《傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)改革

周榮艷，李孟

（南陽(yáng)理工學(xué)院，南陽(yáng)473004）

《傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)改革

周榮艷，李孟

（南陽(yáng)理工學(xué)院，南陽(yáng)473004）

為了滿足應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合人才的需求，針對(duì)《傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程的特點(diǎn)與教學(xué)現(xiàn)狀，分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)、考核方式等多方面入手，對(duì)傳感與檢測(cè)技術(shù)課程進(jìn)行研究和探討。

傳感與檢測(cè)技術(shù)；教學(xué)改革；教學(xué)方法

0 引言

《傳感與檢測(cè)技術(shù)》是物聯(lián)網(wǎng)工程及其相關(guān)專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)目的是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握傳感器的基本特性，各種傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能和實(shí)際應(yīng)用。了解傳感器的發(fā)展動(dòng)向，理解檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)理論。傳感與檢測(cè)技術(shù)課程作為物聯(lián)網(wǎng)工程及其相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)專業(yè)的課程體系中具有的承上啟下的作用,在整個(gè)課程體系設(shè)置中有著極其重要的地位。

而在現(xiàn)有的應(yīng)用型本科院校的《傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)中普遍存在以下一些問(wèn)題：（1）教學(xué)內(nèi)容陳舊，教材現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容滯后于當(dāng)代科技發(fā)展。在教學(xué)過(guò)程中，仍將教學(xué)內(nèi)容拘泥于教材內(nèi)容，不重視對(duì)相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)與學(xué)科前沿的新技術(shù)、新發(fā)展及新應(yīng)用成果進(jìn)行介紹。（2）教學(xué)方法單一。盡管多媒體教學(xué)在課堂中的應(yīng)用日趨廣泛，但大多數(shù)應(yīng)用型本科院校仍以單純的幻燈片講解模式進(jìn)行授課，不注重多種教學(xué)方法的和手段的綜合應(yīng)用。（3）實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱。傳感與監(jiān)測(cè)技術(shù)的課程特點(diǎn)就是實(shí)踐與理論相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的一門課程。在制定教學(xué)大綱時(shí)往往偏重于對(duì)理論知識(shí)的課時(shí)與要求掌握內(nèi)容都較多，而對(duì)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐的課時(shí)與要求相對(duì)較低，沒(méi)有達(dá)到將學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為感性認(rèn)識(shí)的教學(xué)要求。（4）考核方式單一。本課程的考核方式一貫采用閉卷考試的形式進(jìn)行，而這種“一錘定音”的考核方式不能全面考察學(xué)生對(duì)本課程的綜合認(rèn)識(shí)與知識(shí)的掌握程度，需要制定更為完善的考核制度。

基于《傳感與檢測(cè)技術(shù)》這門課程的教學(xué)現(xiàn)狀，依據(jù)應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)定位與培養(yǎng)目標(biāo)[1]，必須對(duì)《傳感與檢測(cè)技術(shù)》這門課程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與改革，滿足培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)和諧發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才。

1 教學(xué)內(nèi)容的改革

應(yīng)用型本科院校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，具備掌握各類傳感器的基本理論，掌握幾何量、機(jī)械量及相關(guān)量測(cè)量中常見(jiàn)的各種傳感器的工作原理、主要性能及特點(diǎn)[2]。能夠合理地選擇和使用傳感器，了解傳感器的發(fā)展動(dòng)向。

為了達(dá)到這樣的目標(biāo)，首先對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于對(duì)理論知識(shí)的介紹和理解，不拘泥對(duì)一些復(fù)雜公式的推導(dǎo)與講解。注重省略對(duì)學(xué)術(shù)性的內(nèi)容的深入講解，而增加實(shí)用性、綜合性知識(shí)內(nèi)容的介紹。例如在學(xué)習(xí)電感式傳感器時(shí)，介紹變壓器式傳感器的工作原理及其特性時(shí)，只要求學(xué)生能夠類比大學(xué)物理中之前學(xué)到的變壓器的工作原理與特性從而了解這種類型的傳感器的工作原理即可，對(duì)于比較難以理解的知識(shí)點(diǎn)和原理性內(nèi)容并不進(jìn)行過(guò)深過(guò)多介紹。

其次，作為信息科學(xué)的一個(gè)學(xué)科分支，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本就是一門發(fā)展最快、最具活力的學(xué)科，隨著科技日新月異的發(fā)展，各種新技術(shù)新材料不斷涌現(xiàn)。所以在對(duì)《傳感與檢測(cè)技術(shù)》這門課程進(jìn)行教學(xué)時(shí)，要注意緊密聯(lián)系傳感與檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)學(xué)科與學(xué)術(shù)前沿的最先發(fā)展與動(dòng)態(tài)，全面而淺顯易懂地介紹這些領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，以拓寬學(xué)生的知識(shí)面，同時(shí)介紹借助現(xiàn)代相關(guān)領(lǐng)域新技術(shù)和新方法，特別是與微型計(jì)算機(jī)相結(jié)合，具有功能的擴(kuò)展和性能提高的新型傳感器[3]。

