產(chǎn)生很大的興趣，會嘗試去做一些新的研究與開發(fā)。

（二）教學(xué)內(nèi)容模塊化

當(dāng)前的傳感器，不管是在數(shù)量上，還是在功能、質(zhì)量上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會多方面的發(fā)展，人們在不停的尋求傳感器技術(shù)發(fā)展的新方法或者新技術(shù)，未來的傳感器，在精度及靈敏度方面都將非常高，因此開發(fā)新型傳感器是未來傳感器技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。而且，為了能滿足更多的要求，傳感器將會高度集成化以及多功能化。因此，在傳感器與檢測技術(shù)教授內(nèi)容的選擇上，必須要能跟上時(shí)代，必須涉及適合當(dāng)前社會需求的傳感器?？梢园褌鞲衅鲀?nèi)容分成幾個(gè)模塊，如溫度傳感器模塊、壓力傳感器模塊、光電傳感器模塊等，學(xué)生可以選擇自己喜歡的某一個(gè)模塊，然后進(jìn)行相關(guān)資料的查閱及研究設(shè)計(jì)工作，不用全部都學(xué)習(xí)，對其中一個(gè)模塊熟悉了，其他的模塊用類似的方法分析設(shè)計(jì)。老師可以重點(diǎn)分析各個(gè)模塊的具體應(yīng)用。

（三）教學(xué)方式微課程化

據(jù)科學(xué)研究，課堂上的45分鐘，學(xué)生能集中精力聽課的時(shí)間不超過15分鐘，剩下的半個(gè)小時(shí)，學(xué)生根本無法把注意力集中于一點(diǎn)，這個(gè)時(shí)候如果再繼續(xù)講解理論知識，只會讓學(xué)生心生厭倦?？砂褌鞲衅鞣殖蓭状箢悾寣W(xué)生選擇自己喜歡的一類傳感器，然后分開討論研究，老師也可以把時(shí)間錯(cuò)開，給每個(gè)組一些必要的指導(dǎo)和幫助。

（四）考核方式多元化

傳感器與檢測技術(shù)課程是很多其他理論學(xué)科的結(jié)合，它的綜合性很強(qiáng)，對它的學(xué)習(xí)需要扎實(shí)的理論功底，大部分學(xué)生完全無法學(xué)懂，并不適合傳統(tǒng)的試卷考核方式，因此適當(dāng)改革考核方式是很有必要的。項(xiàng)目考核法就是在教學(xué)中給出幾個(gè)日常生活中常用的傳感器應(yīng)用實(shí)例，要求學(xué)生完成與此有關(guān)的考核項(xiàng)目。此方法是學(xué)生自己鉆研和探索的過程，做完項(xiàng)目后及時(shí)總結(jié)，找出不足點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)理論知識到實(shí)踐技能的遷移。而大作業(yè)法就是設(shè)計(jì)一些傳感器和控制系統(tǒng)綜合應(yīng)用的作業(yè)，考查學(xué)生傳感器與檢測技術(shù)同計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動控制原理、單片機(jī)等相關(guān)專業(yè)課程的結(jié)合能力。任何一門學(xué)科的學(xué)習(xí)，都是為了能學(xué)有所用，傳感器與檢測技術(shù)更不例外，因此，能設(shè)計(jì)、應(yīng)用傳感器為學(xué)習(xí)最終目的，老師可以讓學(xué)生選擇自己喜歡的傳感器類型，提供必要的硬件，讓學(xué)生完成最終的傳感器產(chǎn)品。

三、單片機(jī)教學(xué)改革后的效果

在采取了教學(xué)理論與生活實(shí)例相結(jié)合、教學(xué)內(nèi)容模塊化、教學(xué)方式微課程化、考核方式多元化等一系列措施以后，學(xué)生學(xué)習(xí)的效果顯著提高，主觀能動性大大增強(qiáng)，自己可以設(shè)計(jì)多種產(chǎn)品，也知道如何從千萬種傳感器中選擇自己需要的，真正能做到學(xué)有所用。在參加的最近兩屆大學(xué)生電子競賽中，在超聲波測距、紅外避障等控制方面，學(xué)生能靈活的應(yīng)用所用的傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)。有很多學(xué)生把自己的一些生活中的想法，也通過傳感器來實(shí)現(xiàn)了更加智能化的控制。這些都表明，改革后的傳感器與檢測技術(shù)教學(xué)取得了明顯的效果。

[ 注 釋 ]

[1] 張小奇.傳感器課程教學(xué)改革研究[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（10）：43-44.

[2] 潘言全.傳感器教學(xué)改革的探討[J].科技信息，2007（4）：180-181.

[3] 耿大勇，李亮之，王俊生.面向21世紀(jì)電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2008（5）：24-25.

[4] 郭興旺，王慶文.檢測技術(shù)自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004（3）：29-30.

[5] 梁秀英.構(gòu)建機(jī)電工程類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2007（10）：29-30.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]