傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)改革探索與實(shí)踐

張瓊 郭紅英

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程在教學(xué)現(xiàn)狀方面的一些不足之處，理論教學(xué)方式的單一以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有限，提出了教學(xué)改革方案，以理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)為一體的教學(xué)方式，使學(xué)生通過(guò)線上線下理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與討論、仿真及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)分析與驗(yàn)證，以及以項(xiàng)目為主導(dǎo)的課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，能更好地對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐，提高學(xué)生對(duì)傳感器的實(shí)際應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：傳感器與檢測(cè)技術(shù);教學(xué)改革;課程設(shè)計(jì);仿真;傳感器應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）27-0228-02

Abstract：In view of the shortcomings of the traditional sensor and detection technology course in the teaching situation， the single theoretical teaching method and the limited experimental teaching， this paper puts forward a teaching reform scheme， which integrates the theoretical teaching， experimental teaching and course design， so that students can learn and discuss the theoretical knowledge online and offline， analyze and verify the simulation and experimental design， And the practice of project-based curriculum design can better study and practice sensor and detection technology， and improve students' practical application ability of sensor.

Keywords： Sensor and detection technology; Teaching reform; Curriculum design;Simulation;Sensor applications

1 引言

傳感器與檢測(cè)技術(shù)作為信息技術(shù)的關(guān)鍵之一，已經(jīng)滲透到人類的科學(xué)研究、工程實(shí)踐和日常生活的各個(gè)方面。隨著5G技術(shù)的普及與應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，傳感器作為智能制造的核心之一，對(duì)我國(guó)發(fā)展智能制造技術(shù)起著重要的作用。傳感器與檢測(cè)技術(shù)是工科電子技術(shù)類專業(yè)一門重要的技術(shù)實(shí)踐課程，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生在傳感技術(shù)方面具有較廣的認(rèn)識(shí)，能在測(cè)量領(lǐng)域完成生產(chǎn)過(guò)程中的信息檢測(cè)[1，2]。

2 教學(xué)的現(xiàn)狀與問(wèn)題

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，傳感器與檢測(cè)技術(shù)采用理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方式，在理論教學(xué)方面，主要講授傳感器的傳感機(jī)理、結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路和應(yīng)用方法等，主要集中在理論分析。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的限制，傳感器實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)幾種傳感器如紅外溫度傳感器MLX90614、光頻傳感器TSL230等進(jìn)行信號(hào)采集，驗(yàn)證的是通過(guò)不同的傳感器將相應(yīng)的非電量轉(zhuǎn)換為電量的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程單一，學(xué)生只能看到信息采集的結(jié)果，不能主動(dòng)地將理論知識(shí)聯(lián)系到實(shí)際，缺乏對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)的綜合認(rèn)知，與目前培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)不匹配。由于傳感器與檢測(cè)技術(shù)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié) [3，4] 。

3 教學(xué)改革的方案

為了符合社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提出了以理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)為一體的教學(xué)方式，以項(xiàng)目式為目標(biāo)的教學(xué)理念，使學(xué)生們對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)有更深入的學(xué)習(xí)與實(shí)踐。

3.1 理論教學(xué)

傳感器與檢測(cè)技術(shù)的理論教學(xué)結(jié)合線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，采取線上線下相結(jié)合的授課方式，以項(xiàng)目教學(xué)法為核心，提出課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，重點(diǎn)放在傳感器的測(cè)試及應(yīng)用上，線上教學(xué)依托學(xué)習(xí)通平臺(tái)建課，合理安排學(xué)習(xí)內(nèi)容，講授基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)，關(guān)于傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、特性等，利用線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生可以在平臺(tái)自主學(xué)習(xí)并完成相關(guān)任務(wù)點(diǎn)，可以針對(duì)不同學(xué)生的進(jìn)度及需求，對(duì)于部分較難懂的知識(shí)點(diǎn)重復(fù)觀看，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，網(wǎng)絡(luò)課程跟蹤的數(shù)據(jù)可讓教師更好了解學(xué)生學(xué)習(xí)行為的特征，同時(shí)，對(duì)于一些線上教學(xué)的聚焦分散，碎片化學(xué)習(xí)的缺點(diǎn)，可以通過(guò)線下的課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的需求作為內(nèi)驅(qū)動(dòng)，以線下的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐來(lái)檢測(cè)學(xué)生線上學(xué)習(xí)的成果。對(duì)于一些重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑難問(wèn)題在線下進(jìn)行討論解答[5，6] 。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是將已有的傳感器及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)限制了學(xué)生的思維，設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)較少。通過(guò)教學(xué)改革，在理論講解的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用實(shí)例，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中以學(xué)生為主體，結(jié)合已有資源，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，考慮不同層次水平的學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)掌握不同，在已有的基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的情況下，增加一些綜合型和設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)。

結(jié)合目前實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生以仿真為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以通過(guò)Matlab軟件對(duì)傳感器的靜態(tài)特性如線性度、靈敏度、重復(fù)性。遲滯性等靜態(tài)特性進(jìn)行驗(yàn)算，也可以通過(guò)Simulink仿真對(duì)傳感器進(jìn)行建模，對(duì)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真分析，通過(guò)仿真，分析影響傳感器動(dòng)態(tài)特性的具體因素，以及其改善措施。通過(guò)Ewb、Mutlsium軟件對(duì)傳感器電路進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證測(cè)試電路的是否能檢測(cè)相應(yīng)的信號(hào)[7]。