關(guān)于《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》一體化教學(xué)的實(shí)施分析

周榆峰

【摘 要】《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》是技工院校中的非常重要的課程，是機(jī)電一體化專業(yè)的必修課。對(duì)于教授這門課程的教師來(lái)說(shuō)，他們的教學(xué)任務(wù)就是讓學(xué)生掌握傳感器的應(yīng)用技術(shù)和檢測(cè)方法。因此，教師對(duì)于《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》一體化教學(xué)的實(shí)施，要以學(xué)生為教學(xué)主體，使學(xué)生在掌握傳感器理論的基礎(chǔ)上并能很好的應(yīng)用到實(shí)踐中，從而培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用實(shí)踐的綜合能力。

【關(guān)鍵詞】傳感器與檢測(cè)技術(shù) 一體化教學(xué) 分析

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.16.180

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，伴隨傳感器與檢測(cè)技術(shù)受到了越來(lái)越多人的關(guān)注。目前傳感器在各個(gè)領(lǐng)域里都發(fā)揮作用，無(wú)論是人們的日常生活還是自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。這為自動(dòng)控制的發(fā)展提供了重要條件，檢測(cè)是控制的基礎(chǔ)和前提，因此，對(duì)檢測(cè)的精度要求也更高，現(xiàn)階段能達(dá)到的檢測(cè)的精度主要依靠科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平的高度。也就意味著，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展制約著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)為檢測(cè)技術(shù)和傳感器技術(shù)提供了新的方法。

一、傳統(tǒng)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》教學(xué)中的弊端

（一）有限的課時(shí)與復(fù)雜課程之間存在矛盾

《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程是在數(shù)、模、電等相關(guān)專業(yè)整合的基礎(chǔ)上構(gòu)建起來(lái)的，因此該門課程具有較強(qiáng)的復(fù)雜性和綜合性，學(xué)生必須對(duì)各個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行全面掌握，才能夠高效展開《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程學(xué)習(xí)。但是相關(guān)院校在展開《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》教學(xué)時(shí)，通常擁有固定的課時(shí)，也就是說(shuō)，學(xué)生必須在規(guī)定的時(shí)間里，全面學(xué)習(xí)數(shù)、模、電等相關(guān)專業(yè)知識(shí)，課時(shí)與復(fù)雜性較強(qiáng)的課時(shí)之間存在嚴(yán)重沖突，通常情況下，學(xué)生無(wú)法對(duì)大量的理論知識(shí)進(jìn)行消化和記憶，更無(wú)法利用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐，《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)質(zhì)量無(wú)法提升。在這種情況下，要求相關(guān)專業(yè)教師及時(shí)采取有效措施轉(zhuǎn)變這一現(xiàn)象，在教學(xué)過(guò)程中努力將理論知識(shí)教學(xué)同實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行緊密的結(jié)合，將各個(gè)專業(yè)知識(shí)之間充分的內(nèi)容省略，提升教學(xué)的針對(duì)性，合理的進(jìn)行教材內(nèi)容的調(diào)整，通過(guò)詳細(xì)的章節(jié)劃分，將各個(gè)專業(yè)知識(shí)靈活的融合在一起，為高效展開《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)奠定良好基礎(chǔ)。

（二）課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重復(fù)性

《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)際教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)至關(guān)重要。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，即教師給出特定的電路圖和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生按照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的流程展開操作，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和記錄即可。這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，僅僅是對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)再現(xiàn)，并沒(méi)有將實(shí)驗(yàn)教學(xué)鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力等功能發(fā)揮出來(lái)。

（三）課程要求與考核方式之間存在矛盾

目前，我國(guó)多數(shù)院校在積極開展《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》教學(xué)的過(guò)程中，仍然將卷面考試作為學(xué)生考核的關(guān)鍵方式，但是《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，通過(guò)卷面考核方式，僅能夠?qū)W(xué)生理論知識(shí)掌握水平進(jìn)行檢驗(yàn)，但是學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力是無(wú)法得到檢驗(yàn)的。因此，課程要求同考核方式之間存在矛盾。針對(duì)傳統(tǒng)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》教學(xué)中的弊端，現(xiàn)階段我國(guó)相關(guān)院校在展開教學(xué)的過(guò)程中，積極落實(shí)了一體化教學(xué)模式，極大的提升了課堂教學(xué)質(zhì)量。

