多舉措促進(jìn)傳感器原理及應(yīng)用課程教學(xué)實(shí)踐研究

梁志勛 易云飛 趙家祺

摘? 要：傳感器原理及應(yīng)用這門課程是電子信息工程、自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)工程等信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是核心課程。隨著“新工科”建設(shè)的推進(jìn)和新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，如何從課程建設(shè)出發(fā)，培養(yǎng)和造就一大批具有基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力卓越的工程科技人才，為我國新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力及人才支撐，不但是當(dāng)務(wù)之急，更是長遠(yuǎn)之策。同時(shí)，新一輪高校課程標(biāo)準(zhǔn)的制定與應(yīng)用，為適應(yīng)這些變化，分別從教學(xué)內(nèi)容的選取、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、小項(xiàng)目設(shè)計(jì)與競賽相結(jié)合和考核4個(gè)方面進(jìn)行探討和實(shí)施，多舉措促進(jìn)傳感器教學(xué)改革與實(shí)踐，進(jìn)一步提高教學(xué)效果，滿足新工科建設(shè)和創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需要。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革? 傳感器教學(xué)? 教學(xué)內(nèi)容? 多舉措? 項(xiàng)目式

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）05（c）-0217-04

Research of Multi measures to promote the teaching practice of sensor principle and Application Course

LING Zhixun? YI Yunfei* ZHAO Jiaqi

（Hechi University Computer and Information Engineering School， Hechi， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 546300 China）

Abstract： The course of Sensor Principle and Application is not only a basic course for information majors such as Electronic Information Engineering， Automation and Internet of Things Engineering， but also a core course. With the promotion of the construction of "new engineering" and the rapid development of new technology industry， how to cultivate and bring up a large number of engineering and scientific talents with solid foundation and excellent innovation ability from the perspective of curriculum construction， so as to provide intellectual and talent support for the development of China's emerging industries and international competition， is not only an urgent task， but also a long-term strategy. At the same time， in order to adapt to these changes， the formulation and application of a new round of curriculum standards in colleges and universities are discussed and implemented from four aspects： the selection of teaching content， experimental teaching， the combination of small project design and competition and assessment. Multiple measures are taken to promote the reform and practice of sensor teaching， further improve the teaching effect and meet the needs of new engineering construction and innovative talent training.

Key Words： Education reform; Sensor teaching; Content of courses; Multiple measures; Project type

傳感器技術(shù)作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的3個(gè)重要支柱之一，它在信息系統(tǒng)當(dāng)中起到了“感官”的作用，是信息采集過程當(dāng)中首要的部件[1]。因其重要性，世界各國都將傳感器技術(shù)視為重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)。

傳感器原理及應(yīng)用這門課程的主要內(nèi)容包括傳感器原理的基本概念、基本原理和基本方法，包括傳感器的定義與分類、傳感器的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性以及無失真測試條件、電阻應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等類型的傳感器，傳感器的標(biāo)定與傳感器的應(yīng)用[2-3]。本課程是一門兼具綜合性、基礎(chǔ)性的課程，同時(shí)，本課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，因此教師在講授本課程過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)以理論聯(lián)系實(shí)際，兼顧加深學(xué)生對理論知識(shí)的理解與提高學(xué)生動(dòng)手能力。

在實(shí)際的傳感器原理及應(yīng)用課程教學(xué)過程當(dāng)中，存在以下幾個(gè)方面的問題：（1）傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，導(dǎo)致課程內(nèi)容存在滯后性;（2）雖然目前高校對實(shí)踐教學(xué)的重視有很大的提升，但部分院校因?yàn)榻?jīng)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)場地等條件不足影響實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，有些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排不合理，實(shí)驗(yàn)任務(wù)過于簡單，實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式化比較嚴(yán)重[4-5]。學(xué)生無法對知識(shí)進(jìn)行有效的應(yīng)用;（3）教材選取不合理，不符合“新工科”背景下人才培養(yǎng)方案中對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo);（4）學(xué)生參加的專業(yè)競賽和做的項(xiàng)目比較少，缺少動(dòng)手鍛煉的機(jī)會(huì)，設(shè)計(jì)能力與工程素養(yǎng)沒有途徑提升。

因此，本文針對傳感器原理及應(yīng)用這門課程，結(jié)合建設(shè)高水平應(yīng)用型大學(xué)的要求和為國家建設(shè)與高科技產(chǎn)業(yè)提供具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、出色的動(dòng)手能力以及卓越的工程素養(yǎng)的工科人才的目標(biāo)，本文分別從以下4個(gè)側(cè)重方面進(jìn)行探究：（1）教材與教學(xué)內(nèi)容的選取如圖1所示;（2）應(yīng)用仿真技術(shù)，使理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合方式，有效提高學(xué)生對本課程知識(shí)與技能的理解和吸收;（3）通過項(xiàng)目式的實(shí)踐學(xué)習(xí)和以賽促練的方式提高學(xué)生對于本課程的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力;（4）多種方式相結(jié)合的課程考核方式。

