傳感器實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)創(chuàng)新性改革初探

朱紅霞

摘要：新時(shí)代迫切需要?jiǎng)?chuàng)新應(yīng)用型人才，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的重要途徑。本文以《傳感器與檢測技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)為例，結(jié)合地方高校實(shí)際情況，分別從階梯化的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)配套支撐服務(wù)兩個(gè)方面對實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新性改革進(jìn)行了探索和研究，旨在高質(zhì)量提高傳感器與檢測技術(shù)的教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新、實(shí)踐和工程實(shí)際應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：傳感器實(shí)驗(yàn);階梯化教學(xué);實(shí)驗(yàn)配套支撐服務(wù)

一、概述

《傳感器與檢測技術(shù)》課程是電氣自動(dòng)化、測控技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的一門重要主干課程。本課程通過對常用的各類傳感器的基本原理、測量電路和應(yīng)用特點(diǎn)等進(jìn)行介紹和分析，培養(yǎng)學(xué)生具備對各類常用傳感器的選型和應(yīng)用能力，及對檢測設(shè)備運(yùn)行過程出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、解決的實(shí)踐能力。伴隨課程開設(shè)的傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要包括電阻、電容、電感、霍爾傳感器、熱電偶、光纖傳感器等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。然而，在實(shí)際教學(xué)中重理論輕實(shí)驗(yàn)的做法，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對獨(dú)立、交叉少、系統(tǒng)性差，缺乏創(chuàng)新的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器的主動(dòng)性和積極性，限制了學(xué)生的思維方式，不利于學(xué)生創(chuàng)新性能力和實(shí)踐應(yīng)用能力的提高，違背了地方性高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。本文結(jié)合本校情況闡述了傳感器與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)情況，探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)配套支撐服務(wù)的創(chuàng)新性改革。

二、傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討

培養(yǎng)應(yīng)用型人才是地方性高校的主要目標(biāo)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的主要途徑，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的好壞是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐性和應(yīng)用性、發(fā)揮學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性、夯實(shí)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵所在。

本?！秱鞲衅髋c檢測技術(shù)》實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用THSRZ-1型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置主要由試驗(yàn)臺(tái)部分、三源板部分、處理（模塊）電路部分和數(shù)據(jù)采集通訊部分組成。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)只需將各種傳感器模塊與實(shí)驗(yàn)裝置按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求機(jī)械式連線，記錄數(shù)據(jù)即可，對傳感器如何檢測，又如何轉(zhuǎn)換成電信號的過程幾乎了解很少，那也就很難實(shí)現(xiàn)將理論運(yùn)用與實(shí)踐相結(jié)合。

基于以上分析，考慮《傳感器與檢測技術(shù)》課程應(yīng)用性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，對本實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革主要從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套支撐服務(wù)兩個(gè)方面考慮：一方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容階梯化，從基本性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過渡至綜合性實(shí)驗(yàn)，再上升到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目要貼近工程實(shí)際或與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)，切實(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力。另一方面，實(shí)驗(yàn)配套支撐服務(wù)要實(shí)行實(shí)驗(yàn)時(shí)間和形式開放化，建立更“自由”的學(xué)習(xí)平臺(tái)，使學(xué)生在課后也可以開展創(chuàng)新和設(shè)計(jì)研究。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

本校的傳感器實(shí)驗(yàn)裝置是傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要平臺(tái)。圖1為傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的示意圖。利用該實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合傳感器模塊可進(jìn)行溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、濕度、位移及振動(dòng)等物理信號的檢測?！秱鞲衅髋c檢測技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)以學(xué)生為主，考慮學(xué)生特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，由簡入難，實(shí)行教學(xué)內(nèi)容階梯化。

（一）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)大部分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，比如應(yīng)變式傳感器全橋性能實(shí)驗(yàn)、電容式傳感器的位移特性、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測速實(shí)驗(yàn)、電渦流傳感器位移特性、被測體材質(zhì)對電渦流傳感器的特性影響實(shí)驗(yàn)等，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證傳感器實(shí)驗(yàn)的基本理論、典型的傳感器原理和特性，獲得必要的實(shí)驗(yàn)知識和操作技能及基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用，培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和初步的分析、歸納和解決問題的能力。

（二）綜合性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生培養(yǎng)學(xué)生分析和處理問題的能力重要環(huán)節(jié)，利用溫度傳感器、磁電傳感器、應(yīng)變式傳感器、光電傳感器、霍爾傳感器等，按照任務(wù)要求，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，編寫方案，設(shè)計(jì)電路，然后進(jìn)行調(diào)試，撰寫報(bào)告完成實(shí)驗(yàn)。如學(xué)生進(jìn)行溫度監(jiān)控系統(tǒng)綜合性實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)包括溫度檢測、處理及轉(zhuǎn)換、顯示、監(jiān)控報(bào)警電路等內(nèi)容，要求結(jié)合日常所學(xué)的傳感器和單片機(jī)等內(nèi)容，根據(jù)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)所掌握的實(shí)踐知識，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，提出可行的實(shí)驗(yàn)方案，通過實(shí)驗(yàn)操作，對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行獨(dú)立思考、判斷并解決，最終完成綜合性實(shí)驗(yàn)的任務(wù)。

傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

綜合性實(shí)驗(yàn)也需要在教師的參與指導(dǎo)下完成。通過綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以對整個(gè)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知，重在培養(yǎng)學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)的興趣，加深對所學(xué)知識的理解，提高個(gè)人系統(tǒng)分析能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。

（三）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

在完成基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生可申請開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用LabVIEW虛擬軟件，結(jié)合硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集、顯示和分析，學(xué)生可以完成類似溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能交通燈控制系統(tǒng)、煙霧報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，比如溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，學(xué)生運(yùn)用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前面板和后臺(tái)程序，通過軟硬件結(jié)合的方式，對傳感器的選用、設(shè)計(jì)和調(diào)試有一個(gè)比較系統(tǒng)的認(rèn)識和理解，可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器和參與實(shí)驗(yàn)的積極性。

除此之外，學(xué)生還可運(yùn)用虛擬軟件進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，與實(shí)際操作相結(jié)合，參與傳感器方面的各類學(xué)科競賽、小發(fā)明、小制作、專利等實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，鍛煉學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)選題獨(dú)立完成的。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)更貼合工程實(shí)際運(yùn)用，學(xué)生的自主能動(dòng)性得到最大發(fā)揮，系統(tǒng)性、創(chuàng)新性、實(shí)踐性和分析力能得到很大提高，為學(xué)生未來從事科研或者就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

階梯化教學(xué)內(nèi)容是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，如上表所示，需要學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)物理量基本測量方法和儀器使用的基礎(chǔ)上，通過綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)所學(xué)知識進(jìn)一步深化和創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)踐能力提升的過程，更加切合地方高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的初心，也為培養(yǎng)創(chuàng)新型科研工作者打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

四、實(shí)驗(yàn)配套支撐服務(wù)改革

階梯化教學(xué)的實(shí)現(xiàn)是在高校實(shí)驗(yàn)配套支撐服務(wù)方面同步改革下方可完成的，諸如實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室形式等開放化。