传感检测技术课程的教学改革与实践*

刘保军

电子科技大学中山学院 广东中山 528402

传感检测技术课程的教学改革与实践*

刘保军

电子科技大学中山学院 广东中山 528402

传感检测技术是机电、自动控制、测控技术等专业的重要专业基础课程。针对该课程的特点，从教学理念、教学内容、教学方法、学生综合评价等方面进行了教学改革，提高了教学效果，培养了学生的创新思维和应用素养。

传感检测技术；教学改革；实践教学

传感检测技术与计算机技术、自动控制技术、通信技术等一起构成了完整的信息技术学科。传感检测技术作为信息获取与转换的主要手段，因其“敏锐的感觉”而广泛应用于工业、农业、航空航天、国防和科研等各领域，已成为工科院校特别是机电类、自动控制类、测控技术、电子信息类等专业必修的专业基础课程。

由于传感检测技术涉及材料、电子、机械、结构、光学、声学等多个学科，内容相对独立分散而各自成章，缺乏系统性和知识连续性，多数教材充满理论而远离实际应用，导致教师在授课时因找不到理论的落脚点而无所适从，学生则对过多的理论学习而感觉枯燥乏味和缺少积极性；然而，传感检测技术作为一门以理论为基础、讲求实践和工程性的实用技术课程，学生渴望从课程学习中获得有用的知识和技术。面对教与学的两相困难，我们结合全新的工程教育理念，进行了传感检测技术课程的教学改革和探索，学生的创新意识和实践应用能力得到了极大提高，取得了良好的效果。

一、教学理念与体系

1.教学理念的转变

随着时代的发展，社会和企业对大学毕业生创新意识和应用实践能力的期望和要求不断提高，以教师讲授为中心、学生被动听课和模仿实验的传统灌输式的教育方式已不适宜现代的新的培养目标要求。因此，教师在课程教学中必须注重教师和学生的角色，首先确立以“教师为主导、学生为主体”的教学理念。教师作为知识传授的实施者，必须能够有效主导本课程的教学任务、教学目的和培养目标；同时，学生作为学习和吸收知识的主体，应当可以在教师的引导下积极主动地参与到课堂的教学环节中。学生是充满张力和活力的生命体，具有潜在的可激发的发展力，教学过程只有让学生真正地“动”起来，其效果才会彰显。因此，如何充分有效地发挥教师的主导性和学生的主动性，成为决定课程教学效果的关键。

在整个教学过程中（比如一个学期），无论课内还是课外，教师应该以导航者、指导者和帮助者的角色定位，给学生留出充裕的时间去自主思考、探索和发掘知识，去自主实践和创新，去相互探讨和协作学习，教师的作用是明确学生学什么、怎么学、做什么、怎么做；并且在必要的时候引导和帮助学生解决难题。与此同时，应该把学习知识和技能的主动权交给学生，让学生在教学的全过程中课堂内外有机结合，将课外实践作为检验和发挥理论知识学习的用武之地和创新之源，学生的主体性才能充分发挥出来，从而实现由被动到主动、由主动到能动的跨越，让学生的学习积极性、主动性和创新性得以激发，将理论知识学习和创新应用能力有机融入到学生的思维和实践之中，这才是教育的本质和魅力所在。

2.教学体系的设计

思想决定体系。根据前述教学理念，结合本课程的教学目标，教师应从如何提高课程整体教学效果的角度出发，认真考虑如何组织安排好本课程的全程教学，包括理论教学内容的重点和取舍、实验和实践内容的合理设置、课堂教学与课外活动的有效结合、本课程与前后续课程的密切联系、学生课程学习评价机制等，构成一个从多角度和多方位出发的立体化课程教学体系，这样不仅能有效保证本课程教学的理论和实践教学效果，更能使学生将各课程的知识有机联系并融会贯通，提升其综合应用能力。

结合传感检测技术课程的特点，在进行教学体系设计时，主要遵循以下原则：课程教学内容以“理论足用、工程强化”为原则，实验和实践环节以“经典固基、创新挖潜”为原则，课堂内外以“内重基础，外强实用”为原则，课程之间以“互为衔接、有效提升”为原则，学生学业评价以“公平公正，奖优励勤”为原则。这样的立体化教学体系设计为有效实施本课程的教学提供了清晰而明确的保障。

二、教学改革与创新

1.理论教学内容的改革

理论教学是较为系统性地掌握一门课程的基本知识和理论的必要环节。课程教学内容在“理论足用、工程强化”原则下，采取了立足教材、跟踪新技术、重视工程应用和案例教学的实施方案。为此，我们做了以下工作：针对教学大纲和专业实际需求，认真选择教材；对课程的理论教学内容进行了精心细致的梳理工作，在保证传感器知识的完整性同时，删减一些不必要的理论演绎过程，使学生更加关注和明确传感器的主要特性、结构和应用方法，而不致于被繁琐的公式推导所左右；通过与传感器设计技术人员交流、网络资料查阅和团队科研积累等多种渠道和形式，收集了大量的新型传感器、检测方法和发展动态等资料，将其制作成课程的电子讲义，以期将传感器和检测技术的最新发展介绍给学生。这样，既可使学生以教材为主学习足够的理论知识，又及时了解传感器和检测技术的发展趋势和动态。

2.实践教学内容的改革与创新

学以致用是学习的主要目的。为了卓有成效地提高实践教学的效果，传感检测技术在“经典固基、创新挖潜”的指导原则下，课内实验在必须完成传统验证性的基础实验的同时，增加了综合性较强的设计性实操实验，同时采用教师给定题目和学生自主命题等不同形式相结合的方式，要求同学们利用课外时间进行传感器应用小制作。

