高职院校机电一体化专业传感器课程教学探讨

宋珍伟 顾诚甦 李 莉

摘要:本文针对传感器课程教学的特点,对于高职院校机电一体化专业如何开展传感器教学工作进行初步探讨。

关键词: 传感器教学高职

中图分类号: G642文献标识码: A文章编号:1672-1578(2009)11-0122-02

1 引言

传感器是一种物理装置,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置。据传感器的定义可见传感器技术涉及的知识面宽广,涉及到机械、电子、化学、磁学、光学等各个学科,同时传感器技术的发展日新月异,出现了许多新型的传感器。也对传感器的教学工作提出了更高的要求,我院是一所培养应用型高职人才的职业院校。根据市场的需求,前几年就在机电系电类专业中加强了传感器课程的教学,传感器是获取自然科学领域信息的主要途径和手段。在现代测控系统中,作为关键环节的传感器处于连接被测控对象和测控系统的接口位置,因此传感器课程在整个课程体系中占用重要的地位。经过几年的摸索及试验。现就高职院校机电一体化专业如何开展传感器教学进行初步探讨:

2 我院传感器课程培养目标以及现状分析

据我院高职机电一体化专业培养目标要培养能够胜任机电一体化设备的设计、安装、调试、操作、维护、维修和综合管理等工作的专业技术人员。针对传感器教学而言要求传感器课程教学目标适应专业培养目标,力图使学生学完本书后能获得作为生产第一线的技术、管理、维护和运行人员所必须掌握的传感器、自动检测系统和抗干扰技术等方面的基本知识和基本技能,同时通过综合设计来培养大学生系统设计的能力以及科技创新的能力。在学习上:

(1)使学生重点掌握传统的电阻、电容、电感、电压、热电、光电效应的敏感原理及其传感器的结构与应用。

(2)有选择地学习各类新型传感器,如光纤、激光、超导、生物、智能等传感器,它们对科学技术现代化起着举足轻重的作用。

传感器这门课几乎每一章节都介绍一种传感器的原理以及应用,内容比较分散,整体连续性不强,学生学起来比较艰苦而且不容易弄明白,教师讲起来也枯燥乏味,对教与学都提出更高的要求。传感器教学中长期以来存在很多问题如:重理论经实践,严重的影响了传感器课程的教学效果。实验教学缺少独立的教学体系以及相应的学分评价体系,实验课从属干理论课实验内容含在理论课程中,实验学时与内容的开设随意性强,随意削减实验学时成为普遍现象,实验课时同理论课时比例不太合理等问题。且实验多为验证性实验,缺乏设计性,与工程实践脱节。

3 理论教学

3.1教学内容的探讨

教材是教学内容及学生学习知识的主要源泉,内容的变革必然首先涉及教材的选用问题,目前传感器教材的种类繁多,而且行业特色鲜明,如汽车技术方向的教材偏重汽车专用传感器,而化工行业的教材所涉及的传感器多以化工参数测量为主,所以在选用教材时充分考虑我院机电一体化专业的专业特点,并且根据专业实际情况自编补充讲义,对教材中没有涉及到的以及讲解不充分的内容进行补充,同时介绍新型传感器及传感器的最新动态。

在考虑教材时,主要着眼于提高高职、高专学生的应用和工艺水平,因此教材选用高职高专精品教材,该教材针对高职学生的特点压缩原理理论推导,增加应用实例。学生不需要研究复杂的原理推导,学习起来容易,增加生产生活的传感器实验以及图片,增强了学生的学习兴趣又与生产实践结合起来。

3.2课堂教学

3.2.1多媒体辅助教学技术、问题启发式教学,加强直观性教学

课堂教学的主要目的就是让学生了解传感器的工作原理及其特性。另据高职高专的特点把原理推导部分进行了压缩,传感器课程的特点每个章节之间缺乏连贯性。仅仅机械化的进行讲解,学生必然感觉到枯燥无味难于理解。采用多媒体教学技术增强直观性有利于提高学生的兴趣,同时加强互动式教学,提高教学质量。

比如:热电阻这部分内容

首先提问:电阻的阻值与温度有关吗?关系如何?

