传感器与检测技术课程的教学研究

张俊彦　杨静宜　宿敬肖

[摘要]针对“传感器与检测技术”课程教学的内容和特点,对该课程的教学进行深入的研究和分析。在课堂教学方面,提出如何激发学生的学习兴趣、灵活地处理教材、运用多元化的教学手段和如何培养学生的思维能力及创新能力等教学方法;在实验教学方面,提出传统实验与设计实验相结合、实物实验与虚拟实验相结合的教学方法,并在实验过程中有意识地培养学生的团队合作精神。

[关键词]传感器课堂教学实验教学

中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710176-01

一、引言

在以信息的采集、传输和处理为基础的信息化时代,传感器处于信息采集系统的最前端。现在,传感器已经广泛应用于各个学科领域[1,2]。科学技术上的每一个发现与进步,都离不开传感器与检测技术的保证,因此,学生学好《传感器与检测技术》这门课程将对学生今后的发展产生一定的影响。此课程既是对已学知识的综合应用又是后续课程的基础,因此有必要对此课程的教学进行探讨与研究。

二、课堂教学的研究

(一)激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性。兴趣是最好的老师。一般来说,学生在第一堂课时学习兴趣是最浓厚的,因此,在讲课之前先播放一些与日常生活密切相关的传感器应用视频。比如:楼道里的声光控灯;商场的光控门;汽车中使用的各种传感器等来激发学生的求知欲。随着课程的深入,面对枯燥的理论知识,学生的学习兴趣一般会慢慢减退,这时针对不同类型的传感器讲一些典型的应用实例。例如:在讲解了电容式传感器的原理后,我们讲了电容式指纹传感器在信息安全方面的原理及应用。对于这些高科技学生比较感兴趣,而指纹又是大家比较了解的,这样,学生的学习积极性又提高了。

(二)灵活处理教材,适当扩充新内容。灵活调整授课内容顺序,提炼教学内容,并与其他课程相联系,适当补充新型传感器的有关知识,以达到最佳得教学效果。例如:讲解工作原理时,采用框图的形式将传感器的各部分以及其前后联系直观地表示出来,讲解过程中采用定性分析,避免内部电路的分析与计算,这样学生听起来不会枯燥。然后,配合传感器的相关特性再逐步地深入了解其各项参数。总之,讲解过程应遵循由易到难,由整体到局部,由原理到应用,由传统传感器到新型传感器,逐步深入的原则。

(三)运用多元化教学手段,提高教学质量。随着计算机网络、多媒体等新技术的发展,应将这些新技术引入到教学中为教学服务。首先,该课程会接触到大量抽象的原理知识和实际应用知识,利用多媒体生动地动画演示,直观地讲解,实物的展示,学生不仅能在轻松的环境中学到知识,而且还提高了讲课效率。例如:对抽象的、较难理解的霍尔效应进行动画演示;光电传感器在测量汽车中发动机的转角速度和曲轴转角位置的应用实例的展示及其原理演示;各种传感器实物的显示等。其次,以学生为中心的课程网站的建设,使学生由被动接受变为主动参与。课程网站不但提供了理论教学的相关内容,引导学生学习,还提供了学生与学生、学生与教师之间讨论交流的平台。最后,在利用现代教学技术的同时,不能忽略传统板书的优势。对于一些重要的方法、公式的推导,解题思路的展现,通过教师在黑板上演示推导过程,学生更容易理解、掌握。

(四)以学生为中心,发挥教师的主导作用。信息社会知识多、更新快,学生想从老师那里学点知识以“一劳永逸”已经不可能了。“授之以鱼,不如授之以渔”。第一,改变单一的教师“教”的教学模式,发挥学生的参与意识,让学生参与到教学中来。比如:采用课堂提问、插入启发性问题、随堂作业等方式,调动学生积极地思考;采用拟定重点内容、提问让学生回答、然后讲解重点内容的方式,调动学生主动地学习意识;采取让学生讲课,其他同学补充,老师听、评的方式,培养学生自学的能力。第二,为避免单纯的知识灌输,课堂教学的重点应放在培养学生的思维能力上。传授学生解决问题的思路和方法,教他们如何学习,如何独立地在大量的信息中获取并掌握新知识,逐步培养学生的信息能力(信息的获取、分析和加工的能力)和创新能力。

三、实验教学的研究

该课程应用性很强,要想掌握好、运用好理论知识,实践是必不可少的环节。实验教学除了巩固理论知识,还要培养学生把理论应用于实践的能力和创新能力。

传统的实验装置一般都是验证型实验装置。传统实验方法是:学生根据实验说明对实验装置进行连线,手动调节实验仪器,手动记录输入和输出值、计算实验结果、画出实验曲线,这使得实验单调、乏味。实验完成了,学生往往知其然,不知其所以然,没有达到实验预期的效果。因此,改革的重点是压缩原理验证型实验,增加设计型实验和综合型实验的比重,让学生不仅仅是读取实验数据,还要能结合所学知识构建基本的自动测试系统,让学生有自由发挥地空间,获得实践能力的提高。设计型实验找一些学生感兴趣且简单易制作的,以学生动手为主,老师指导为辅来完成。例如:利用光电传感器制作计数器或测速仪;利用热敏电阻和热电传感器制作温度自动报警器等。

在重视实际操作的同时,我们也不能忽略现代化的教学手段——虚拟仪器技术。虚拟仪器技术是目前智能测试仪器发展的一种新技术,它是利用计算机的软件技术虚拟出各种不同种类的测试装置。虚拟仪器技术的出现,彻底打破了传统仪器由厂家定义,用户无法改变的模式。用户可以随心所欲地根据自己的需求,设计自己的仪器系统。虚拟仪器实验将学生的主要精力放在系统的设计上,使学生对仪器系统各个组成部分有了更清楚地了解,掌握得知识更全面、更系统,有利于提高学生的实验层次。学生通过使用虚拟仪器技术能够学会怎样综合应用所学的知识确定设计方案,扩大学生的知识面。

在实验教学中,除了要培养学生的实践能力,还要有意识地去培养学生的团队合作精神。团队合作,首先,锻炼了学生的沟通能力,教学生学会分工合作,遇到问题相互讨论切磋,让他们感受到集体的智慧,团队工作的重要性,为他们将来更好地融入社会打下良好的基础;其次,可以将各方面的见解集合起来,在澄清或重述探究的思想和方法中,拓展认识与见解,开阔视野与思路,使学生对问题形成多层次的理解。

四、结束语

随着传感器技术的快速发展,传感器的教学内容也在不断地发生变化。这就要求我们不断地改进教学方法、改革教学内容,在总结经验的基础上大胆创新,使学生更快更好地掌握并应用传感器技术。

参考文献:

[1]刘迎春、叶湘滨,传感器原理设计与应用(第4版)[M].国防科技大学出版社,2002,7.

[2]周乐挺,传感器与检测技术[M].高等教育出版社,2005,12.