最后，由于本課程在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的整個(gè)課程體系中起到承上啟下的作用，所以在教學(xué)過(guò)程中還要注意對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的相互滲透與銜接。對(duì)先驗(yàn)課程中的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容而在本課程中還需要用到的知識(shí)要求學(xué)生在下次課前進(jìn)行復(fù)習(xí)，從而能夠更好地理解本課程的內(nèi)容。對(duì)于較為抽象的其他內(nèi)容，可以進(jìn)行擴(kuò)充性的介紹，提前為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。這種方式也能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)后學(xué)課程的興趣，對(duì)本專業(yè)課程體系的知識(shí)結(jié)構(gòu)有更加深刻的認(rèn)識(shí)與見(jiàn)解。

綜上所述，傳感與檢測(cè)技術(shù)課程改革中對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改革如圖1所示三個(gè)部分。

圖1 《傳感與檢測(cè)技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容改革

2 教學(xué)方法的改革

在課堂上運(yùn)用多種教學(xué)方法相結(jié)合的方式充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。

在傳統(tǒng)的傳感與檢測(cè)奇數(shù)的教學(xué)過(guò)程中，一般都是對(duì)各種類型的傳感器按照如下步驟進(jìn)行教學(xué)：首先是對(duì)其工作原理、結(jié)構(gòu)類型（講解，其次是對(duì)這種傳感器的相關(guān)測(cè)量電路、轉(zhuǎn)換電路的特性與電路分析進(jìn)行介紹，最后是對(duì)于此種類型的傳感器在實(shí)際中的具體應(yīng)用范圍有哪些，適用于哪種場(chǎng)合與測(cè)量范圍。通過(guò)這樣的模式學(xué)生只能被動(dòng)的進(jìn)行知識(shí)的“灌輸”，既不形象具體也不主動(dòng)思考積極參與課堂，教學(xué)效果很難得到保證。

在教學(xué)的過(guò)程中要注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，培養(yǎng)其解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。在教學(xué)中注重運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)。可以從一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)入手進(jìn)行討論學(xué)習(xí)，將不同功能不同類型的傳感器分別在系統(tǒng)中的作用和地位進(jìn)行介紹，之后再對(duì)同一種類型的傳感器的工作原理及其性能加以總結(jié)歸納，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)。

例如在一個(gè)智能家居系統(tǒng)中，有不同類型不同作用的傳感器協(xié)同進(jìn)行工作。其中以光照傳感器為例，按其分類可將其歸為光電傳感器，之后再通過(guò)對(duì)光電傳感器這一種類型的傳感器引申到其工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的介紹，其工作原理又引出光電效應(yīng)的概念，在分析了內(nèi)光電效應(yīng)、外光電效應(yīng)與光生伏特效應(yīng)之后。提出問(wèn)題讓學(xué)生思考什么樣的材料能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，從而引出下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)——光電器件及其特型。讓學(xué)生帶著問(wèn)題去聽(tīng)講，去思考，層層深入的通過(guò)現(xiàn)象揭開(kāi)問(wèn)題的本質(zhì)。通過(guò)這樣的過(guò)程也鍛煉了學(xué)生利用不同類型的傳感器解決實(shí)際工程應(yīng)用中的具體問(wèn)題，符合應(yīng)用型本科院校對(duì)高素質(zhì)人才培養(yǎng)的要求。

在講解完一種類型的傳感器之后要注意總結(jié)和歸納，將其工作原理與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生能夠從宏觀上把握問(wèn)題，對(duì)整個(gè)章節(jié)的知識(shí)進(jìn)行掌握，同時(shí)要對(duì)易混淆的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解。例如熱電阻與熱敏電阻兩種類型的傳感器，兩種傳感器都是隨著溫度的變化而引起電阻值的變化，區(qū)別就是在熱電阻是“變化”，而熱敏電阻是“急劇變化”。為了區(qū)分首先要對(duì)這兩種類型的傳感器的工作原理及其材料特性進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和對(duì)比，最好輔助于動(dòng)畫(huà)或視頻演示，便于學(xué)生深刻記憶。

3 實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

為了滿足對(duì)應(yīng)用型復(fù)合高素質(zhì)本科人才的培養(yǎng)要求，《傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程要求對(duì)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)尤為重視。首先，要做到合理安排實(shí)驗(yàn)課時(shí)，在不影響理論學(xué)習(xí)的前提下盡可能多的給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。同時(shí)除了正常實(shí)驗(yàn)課上課時(shí)間，為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，應(yīng)該制定相應(yīng)的日常實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放制定，供學(xué)有余力和有興趣的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。其次，改變傳統(tǒng)的以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)課程安排，增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提出實(shí)驗(yàn)要求或是要解決某一具體問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自己去搭建系統(tǒng)，進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。深化學(xué)生對(duì)課本理論知識(shí)的理解與掌握，真正的達(dá)到學(xué)以致用的目的。

