《傳感器原理及應(yīng)用》課程教學(xué)改革探討

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摘要：傳感器技術(shù)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、提高綜合素質(zhì)和開發(fā)創(chuàng)新思維有著重要作用，針對(duì)傳感器課程知識(shí)結(jié)構(gòu)陳舊、不能適應(yīng)新型傳感器器件應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改革探討。提出通過增加新型傳感器、物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)方面的技術(shù)知識(shí)，采用理實(shí)一體、項(xiàng)目式教學(xué)方法，改變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的操作模式，加強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)等措施對(duì)現(xiàn)行教學(xué)模式進(jìn)行改革，從而達(dá)到提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；傳感器課程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）04-0129-03

傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測試與自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)特別是智能生產(chǎn)的信息源頭[1]。隨著中國制造業(yè)由初級(jí)的“來料加工型”向高級(jí)的“生產(chǎn)創(chuàng)新型”轉(zhuǎn)化，高昂的人力成本和低廉的產(chǎn)品價(jià)格正成為制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸，于是發(fā)展裝配有眾多傳感器的智能化生產(chǎn)線逐漸成為企業(yè)發(fā)展的方向。《傳感器原理及應(yīng)用》是電子信息、自動(dòng)化、電氣工程和儀器儀表專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，在專業(yè)課程體系中起到重要的承上啟下作用[2]。經(jīng)過此課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握傳感器的基本概念、原理、分析與計(jì)算方法，理解各種傳感器的特點(diǎn)，會(huì)設(shè)計(jì)較典型的傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)電路，并具備選擇合適的傳感器進(jìn)行非電量測量的技能，能夠使用常用傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)一般工業(yè)信號(hào)的測量。但是傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，都難以滿足學(xué)生對(duì)掌握現(xiàn)代信息處理技術(shù)的需求，也難以滿足社會(huì)對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)與技能要求，需對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改革。

一、教學(xué)內(nèi)容分析

1.傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的不足。傳感器技術(shù)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、提高綜合素質(zhì)和開發(fā)創(chuàng)新思維有著重要作用[3]。但傳統(tǒng)課程以課堂教學(xué)為主，部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為輔。以浙江工業(yè)大學(xué)電子信息專業(yè)為例，課堂教學(xué)40學(xué)時(shí)，講解的傳感器以電阻應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、熱電式和霍爾式為主，每種傳感器分別從基本原理、等效電路、測量電路設(shè)計(jì)以及誤差與靈敏度分析等方面進(jìn)行介紹。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)為8學(xué)時(shí)，分4次完成，每次對(duì)1—2種傳感器進(jìn)行原理性驗(yàn)證，并通過測量數(shù)據(jù)對(duì)傳感器的靜態(tài)特性進(jìn)行分析。

可以看出，傳統(tǒng)的教學(xué)存在著以下不足：（1）講授的傳感器都是傳統(tǒng)形式的，對(duì)于現(xiàn)階段應(yīng)用廣泛的光纖傳感器、固體圖像傳感器、超聲波傳感器等幾乎沒有涉及。知識(shí)過于陳舊，已不能滿足企業(yè)智能化、網(wǎng)絡(luò)化和無線化的檢測需求。（2）講授的傳感器特性分析理論不適用于工程實(shí)際。傳感器在應(yīng)用中主要是測量動(dòng)態(tài)信號(hào)為主，其測試任務(wù)不僅需要精確地測試出信號(hào)幅值的大小，而且需要記錄動(dòng)態(tài)信號(hào)變化過程的波形，并進(jìn)行信號(hào)的穩(wěn)定性和延時(shí)誤差分析，而傳統(tǒng)教授內(nèi)容以靜態(tài)特性分析為主，對(duì)上述內(nèi)容涉及較少。（3）傳感器技術(shù)是一個(gè)側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用的學(xué)科，只有在結(jié)合了應(yīng)用背景的實(shí)際項(xiàng)目中，才能體會(huì)到它的實(shí)用價(jià)值。而傳統(tǒng)的課堂教學(xué)只是給出了理想模型下傳感器的等效電路與信號(hào)測量方式，缺乏定量分析，不能給學(xué)生直觀的感性認(rèn)識(shí)。