二、《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)的任務(wù)與要求

對(duì)于技工院校機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》他們必須完成學(xué)習(xí)的一門重要課程。對(duì)于《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》的教學(xué)任務(wù)來(lái)說(shuō)，就是教師要讓學(xué)生在傳感器技術(shù)的學(xué)習(xí)方面打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，能夠掌握傳感器的知識(shí)理論體系，并將學(xué)習(xí)的理論應(yīng)用到實(shí)踐中，讓學(xué)生對(duì)現(xiàn)代化生產(chǎn)中重要的傳感器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、功能和應(yīng)用要弄清楚，能夠在實(shí)際工程中嫻熟的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)。在《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》這門課程的教學(xué)過(guò)程中，教師要以傳授傳感器的選用、測(cè)量、安裝方法的教學(xué)為主，由淺入深，讓學(xué)生真正能夠?qū)W會(huì)每種傳感器的測(cè)量、調(diào)試、安裝的方法以及明白傳感器的工作原理，學(xué)會(huì)傳感器的操作技能和應(yīng)用方法，從而讓學(xué)生徹底的弄懂工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制的過(guò)程以及在生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)于傳感器的技術(shù)應(yīng)用情況，并能對(duì)傳感器的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行探索，提出有效的、合理的解決方案[1]。

在《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)教師的講解，使學(xué)生對(duì)傳感器的基本理論知識(shí)和傳感器的檢測(cè)技術(shù)有了全面的認(rèn)知，對(duì)于機(jī)電一體化最重要的課程進(jìn)行了解，從而掌握傳感器的基本原理、常用傳感器輸出信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)方法。從而根據(jù)控制要求來(lái)對(duì)傳感器的使用原則進(jìn)行選擇，對(duì)被測(cè)的物件的靈敏度和精度等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，對(duì)傳感器的輸出形式和接線方式需要弄清楚并掌握，尤其是開關(guān)式傳感器，一定要弄清楚對(duì)開關(guān)傳感器的控制裝置的連接方式和安裝方法，根據(jù)學(xué)到的傳感器知識(shí)對(duì)其自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)要具備一定的分析和故障排查能力。對(duì)于大部分技工院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，未來(lái)的職業(yè)去設(shè)計(jì)傳感器的可能性不高，大多還是從事對(duì)傳感器的應(yīng)用和檢測(cè)技術(shù)方面工作及對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的精度性方面工作[2]。

三、《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)的現(xiàn)狀

《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》這門課程由多種學(xué)科的技術(shù)的知識(shí)組成，其中涉及的知識(shí)內(nèi)容比較廣，具體包括物理學(xué)、電子技術(shù)電工學(xué)、機(jī)械工程、化學(xué)、生物學(xué)、封裝技術(shù)、材料科學(xué)等技術(shù)知識(shí)，是一門具有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)驗(yàn)性的課程，近些年來(lái)，《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》的教授工作一直是技工院校教師感到比較復(fù)雜的課程，同時(shí)也讓學(xué)生的學(xué)習(xí)起來(lái)感到困難的一門課程。之所以讓教師和學(xué)生對(duì)該課程感到困惑的原因在于以下幾個(gè)方面：