具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比重與安排如圖2所示：

圖2 實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)改革的項(xiàng)目與比重安排

在具體實(shí)施中，首先要進(jìn)行的第一類實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，這一過(guò)程是對(duì)課本上基礎(chǔ)類型的傳感器理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)和實(shí)際使用，這一過(guò)程必不可少但是要注意對(duì)此種類型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不可偏多，只要能夠?qū)碚撝R(shí)進(jìn)行感性認(rèn)識(shí)即可。其次，在每學(xué)完同一種類型的傳感器之后，要進(jìn)行一些綜合性實(shí)驗(yàn)，給定測(cè)量范圍或是適用場(chǎng)合，要求學(xué)生在指定類型傳感器中選擇設(shè)計(jì)完成，通過(guò)同種類型傳感器的綜合性實(shí)驗(yàn)，能夠鍛煉學(xué)生區(qū)別同一種類型傳感器中的個(gè)體在不同測(cè)量范圍與應(yīng)用場(chǎng)合中正確使用的能力。最后，在一段學(xué)習(xí)結(jié)束之后，給定題目，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，此種類型為綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。并不提供給學(xué)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考答案，主要考察學(xué)生提出問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。同時(shí)也鍛煉了學(xué)生以后在工作和學(xué)習(xí)中從宏觀上把握問(wèn)題、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，符合應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的要求。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代傳感與檢測(cè)技術(shù)中的地位日益重要。利用IAR編譯環(huán)境可以對(duì)實(shí)驗(yàn)箱中的各種類型傳感器子模塊的功能進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，還可以對(duì)其功能與顯示過(guò)程進(jìn)行控制。同時(shí)ARM、Linux操作系統(tǒng)等都逐漸應(yīng)用于集成智能化傳感器中，所以在實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)，也需要培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能仿真驗(yàn)證與程序編譯，鍛煉運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力[4]。

4 考核方式的改革

應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的“一錘定音”式閉卷考試。應(yīng)采用多層次、多渠道的考核方式和教學(xué)方法。為了能夠了解學(xué)生對(duì)每一章知識(shí)的掌握情況，在每一章的教學(xué)內(nèi)容結(jié)束之后要進(jìn)行相應(yīng)章節(jié)的單元測(cè)試，其內(nèi)容即為在課堂上反復(fù)講解和強(qiáng)調(diào)的難點(diǎn)、重點(diǎn)內(nèi)容。在單元測(cè)試結(jié)束后視試卷的完成情況對(duì)薄弱環(huán)節(jié)和大多數(shù)學(xué)生易出錯(cuò)的知識(shí)點(diǎn)再進(jìn)行講解。其次，為了加深學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解，每次上課之后布置作業(yè)，將課后作業(yè)的完成情況計(jì)入平時(shí)成績(jī)中。為了提高學(xué)生對(duì)課堂的參與度，在啟發(fā)式教學(xué)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生分組討論問(wèn)題，提出問(wèn)題，回答問(wèn)題。對(duì)于討論熱烈、踴躍發(fā)言的同學(xué)給于較高的平時(shí)成績(jī)。最后，加重平時(shí)成績(jī)與實(shí)驗(yàn)成績(jī)的比例，在實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)于綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，不拘泥于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的標(biāo)準(zhǔn)答案，引導(dǎo)同學(xué)提出不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和方法。對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，給定題目或?qū)嶒?yàn)要求，規(guī)定每組在一定課時(shí)內(nèi)完成對(duì)某一功能的實(shí)現(xiàn)或是某一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。側(cè)重于考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)要求的了解情況和對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的可行性與合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

綜上所述，應(yīng)用型本科院?！秱鞲信c檢測(cè)技術(shù)》課程的最終成績(jī)由以下平時(shí)成績(jī)、筆試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)糠纸M成。具體內(nèi)容與權(quán)重如表1所示：

表1 課程最終成績(jī)組成及權(quán)重表

5 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用型本科院校的傳感與檢測(cè)技術(shù)課程的改革既要有創(chuàng)新意識(shí)，又要符合學(xué)校的辦學(xué)定位，同時(shí)還需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)課程體系，將專業(yè)課程改革和建設(shè)緊密結(jié)合，通過(guò)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)、考核方式等方面全面進(jìn)行改革與探索，以滿足培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)復(fù)合人才的需求。

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Teaching Reform ation of Sensor and Detection Technology

ZHOU Rong-yan，LIMeng

（Nanyang Institute of Technology，Nanyang 473004）

In order to meet the demand of cultivating high-quality compound talents in application-oriented colleges and universities,aims at the characteristics and nowadays teaching situation of sensing and detection technology courses,discusses and studies Sensing and Detection Technology course teaching reformation,including teaching content,teaching methods,experimental and practical aspects,assessment methods and other aspects.

Sensor and Detection Technology;Teaching Reformation;Teaching Method

1007-1423（2017）03-0033-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.03.009

周榮艷（1985-），女，河南南陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)閭鞲信c檢測(cè)技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)李孟（1986-），男，河南南陽(yáng)人，本科，研究方向?yàn)殡姎夤こ膛c自動(dòng)化、信號(hào)處理

2016-11-29

2017-01-12