地方性工科院校傳感器原理課程教學(xué)改革研究

林宏+++周傳璘+++李衛(wèi)中+++趙娜

【摘要】很多地方性高校逐漸向工科型、應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，以及目前傳感器新技術(shù)發(fā)展迅猛，使得傳統(tǒng)的傳感器原理課程教學(xué)也要發(fā)生很大轉(zhuǎn)變。通過更新傳感器原理課程的教學(xué)內(nèi)容、提高實(shí)踐課時(shí)比重、增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、協(xié)調(diào)與其它課程的關(guān)系，以及改革傳統(tǒng)教學(xué)方法等方式，能夠使得傳感器原理課程的教學(xué)跟上時(shí)代的發(fā)展，滿足地方性高校學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)改革 課程教學(xué) 傳感器原理 地方高校

【基金項(xiàng)目】湖北工程學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目（2015A22）、（2016A21）資助課題。

【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）07-0231-02

引言

很多地方性高校逐漸向工科型、應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，使得傳統(tǒng)的《傳感器原理》課程教學(xué)也要相應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，同時(shí)也由于目前傳感器技術(shù)發(fā)展非常迅猛，可謂日新月異，但是傳統(tǒng)《傳感器原理》課程的教學(xué)內(nèi)容更新卻相對(duì)緩慢，教學(xué)方法也跟不上時(shí)代的要求，而新時(shí)代大學(xué)生也對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容提出了很多新要求，因此迫切需要對(duì)傳統(tǒng)的《傳感器原理》課程進(jìn)行教學(xué)改革。

1.教學(xué)中出現(xiàn)的主要問題

1.1 新傳感器技術(shù)的發(fā)展促使教學(xué)內(nèi)容需要變更

傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，發(fā)展非常迅猛，同計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大主要支柱，許多國(guó)家已將傳感器技術(shù)列為與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)同等重要的位置?，F(xiàn)代傳感器技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力，擁有廣泛的開發(fā)空間，擁有巨大的市場(chǎng)前景，發(fā)展可謂日新月異，但是傳統(tǒng)《傳感器原理》課程的教學(xué)內(nèi)容更新卻相對(duì)緩慢，教學(xué)方法也跟不上時(shí)代的要求。學(xué)生從課堂和書本中學(xué)到的知識(shí)與目前傳感器領(lǐng)域中使用的新技術(shù)、新方法以及新手段相差甚遠(yuǎn)，同時(shí)教學(xué)內(nèi)容缺乏實(shí)用性和先進(jìn)性，教學(xué)方法也缺乏新手段和新變化。因此，隨著傳感器新技術(shù)的發(fā)展，地方性高校的《傳感器原理》課程必須緊跟時(shí)代的腳步，更新教學(xué)內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學(xué)手段。

1.2 地方院校的轉(zhuǎn)型會(huì)引起課程教學(xué)的轉(zhuǎn)變

隨著大批地方性高校逐漸向工科型、應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，使得這些院校的《傳感器原理》課程教學(xué)也要相應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變。例如湖北工程學(xué)院由原孝感學(xué)院更名而來，逐漸由綜合性地方院校向工科性地方院校轉(zhuǎn)變，要求一些課程必須側(cè)重于工程型或者應(yīng)用型。而傳統(tǒng)的《傳感器原理》課程教學(xué)側(cè)重于理論教學(xué)，以講述原理為主，同時(shí)相應(yīng)課程配備的實(shí)驗(yàn)課程也是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，因此，在當(dāng)前地方高校轉(zhuǎn)型的大環(huán)境下，傳統(tǒng)《傳感器原理》課程教學(xué)必然不能滿足現(xiàn)在的教學(xué)要求，需要進(jìn)行大規(guī)模的轉(zhuǎn)變，課程教學(xué)應(yīng)該理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)并重，同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)課程中綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重，要求達(dá)到50%以上。