一是具有較強(qiáng)的物理性，主要體現(xiàn)在每種傳感器的測(cè)量方法都是依照物理效應(yīng)來(lái)進(jìn)行的，每一種傳感器又分出很多種傳感器，每種新派生出的傳感器的測(cè)量方法都有一種物理量，也可以用多種傳感器基于物理效應(yīng)采取測(cè)量，使得傳感器測(cè)量工作呈現(xiàn)一種縱橫交錯(cuò)態(tài)勢(shì)，對(duì)于物理基礎(chǔ)知識(shí)比較薄弱的技工院校、高職院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們學(xué)習(xí)起來(lái)比較吃力，容易出現(xiàn)厭學(xué)的情況。二是《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》的課程內(nèi)容比其它課程內(nèi)容要分散些，缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性。在實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)于壓力、溫度、位移量等這些物理概念所使用的各種傳感器的工作原理和不使用這些物理參數(shù)的傳感器的工作原理有區(qū)別，通過(guò)測(cè)量后的傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的形式也不盡相同，具有信息量大和涉及范圍廣的特點(diǎn)，而且每個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容彼此獨(dú)立，對(duì)于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)較少的教師來(lái)說(shuō)，教學(xué)工作的壓力比較大。三是具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，在傳感器與檢測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，傳感器的測(cè)量結(jié)果與傳感器的選擇、安裝與連接方式等方面因素有關(guān)。因此，只有通過(guò)實(shí)踐的操作，自己親自動(dòng)手使用傳感器，才能了解傳感器與控制電路連接的方式，進(jìn)而獲得正確的測(cè)量結(jié)果。但是對(duì)于大多數(shù)技工院校來(lái)說(shuō)，通常是在理論課學(xué)完，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的安排，讓學(xué)生自己動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也是對(duì)學(xué)習(xí)的理論進(jìn)行鞏固，從而讓掌握到的理論應(yīng)用到實(shí)踐中去，通過(guò)做實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生加深傳感器理論的記憶，從而提高實(shí)驗(yàn)的有效性。對(duì)于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)的安排一般都是對(duì)傳感器參數(shù)的驗(yàn)證和演示，與實(shí)踐進(jìn)行緊密結(jié)合和發(fā)揮傳感器的功能作用并沒(méi)有進(jìn)行，在實(shí)際應(yīng)用中比較常見的工程問(wèn)題，往往沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)的演示來(lái)體現(xiàn)，因此，對(duì)于學(xué)生的應(yīng)用能力和綜合能力的培養(yǎng)就缺少相應(yīng)的措施。去年年末，人力資源和社會(huì)保障部技管司對(duì)一些技工院校進(jìn)行評(píng)估，專家現(xiàn)場(chǎng)聽取了《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》這門課程的教學(xué)，雖然課堂氣氛融洽，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣強(qiáng)烈，但是專家仍然提出一些意見，就是以學(xué)生為主體進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生掌握傳感器與檢測(cè)技術(shù)職業(yè)的技能，這種課程應(yīng)該設(shè)置在工廠自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，要讓學(xué)生真實(shí)的觸摸到傳感器。教師要讓學(xué)生學(xué)好這門專業(yè)課程，通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí)讓學(xué)生提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，這是技工院校的《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》教師們肩負(fù)的責(zé)任[3]。

四、《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程一體化教學(xué)的實(shí)施分析

在《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》的教學(xué)過(guò)程中，很多技工院校的教師的教學(xué)工作都是根據(jù)專家的建議和多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，比如有的技工院校的教師在學(xué)?，F(xiàn)有資源基礎(chǔ)上，對(duì)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程的教學(xué)實(shí)施了一體化教學(xué)的方式。將該課程的課時(shí)設(shè)置為（80）左右，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是安排（40）課時(shí)的教學(xué)，安排5—8個(gè)物理參數(shù)原理性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，剩余的時(shí)間就是進(jìn)行課堂的教學(xué)。而且在課堂上采取了任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、項(xiàng)目式等方法的教學(xué)方式，利用多媒體的形式讓學(xué)生能夠閱讀到大量的傳感器實(shí)物圖片，但是通過(guò)這樣的方式并不能讓學(xué)生觸摸到真實(shí)的傳感器以及掌握到傳感器的各種物理參數(shù)的檢測(cè)方法和傳感器的應(yīng)用技術(shù)?！秱鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)》的一體化教學(xué)是一種結(jié)合型的任務(wù)教學(xué)形式，教師提出任務(wù)，學(xué)生獨(dú)立完成搭建實(shí)際應(yīng)用的小型測(cè)量系統(tǒng)，比如，構(gòu)建溫度控制器的測(cè)量系統(tǒng)、位移的控制方法和力測(cè)量的系統(tǒng)等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的操作能夠讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握常見工程的檢測(cè)方法，從而提高教學(xué)效率。在《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》的教學(xué)過(guò)程中，教師要盡可能的為學(xué)生營(yíng)造實(shí)踐工程的環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用和動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生就業(yè)導(dǎo)向，提高學(xué)生的就業(yè)意識(shí)，從而有效提高教學(xué)的質(zhì)量。按照課程的課時(shí)設(shè)置，教師可以向?qū)W生提出8-10個(gè)工作任務(wù)，一個(gè)工作任務(wù)安排8課時(shí)。在前兩課時(shí)進(jìn)行傳感器基本理論的講授，對(duì)檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)和傳感器的選擇方法及注意原則進(jìn)行傳授，其余的6課時(shí)留給學(xué)生，教師指導(dǎo)學(xué)生完成工作任務(wù)，并且留出最后的20分鐘，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)[4]。