有些同学回答:“有关”,有些说:“无关”。回答有关的学生也不知道阻值和温度到底存在什么关系。此时用多媒体演示100w/220v的白炽灯在没有通电的情况下用万表测量内部电阻丝的阻值只有几十欧姆,而通电额定状态下工作时的阻值为484欧姆。

接下来提出问题由此演示实验可以得出什么结论呢?

学生回答:金属丝的阻值随温度的升高而增大。

师生总结:用金属丝可以制作温度传感器,称为热电阻。

然后,再对于电阻传感器的原理进行讲解,这样学生就比较感兴趣,对于问题的解决也使学生有一种成就感。

3.2.2注意讲授内容的实用性,引入案例教学,激发学生的求知欲望

讲授内容要具有实用性同生产、生活相关,有利于激发生学生的求知欲望。比如:温度是同我们生活密切相关的一个物理量,常常需要测量与控制。那么就可以用“简易温度传感器设计”作为一个设计案例进行教学。同时提出几个问题:温度传感器可以用在哪些方面?可以用到书本中哪些章节的什么内容?如何设计简易温度传感器?根据书本上内容可以设计出几种方案?新型温度控制芯片(举三例)? 如何采用新型控制芯片与单片机进行设计方案如何?通过对这些问题的回答,使学生更好的理解温度传感器的应用,理解教材上的相关内容,同时拓展了学生的思维。对学生设计方案在全班进行评审(先由学生之间进行互审,再由教师对各个方案进行点评)找出缺点及不足,有利于培养学生独立处理问题以及具体设计的能力。

4 实验教学

实验课教学是完成本课程教学的重要环节。其主要任务是通过实验巩固和消化课堂所讲授理论内容的理解,掌握常用传感器的工作原理和使用方法,提高学生的动手能力和学习兴趣。其目的是使学生掌握非电量检测的基本方法和选用传感器的原则,培养学生独立处理问题和解决问题的能力。

教材介绍的新型传感器类型较多,需要测量的物理量也比较多,如果每一种传感器都进行验证,由于工作量大、难度大会

挫伤学生的积极性,保留一些基础性验证实验如金属箔式应变片——电子秤实验、差动变压器性能测试、电容传感器实验等主要是使学生理解传感器的原理,进一步巩固和消化所学的内容。

增加项目设计,单独设立课程的实验教学环节,开设了综合性、设计性的实验。可以把类似于我们在讲授过程中的小案例,做成不同的设计题,由学生进行选做。培养学生综合设计能力。

5 考核

我院现有的考核形式是这样的。课程考核总成绩100分,其中理论考试占60%,测验成绩占20%,平时成绩占20%。平时成绩包括课堂提问、学生作业、实验情况等。可见,理论考核占绝对的比例,而对于实验实践没有专门的考核标准以及形式,重视理论而忽略实践能力的培养。为了解决此问题,我们采用课题设计的形式让学生动手完成小设计,通过设计的情况来进行考核。

采用课程设计或专业论文的方式来代替传统的考核方式。让学生不拘泥于课本上的条条框框,离开课本查阅相关资料。比如说:让学生完成一个水温控制器的设计、利用电桥完成数字式电子称的设计、利用超声波设计一个水位测试仪等等。学生为了完成设计目标,势必会查阅大量的相关资料,无形中加深了学生对知识的理解,同时又增强了知识与生产实践的结合。

6 结语

传感器的种类繁多,我们对传感器教学时,应侧重于应用,应注意它与基础原理相联系,应关注学生的经验,不要过于艰深,应注意培养学生的知识与技能、过程与方法、情感维度与价值观。同时注意与生活的联系,尽力提高学生的学习兴趣,使学生感受到知识的巨大用途,培养其能力全面发展。

参考文献:

[1]张向文.传感器原理及应用.课程教学改革的探讨[J].科技资讯,2007.

[2]王建军.传感器技术.教学方法探讨[J].装备制造技术,2007.

[3]张淑红.项目教学法在传感器课程改革中的应用[J].高等职业教育—天津职业大学学报,2007.

作者简介:宋珍伟(1979-),男,助教,主要从事教学工作。