1.3 傳統(tǒng)教學(xué)方式不能滿足學(xué)生的需求

《傳感器原理》課程屬于高新技術(shù)交叉學(xué)科的范疇，是一門知識(shí)覆蓋面廣，各章節(jié)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，課程內(nèi)容比較多、更新快、理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程。其課程教學(xué)一般分為兩大部分同時(shí)進(jìn)行，一部分是理論教學(xué)；另一部分是實(shí)踐教學(xué)。首先，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，主要以課程講解為主，理論教學(xué)所占學(xué)時(shí)遠(yuǎn)多于實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，這種過于側(cè)重理論教學(xué)的模式越來越不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力。難以提高學(xué)生主動(dòng)參與的興趣，不利于學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)及基本技能的掌握。其次，本課程涉及的基礎(chǔ)理論在廣度和深度上都超出其他課程，給學(xué)生深入理解傳感器機(jī)理帶來困難。同時(shí)與傳感器相關(guān)的新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，教學(xué)內(nèi)容大幅擴(kuò)展。傳統(tǒng)“粉筆+黑板=教學(xué)”的方式已經(jīng)不能滿足教學(xué)需求。再次，目前大部分教材中對(duì)同一被測(cè)量的多種傳感方法缺乏深入的比較和分析，涉及的往往只有正確使用的例子，而沒有多種方案的比較或傳感器使用不當(dāng)?shù)睦樱瑢W(xué)生難以學(xué)以致用。最后，本課程有較強(qiáng)的實(shí)踐性，注重傳感器應(yīng)用等方面的訓(xùn)練，而“儀器+實(shí)驗(yàn)報(bào)告+簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)分析=實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，傳感器實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)?zāi)K較少，而且只能對(duì)有些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，無法做到使學(xué)生真正理解與掌握全部知識(shí)點(diǎn)。這些都直接影響到學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生畢業(yè)后實(shí)際工作的需要。

2.教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1 刪除過時(shí)的舊內(nèi)容，更新時(shí)代前沿的新技術(shù)

針對(duì)目前《傳感器原理》課程的教學(xué)內(nèi)容，可以將“傳感與檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)”這一章刪除，因?yàn)檫@一章側(cè)重介紹測(cè)量的概論和測(cè)量的原理，用處不是很大，與課程后面的內(nèi)容相關(guān)性不高。同時(shí)可以將“應(yīng)變式傳感器”、“電感式傳感器”和“電容式傳感器”這三章壓縮為一個(gè)章節(jié)，因?yàn)檫@3種傳感器主要原理相通，知識(shí)點(diǎn)相近，代表了最常見的3種無源電子元器件構(gòu)成的常規(guī)傳感器，分別代表電阻、電感和電容。同時(shí)，“壓電式傳感器”、“磁電式傳感器”和“光電式傳感器”這三章內(nèi)容也可以組成一個(gè)大的章節(jié)，因?yàn)檫@3種傳感器的主要工作原理也是相通的，知識(shí)點(diǎn)也比較相近，代表了最常見的3種有源器件構(gòu)成的傳感器，分別代表由力到電的轉(zhuǎn)換、由磁到電的轉(zhuǎn)換、由光到電的轉(zhuǎn)換。另外，在常規(guī)內(nèi)容的基礎(chǔ)之上增加一章新的教學(xué)內(nèi)容“新型傳感器”，可以將目前出現(xiàn)的新傳感器、新傳感技術(shù)等內(nèi)容包含進(jìn)去，比如：“可穿戴式傳感器”、“新型智能式傳感器”和“新型數(shù)字式傳感器”等內(nèi)容都可以加入教學(xué)內(nèi)容。一般情況下，書本中的新知識(shí)、新技術(shù)更新較慢，因此這些新內(nèi)容、新知識(shí)可以隨時(shí)用ppt或者講座的形式向?qū)W生講述。

2.2 減小理論課時(shí)，增加實(shí)踐課時(shí)

目前，很多地方高校的《傳感器原理》課程設(shè)置為：理論64學(xué)時(shí)；實(shí)驗(yàn)：16學(xué)時(shí)，可以調(diào)整為理論48學(xué)時(shí)；實(shí)驗(yàn)：32學(xué)時(shí)。因?yàn)椤秱鞲衅髟怼氛n程只需介紹一些最基礎(chǔ)的傳感器、最基本的工作原理，理論課程48學(xué)時(shí)足夠滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的要求。一般每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3個(gè)學(xué)時(shí)左右，以前《傳感器原理》課程只能開設(shè)5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，現(xiàn)在調(diào)整到32學(xué)時(shí)，可以開設(shè)10個(gè)左右的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，大大滿足學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的要求。以前通常開設(shè)的傳感器原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)、差動(dòng)變壓器式傳感器實(shí)驗(yàn)、電感式傳感器實(shí)驗(yàn)、電容式傳感器實(shí)驗(yàn)、光電傳感器實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在可以增開：電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)、霍爾式傳感器實(shí)驗(yàn)、光纖位移傳感器實(shí)驗(yàn)、磁電式傳感器實(shí)驗(yàn)、壓電式傳感器實(shí)驗(yàn)。減小理論課時(shí)，增加實(shí)踐課時(shí)，能夠大大滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，為學(xué)生掌握一技之長(zhǎng)提供有力的幫助。