學(xué)生按照教師提出的任務(wù)，構(gòu)建一個(gè)小型的和基礎(chǔ)的測(cè)量系統(tǒng)。利用掌握的傳感器的知識(shí)理論對(duì)傳感器的測(cè)量和檢測(cè)方法對(duì)電路進(jìn)行控制，對(duì)某一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的測(cè)量電路進(jìn)行控制，比如對(duì)電機(jī)的運(yùn)行情況，去驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路的運(yùn)行情況，都可以通過(guò)構(gòu)建的小型測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量其物理參數(shù)。這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)備不僅有傳感器、檢測(cè)電路，還有一些簡(jiǎn)單的執(zhí)行元件，如繼電器、電機(jī)等，這些常見的電器產(chǎn)品比較便宜而且不易損壞。

教師也要為學(xué)生營(yíng)造一些工程環(huán)境，比如對(duì)溫度的測(cè)量要用到的加熱器、對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量需要用到的壓力腔等，這些實(shí)驗(yàn)素材通常都是要自己動(dòng)手制作，但是制作過(guò)程簡(jiǎn)單而且成本較低。此外，討論課也是非常重要的一種教學(xué)方式，教師要設(shè)置討論課，在課堂上教師留給學(xué)生討論工程有關(guān)的問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)分組討論的形式提出一到兩個(gè)實(shí)施方案，加上工程背景、預(yù)算和環(huán)境的要求，對(duì)提出的方案進(jìn)行論證，進(jìn)而確定一個(gè)可實(shí)施的方案。例如，教師給學(xué)生一個(gè)溫度測(cè)量的課題，某工廠接到一批零件加工訂單，提出精度高、材料硬度大兩個(gè)需求，技術(shù)工小李要設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，加工溫度高于66℃時(shí)，需開啟備用冷卻設(shè)備，維護(hù)機(jī)床正常運(yùn)行，從而提高加工精度。讓學(xué)生通過(guò)討論提出一個(gè)實(shí)施方案，在討論的過(guò)程中，讓學(xué)生對(duì)傳感器的選擇和應(yīng)用技術(shù)加深了理解，從而提高教學(xué)的質(zhì)量[5]。

五、《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)的注意事項(xiàng)

在對(duì)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程實(shí)施一體化教學(xué)的過(guò)程中，技工院校的教師一邊在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，一邊在不斷的探索和實(shí)踐，通過(guò)近幾年的教學(xué)，教師們也積累了不少的經(jīng)驗(yàn)，但是在一體化教學(xué)實(shí)施過(guò)程中需要注意以下幾個(gè)方面，一是該課程的教學(xué)過(guò)程其實(shí)就是基于物理參數(shù)為主線，主要是對(duì)傳感器的工作原理和傳感器的選擇、測(cè)量方法進(jìn)行教學(xué)，因此，教師在教學(xué)過(guò)程中，要以當(dāng)下工業(yè)背景為前提，以完成測(cè)量任務(wù)為主線，將傳感器的理論知識(shí)與實(shí)踐任務(wù)進(jìn)行結(jié)合，讓學(xué)生通過(guò)主動(dòng)完成工作任務(wù)掌握傳感器應(yīng)用技能。二是該課程中涉及的各種傳感器有獨(dú)立性和相互聯(lián)系性的特點(diǎn)，同一原理的傳感器可以對(duì)不同的物理參數(shù)的傳感器進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)設(shè)置討論課，教師讓學(xué)生在討論過(guò)程中將各部分知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，提高學(xué)生的理論學(xué)習(xí)水平。三是該課程是一門綜合性學(xué)科，每種傳感器的測(cè)量方法都對(duì)應(yīng)一種物理效應(yīng)，課堂中要對(duì)物理概念進(jìn)行解釋，拓展學(xué)生物理知識(shí)面。此外，在教學(xué)過(guò)程中要培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用實(shí)踐的能力、動(dòng)手能力及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[6]。

綜上所述，《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》這門課程是技工院校開設(shè)的重要課程，是機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的必修課。教師在該課程的教學(xué)過(guò)程中要重視一體化教學(xué)的實(shí)施，對(duì)學(xué)生的應(yīng)用能力的培養(yǎng)要給以重視，在該課程的教學(xué)過(guò)程中不僅要讓學(xué)生掌握傳感器的工作原理和檢測(cè)方法，還要讓學(xué)生學(xué)會(huì)提出實(shí)施方案，從而提高學(xué)生的綜合能力。

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