1? 教學(xué)內(nèi)容選取

教材是教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中很重要的一環(huán)，而根據(jù)傳感器原理及應(yīng)用本門課程學(xué)科交叉性、理論性強(qiáng)、知識(shí)量大、課程內(nèi)容更新?lián)Q代較快的特點(diǎn)，在教材的選擇方面遵循以下的原則：首先，重視國內(nèi)教材，參考與學(xué)習(xí)優(yōu)秀的國外教材，根據(jù)學(xué)生的接受能力選擇國內(nèi)教材、外文教材或者外文翻譯教材;其次，在選擇國內(nèi)教材時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇國家級(jí)教材與省部級(jí)教材，謹(jǐn)慎選擇企業(yè)及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教材或其他教材。

重視項(xiàng)目化的教學(xué)。項(xiàng)目化是指根據(jù)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求和職業(yè)能力培養(yǎng)需求，將專業(yè)課程中的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成訓(xùn)練學(xué)生某方面具體技能的項(xiàng)目[6-8]。在本課程的學(xué)習(xí)當(dāng)中，通過設(shè)置貫穿整個(gè)課程學(xué)習(xí)過程的大項(xiàng)目與每一章節(jié)布置小目標(biāo)和小項(xiàng)目相結(jié)合的方式，來引導(dǎo)學(xué)生提高對于傳感器的解決實(shí)際問題能力和實(shí)踐操作能力。

重視技術(shù)的發(fā)展前沿和發(fā)展方向。傳感器目前的發(fā)展趨勢在于傳感器的小型化、智能化和多功能化，而仿生傳感器與多傳感器信息融合則為代表性的技術(shù)前沿。比如在基礎(chǔ)知識(shí)的講授當(dāng)中，加入對于技術(shù)前沿有價(jià)值論文的分析。通過這種方式，可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也可以加深學(xué)生對于知識(shí)的理解。

重視課程思政。2020年6月，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，提出課程思政建設(shè)是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)[9]。因此，課程思政也應(yīng)納入本門課程內(nèi)容選擇的重要部分，針對本門課程的課程思政，可從工程師的職業(yè)道德和我國本領(lǐng)域內(nèi)的成就兩方面入手，建設(shè)課程思政。

2? 仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

理論基礎(chǔ)固然重要，但是如果只是講授理論，學(xué)生對課本知識(shí)的接受程度自然大打折扣，如果理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，將有效提高學(xué)生對課本知識(shí)的接受程度。仿真技術(shù)的應(yīng)用，將有效解決部分偏遠(yuǎn)院校缺乏實(shí)驗(yàn)器材的問題。因此，在試驗(yàn)箱滿足不了實(shí)驗(yàn)要求的情況下，采用仿真技術(shù)，采用的仿真軟件有Multisim、MATLAB和Proteus等軟件，可以利用Multisim軟件仿真各種基礎(chǔ)電路，而MATLAB可以仿真?zhèn)鞲衅鞯南到y(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)特性，可以利用Proteus仿真各類集成傳感器。試驗(yàn)箱可以有效進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力。因此，建議仿真和試驗(yàn)箱相互結(jié)合來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，有效提高學(xué)生對理論知識(shí)的學(xué)習(xí)深度。

3? 小項(xiàng)目設(shè)計(jì)與競賽相結(jié)合

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建議給學(xué)生布置一些小項(xiàng)目，如光強(qiáng)采集系統(tǒng)、溫度測控系統(tǒng)、氣體檢測系統(tǒng)等，或者學(xué)生自選和傳感器相關(guān)的小系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，對于能力較好的一些學(xué)生，積極推薦他們參加各類學(xué)科競賽，比如全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大賽和機(jī)器人大賽等，這些競賽多數(shù)需要用到傳感器。通過競賽不但有效提高了學(xué)生對傳感器本課程的應(yīng)用和理解，更有效提高了綜合設(shè)計(jì)能力。

4? 考核方法

在考核考試自主性較高的情況下，可以將理論考試、平時(shí)成績、項(xiàng)目考核等有機(jī)結(jié)合起來，多方面多環(huán)節(jié)對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行考核。本文主要采用結(jié)合平時(shí)考核和期末考試兩個(gè)環(huán)節(jié)的考核方式。如表1所示，在平時(shí)考核環(huán)節(jié)當(dāng)中，主要包含學(xué)生的出勤情況、實(shí)驗(yàn)完成情況和課程項(xiàng)目考查，綜合考查學(xué)生的平時(shí)情況。平時(shí)考核環(huán)節(jié)貫穿教學(xué)活動(dòng)的始終，因此可以比較客觀地考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，但是對于學(xué)生平時(shí)情況的考查周期比較長而且相對比較主觀。而期末考試包含兩部分，首先是筆試，用以考查學(xué)生的對于理論知識(shí)的掌握;其次是操作性考試，用于考查學(xué)生對于使用知識(shí)解決具體問題的能力，作為筆試的補(bǔ)充。通過多環(huán)節(jié)的考核，可以全面、綜合地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，教師可以較為準(zhǔn)確地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，作為教學(xué)設(shè)計(jì)的反饋。

5? 結(jié)語

本文針對傳感器原理及應(yīng)用這門在相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)體系當(dāng)中兼具重要與基礎(chǔ)地位的課程，通過創(chuàng)新性的教學(xué)內(nèi)容選取、仿真實(shí)驗(yàn)、以賽促學(xué)、考核方式的方案，為目前本門課程存在的一些問題提出解決方案。希望本文所做的研究能為傳感器原理及應(yīng)用課程的建設(shè)獻(xiàn)上綿薄之力，為國家建設(shè)提供更多更優(yōu)質(zhì)的工程人才。

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