2.傳感器知識(shí)的新要求。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及企業(yè)對(duì)智能化生產(chǎn)需求的快速發(fā)展，新時(shí)期內(nèi)對(duì)傳感器知識(shí)要求的重點(diǎn)也逐漸發(fā)生了變化，而這些知識(shí)在現(xiàn)在大部分教學(xué)中沒有得到反映，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）越來越側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用。隨著森林防火監(jiān)控、電力設(shè)備防盜監(jiān)控、物流跟蹤、貨物定位等應(yīng)用需求的提出，物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)逐漸成為傳感器的重要應(yīng)用之一。在這些系統(tǒng)中，每個(gè)傳感器都是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，彼此間可相互通信。雖然每個(gè)傳感器的測量范圍有限，但整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的測量能力。這也說明，傳感器的測量方式也發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的對(duì)某一測量點(diǎn)的特性分析已不能滿足使用需求。（2）越來越側(cè)重于無線化的應(yīng)用。隨著通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，非接觸式的測量、無連接線的信號(hào)傳播方式正逐漸成為傳感器使用的主流。這種方式的改變使得傳感器的使用更加便捷，但這也使得我們必須對(duì)傳感器的等效電路、測量電路的講授做出改變，除了滿足測量誤差和動(dòng)態(tài)指標(biāo)外，還必須有利于無線化的傳輸。（3）越來越側(cè)重于能量的供給與控制管理。網(wǎng)絡(luò)化、無線化的發(fā)展趨勢順應(yīng)了傳感器分散測量的特點(diǎn)，但也使得傳感器的能量供應(yīng)變得更加困難。除了選擇容量更大的電池之外，設(shè)計(jì)耗能更小的信號(hào)測量與傳播方式，也變得更加重要。

3.不同專業(yè)對(duì)傳感器的需求分析。對(duì)不同專業(yè)，將要服務(wù)于不同行業(yè)的授課對(duì)象，根據(jù)適用性原則，所講授的知識(shí)內(nèi)容應(yīng)該有所區(qū)別。以浙江工業(yè)大學(xué)為例，開設(shè)傳感器課程的專業(yè)主要有電子信息、自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化和測控技術(shù)與儀器專業(yè)等。電子信息專業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生信號(hào)檢測、智能信息處理、射頻終端等電子產(chǎn)品的研究與開發(fā)能力，所以應(yīng)側(cè)重于傳感器測量的原理與方法、傳感器的特性分析以及信號(hào)的無線傳輸?shù)戎R(shí)的學(xué)習(xí)。自動(dòng)化專業(yè)主要學(xué)習(xí)化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化、流水生產(chǎn)自動(dòng)化、智能裝備等方面的知識(shí)與開發(fā)技術(shù)，所以應(yīng)側(cè)重于傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析、液位傳感器、液體或氣體壓力傳感器和熱電式傳感器的學(xué)習(xí)。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、建筑電氣設(shè)計(jì)、電力生產(chǎn)與設(shè)計(jì)以及電氣設(shè)備等方面的設(shè)計(jì)與開發(fā)能力，所以應(yīng)側(cè)重于磁電式傳感器、霍爾式傳感器、變壓器式傳感器、位移傳感器和加速度傳感器等知識(shí)的學(xué)習(xí)。測控技術(shù)與儀器專業(yè)主要培養(yǎng)從事工業(yè)過程檢測與控制、智能儀器設(shè)計(jì)、微機(jī)測控、機(jī)電一體化等方面的研究、開發(fā)與設(shè)計(jì)，所以應(yīng)側(cè)重于傳感器與微機(jī)或嵌入式系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)、基于軟件的信號(hào)分析與誤差修正等知識(shí)的學(xué)習(xí)。