2.3 增強(qiáng)與其它課程的結(jié)合度

刪除一些過時(shí)的舊內(nèi)容，同時(shí)又減小理論課時(shí)量，就會(huì)造成知識(shí)點(diǎn)覆蓋面要大和講述內(nèi)容深度之間存在矛盾。老師講述起來很難受，學(xué)生學(xué)習(xí)起來也會(huì)一知半解，造成部分學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)不是很牢固，實(shí)際應(yīng)用起來很難把握。由于現(xiàn)在很多課程的知識(shí)點(diǎn)有交叉，內(nèi)容之間有部分重復(fù)，《傳感器原理》課程中就有部分知識(shí)點(diǎn)在別的課程中可能講述過，例如光電式傳感器的部分內(nèi)容就在《光纖通信原理》、《光點(diǎn)技術(shù)》等課程中涉及到，《電子測(cè)量》、《自動(dòng)控制原理》等課程中也涉及到部分傳感器的知識(shí)。因此，只要做好《傳感器原理》課程與其它相關(guān)課程的銜接，一些重復(fù)的內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)就可以不講，這樣就能夠減輕老師的講述壓力和降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

3.教學(xué)方法的改革

3.1 進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)

要改變傳統(tǒng)的《傳感器原理》課程教學(xué)方式，將“老師主講，學(xué)生主聽”的方式進(jìn)行變革。只有進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)，才能提高《傳感器原理》課程的課堂教學(xué)效率，減少學(xué)生在課堂上玩手機(jī)、注意力不集中、學(xué)習(xí)效率低下等現(xiàn)象。老師在進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)時(shí)，可以采用提問的方式互動(dòng)，采用啟發(fā)的方式互動(dòng)，也可以采用小組討論的方式互動(dòng)，互動(dòng)的形式可以多種多樣。只有在課堂上進(jìn)行有效地互動(dòng)，老師才能夠準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，合理安排教學(xué)速度，同時(shí)也能夠及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)難易點(diǎn)的掌握情況，也能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 舉例貼近生活

由于《傳感器原理》課程側(cè)重于原理性的講述，內(nèi)容比較枯燥，如果課堂上不舉一些生動(dòng)的例子，就很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。但是，一些老師舉的事例過于追求“高大上”，而沒有貼近生活、沒有接“地氣”，這樣往往會(huì)適得其反，讓學(xué)生難于理解，達(dá)不到追求的效果。因此，在《傳感器原理》課程的課堂教學(xué)中，老師要注意為了說明一個(gè)原理或者一個(gè)問題，舉的事例一定要貼近生活、貼近學(xué)生們身邊的事物，讓學(xué)生便于理解和想象。比如：在講述利用光電傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的時(shí)候，可以舉測(cè)量教室中轉(zhuǎn)動(dòng)的吊扇轉(zhuǎn)速的例子，如果有光電傳感器測(cè)量設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量一下吊扇的轉(zhuǎn)速，教學(xué)效果可能會(huì)更好。因?yàn)?，教室中的吊扇是學(xué)生們可以看得見、摸得著的事物，舉這樣的例子效果會(huì)非常好。

3.3 充分利用課外時(shí)間學(xué)習(xí)

每節(jié)課只有45分鐘，《傳感器原理》課程一般一周3～4節(jié)課，僅僅利用課堂時(shí)間學(xué)習(xí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)是不夠的，因此，需要充分利用課外時(shí)間進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、習(xí)題、答疑和查找資料等。老師在每節(jié)課結(jié)束時(shí)，一定要布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)內(nèi)容，要求學(xué)生提前完成，這樣在下節(jié)課上課時(shí)才能事半功倍，提高課堂的教學(xué)效率；另外還要布置本節(jié)課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容和習(xí)題，這樣下課后通過復(fù)習(xí)強(qiáng)化課堂上的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生短期內(nèi)不會(huì)忘記。在課外時(shí)間，老師還可以安排一些查找資料、撰寫小論文、開展分組討論和現(xiàn)場(chǎng)答疑等學(xué)習(xí)活動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，這樣在課堂教學(xué)時(shí)效果就會(huì)明顯提高。

4.總結(jié)

通過對(duì)傳統(tǒng)《傳感器原理》課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，以及轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，就能夠在一定程度上適應(yīng)地方性高校逐漸向工科型、應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的時(shí)代發(fā)展要求，也能夠通過課程教學(xué)反映出當(dāng)前傳感器新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也能夠滿足地方性高校大學(xué)生各種學(xué)習(xí)的迫切需求。

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作者簡(jiǎn)介：

林宏（1980-），男，副教授、博士，主要從事傳感器原理、通信原理等課程的教學(xué)和研究工作。