二、教學(xué)方法分析與探討

1.教學(xué)方法現(xiàn)狀分析。（1）以課堂講授為主的教學(xué)方式。傳感器技術(shù)課程一般分為考試和考查兩種形式?？荚囌n由40課時(shí)的課堂教學(xué)和8課時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)組成，但實(shí)驗(yàn)是以連線方式的原理驗(yàn)證為主，只能提高學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)理論知識(shí)的進(jìn)一步理解，沒有應(yīng)用場景，更談不上結(jié)合應(yīng)用的進(jìn)一步分析?？疾檎n只有32課時(shí)的課堂教學(xué)，沒有對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)安排。這樣的教學(xué)方式顯然不符合傳感器課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)要求，在電子競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)以至于今后的工作中，學(xué)生仍然不能甚至不會(huì)使用傳感器。（2）以文字和靜態(tài)圖片為主的內(nèi)容展示方式。雖然幻燈片已基本取代了板書的內(nèi)容展示方式，加快了講課節(jié)奏，增加了教學(xué)內(nèi)容。但在使用過程中，很多教師往往只是把文字和圖片電子化，缺少了逐步講解、層層分析的過程，更缺少對(duì)傳感器工作原理與使用的動(dòng)態(tài)演示，不能使學(xué)生獲得很好地感性認(rèn)識(shí)，而這對(duì)傳感器的理解是至關(guān)重要的。（3）松散的內(nèi)容組織方式。由于傳感器課程本身的特點(diǎn)，每一章節(jié)講述的是同一原理或完成同一測量任務(wù)的傳感器，各章節(jié)之間相對(duì)獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)性和連貫性，使得很多同學(xué)在學(xué)習(xí)時(shí)抓不住重點(diǎn)，不能把各章內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，達(dá)不到知識(shí)的融會(huì)貫通，限制了教學(xué)質(zhì)量的提高。

2.教學(xué)方法改革探討。（1）虛擬儀器在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。虛擬儀器技術(shù)是利用高性能的模塊化硬件結(jié)合高效靈活的軟件來模擬完成各種測試、測量和自動(dòng)化控制的數(shù)字仿真技術(shù)，已成為高校進(jìn)行傳感器實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展方向。在大多數(shù)學(xué)校的教學(xué)活動(dòng)中，虛擬儀器是作為實(shí)驗(yàn)儀器來使用的，但由于便于攜帶、操作簡便、易于展示的特點(diǎn)，同樣適用于課堂教學(xué)。結(jié)合虛擬儀器的動(dòng)態(tài)演示，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)會(huì)更加容易理解，起到事半功倍的效果。（2）理實(shí)一體教學(xué)。傳感器是注重感性認(rèn)識(shí)的課程，在課堂教學(xué)過程中要充分利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的傳感器，把實(shí)物帶入課堂教學(xué)，防止教學(xué)內(nèi)容的乏味、空洞。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)場所允許的情況下，應(yīng)盡可能的把課堂教學(xué)放到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行授課。理實(shí)一體，讓學(xué)生對(duì)傳感器的外觀、工作與測量方式都有直觀的認(rèn)識(shí)。使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，深?yuàn)W的理論也會(huì)變得生動(dòng)易懂。（3）項(xiàng)目式教學(xué)。項(xiàng)目式教學(xué)是指將傳統(tǒng)的知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，圍繞著項(xiàng)目組織和開展教學(xué)。通過實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目，把理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。一般意義上的項(xiàng)目式教學(xué)是以工程實(shí)踐為基礎(chǔ)的，考慮到國內(nèi)高校實(shí)踐條件的局限性，可以在課堂上以案例分析為主，選取少量易于操作的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析與探討

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是傳感器課程的重要組成部分，是學(xué)生對(duì)傳感器產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，加深理論知識(shí)理解的重要途徑。通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該能夠?qū)ΤＳ脗鞲衅鞯墓ぷ髟?、工作特性、測量方式有較好地掌握，能夠應(yīng)用傳感器在工程中進(jìn)行常用信號(hào)的測量，并能根據(jù)工作環(huán)境狀況和相應(yīng)的測量方式進(jìn)行誤差分析與補(bǔ)償。但現(xiàn)在傳感器課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備大多為組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)或?qū)嶒?yàn)箱，這種設(shè)備對(duì)學(xué)生的開放程度比較低，學(xué)生只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行簡單的連線操作，做一些簡單的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，很多學(xué)生也不用去關(guān)心實(shí)驗(yàn)的原理和方法，只需要記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行簡單的數(shù)字填空，就可以完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這種實(shí)驗(yàn)方式顯然不利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)傳感器學(xué)習(xí)的興趣，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探討。為了培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)與工程實(shí)踐能力，突出實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在教學(xué)方面的作用，達(dá)到使學(xué)生深化理論理解、提高應(yīng)用能力的目的，本文提出對(duì)傳感器課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行如下方面的改革：（1）靈活安排驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，在保證實(shí)驗(yàn)課時(shí)不變的情況下，選做自己需要驗(yàn)證的理論知識(shí)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的主要目的是加深學(xué)生對(duì)傳感器原理的認(rèn)識(shí)與理解，由于每個(gè)學(xué)生對(duì)傳感器認(rèn)識(shí)程度的差異，其需要驗(yàn)證的知識(shí)點(diǎn)也是有差異的。所以，在有限的課時(shí)范圍內(nèi)，讓學(xué)生自己選擇需要驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可更大程度上實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的統(tǒng)一，也達(dá)到了因材施教的效果。（2）開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)具體的工程模型，設(shè)計(jì)出具有應(yīng)用背景的信號(hào)測量方法，并對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行分析與驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中，除了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)K，適量增加了環(huán)形帶檢測平臺(tái)、直線位移測控平臺(tái)、溫度測控平臺(tái)、分揀裝置實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及流體測控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等，這些裝置的被測信號(hào)可使用不同的傳感器進(jìn)行測量，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作量小，易于實(shí)現(xiàn)?？墒箤W(xué)生在獲取感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，以接近真實(shí)的環(huán)境實(shí)現(xiàn)物理信號(hào)的測量，從而為具有更好的工程實(shí)踐能力打下基礎(chǔ)。（3）開設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)題目可由教師根據(jù)自己的工程項(xiàng)目給出，也可由學(xué)生自主提出。實(shí)驗(yàn)室提供通用的開發(fā)設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、示波器、通用傳感器及嵌入式開發(fā)板等。學(xué)生自由組隊(duì)，分工合作，每組2—4人。實(shí)驗(yàn)初期，要求學(xué)生首先查詢相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、論證與可行性分析。指導(dǎo)教師集合全體同學(xué)對(duì)方案進(jìn)行分析，給出相應(yīng)的意見或建議，待方案完善后，學(xué)生方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段。在實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)室教師對(duì)學(xué)生遇到的疑難問題給予必要的技術(shù)指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，每組提交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并進(jìn)行成果演示。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求每個(gè)學(xué)生必須仔細(xì)完成規(guī)定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，形成實(shí)圖文并茂的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，至少完成一種物理量的信號(hào)測量，包括方案設(shè)計(jì)、傳感器選擇、信號(hào)測量電路設(shè)計(jì)等，并對(duì)被測量信號(hào)進(jìn)行誤差分析，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生對(duì)于一些難以測量的物理量給出測量方案，并進(jìn)行可行性分析，鼓勵(lì)同學(xué)進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，最好形成可發(fā)表的論文或?qū)＠戎R(shí)產(chǎn)權(quán)。

四、課時(shí)分配與考核

依照總共48課時(shí)的教學(xué)安排，可按理論課32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課16課時(shí)的方式劃分。其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)。需要說明的是，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的課時(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，教師可以以作業(yè)的方式讓學(xué)生在課下完成。課程總成績可按理論考試成績40%、作業(yè)與課堂出勤率10%、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)20%、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)10%、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)20%的比例給出。實(shí)驗(yàn)課程成績的比重大大提高，這也可以讓學(xué)生更加重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。

五、結(jié)束語

通過對(duì)傳感器課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，結(jié)合傳感器課程的特點(diǎn)、企業(yè)在新形勢下對(duì)傳感器知識(shí)的要求等因素，在理論教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方式上進(jìn)行了改革探討。提出為了使學(xué)生更好地適應(yīng)傳感器在物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等新型場合的應(yīng)用，必須在教學(xué)內(nèi)容上跟上發(fā)展的步伐，在教學(xué)方法上更加注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)能使學(xué)生掌握傳感器的工程應(yīng)用方法，對(duì)于工程中的信號(hào)測量問題，應(yīng)能運(yùn)用傳感器知識(shí)給出可行的測量方案。提出的改革方法已在浙江工業(yè)大學(xué)電子信息專業(yè)2012級(jí)的教學(xué)中得到了應(yīng)用，學(xué)生對(duì)新的教學(xué)方式表現(xiàn)出了極大的熱情，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，取得了良好的教學(xué)效果。

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Abstract：The paper discusses the teaching reform of sensor course in the perspective of contents，methods and experiments in order to solve the problem of obsolete knowledge structure which cannot meet the needs of current factory.The paper proposes to change the operation model of verification experiment and strengthen comprehensive experiment and innovative experiment through adding some knowledge of new sensors，Internet of things and wireless sensor networks，thus the project practice ability of students improved.

Key words：teaching reform；sensors series course；experiment teaching