针对传统的基础性实验，不仅要求理解传感器的基本原理和特性，也强化要求同学们能够理解调理电路的设计、参数的选择等。如金属箔式应变片的电桥性能实验，除了要理解应变片的应变效应、电桥的工作原理和性能外，还应该掌握测量放大器的电路设计、放大电路的基本分析计算、零点调整的思想，同时增加要求，如何利用该传感器及电路设计成一个电子称（比如秤出自己手机的重量），从而引入传感器标定等知识和应用方法。

为了提高同学们的实际操作和应用能力，课内实验还安排了一次学生实际动手制作的设计性实验“光电报警系统设计实验”。实验要求学生实验课前根据实验目的和指导，预先设计出实验电路和参数，课程内实际操作，完成整个系统的电路布局、元件焊接、参数调试和性能测试。整个实验虽然所用元件不多，由于多数学生由于是第一次自己设计电路、独立进行电路结构布局和焊接，的确有一定的难度，但着实提高了学生的工程意识和实际动手能力，深受学生们的欢迎。“这个设计性实操实验一开始给我以挫折，完成之后却更加有成就感。”这句话道出了多数学生的共同体会和心声。

与此同时，每次开课之时就向学生明确进行课外应用实践小制作或课外调研的要求，并纳入个人期末的成绩综合评价。而且，特别向同学们推荐了有关传感器和检测技术应用制作的部分书籍和网站，增加了信息来源和空间，保证了课外实践制作效果。实施过程中，要求同学们组成3～5人的小组，可以选择教师给出的小制作题目，也可以通过上网查阅、小组讨论等方式自行选择题目，但选题难度要求不必太高，重在对传感器的认识、调理电路的设计 和制作。对于不参与实践制作的同学，则要求进行课外调研，并查阅各类资料，写出调研报告。综合这两年来的教改实践，约60%的同学以调研报告的形式完成，约40%的同学进行了课外实践小制作，选题包括“红外遥控器”“路灯自动控制器”“防盗报警器”“数字温度采集系统”等30多个，应用红外、光电、光敏、气敏、数字温度等多种传感器，学以致用，完成了从课堂到实践的提升，培养了应用制作能力、工程意识和创新意识。

同时，部分能力较强的学生还参加了教师的横向科研项目，技术能力和工程意识更进一步得到了锻炼和提高。

3.教学方法的改革与创新

由于传感器课程具有很强的应用性和实践性，所以教学方法的改革与创新也非常必要。

兴趣是最好的老师。为了培养和激发学生们学习传感检测技术课程的兴趣和学习欲望，上好第一次课非常重要。为此，首次课可以通过大量的应用实例来阐述传感器应用的重要性，如电磁炉、空调、温室等如何实现温度的检测与控制，中型足球机器人和擂台机器人如何识别场地环境与对手，自动灌装生产线如何称重与检测杂质。同时，也让学生们自己举例来说明可应用传感器的上颌或设备。从家用电器、到竞赛设备再到工业生产设备，通过这些无处不在的传感器应用，学生们深切感受到了本课程学习的重要性，大大激发了其学习兴趣，提高了学习欲望。

在具体讲授某类传感器时，为将传感器的应用落到实处，采用了传感器教具与实例教学法。为此，首先研制了部分典型传感器的演示和工作应用教具，如应变片传感器性能及称重、光敏电阻和光敏二极管特性演示、集成温度传感器测温、霍尔传感器测速等教具。利用教师自己研制的各类传感器教具进行授课，不仅可以使学生更直观地理解传感器的原理、特性与应用实例，更可以使学生真切感受到传感器的应用和制作就在自己身边，增加亲近感，极大地提高了学生主动接受知识的愿望和课外自我实践制作的行动积极性。

与此同时，课堂教学也经常注意结合教师的科研积累，用完整的传感器应用开发实例作为案例进行教学，如设计自动导引小车AGV、数控设备力觉控制装置等。这样的案例教学由于完全体现工程实际的应用需求，对学生有很强的吸引力；有时也通过小组讨论的形式一起分析和比较各类型的传感器，引导如何进行合理地选型，进一步再进行应用电路的构思、设计、分析、外围参数选择等，形成多种设计方案，并加以分析和比较，更进一步提高了学生们进行课堂学习的主动性。这样，既形式活跃多样，又更有效地激发了同学们的工程设计意识和创新性思维。

4.科学合理的学生综合评价

对学生学习本课程的情况进行科学的、合理的学业综合评价，不仅是对学生学习成效的正确评估，也是确保本课程教学效果的重要因素。本课程的评价机制有较大的变化。课程伊始，就向学生明确指出本课程的综合评价机制。综合成绩包括期末笔试成绩占50%，平时成绩（包括课堂和作业）占20%，课内实验/实践占20%，课外调研/应用小制作占10%。而且，期末笔试内容不仅有理论知识，而且包括调理电路分析、设计和制作等知识以及课外实践的具体收获与体会等。这样的综合评价，要求学生不仅要考好期末的笔试试卷，而且平时要认真听课和完成作业，实验要提前预习、细心实验和认真撰写实验报告，同时课外也要积极用心地进行传感器调研或者完成应用小制作，并及时进行分析和总结。因而，绝大部分同学们学习时都能做到理论与实践并重、课内与课外结合，为培养创新意识与应用素养提供了有力的保障。

三、结束语

传感检测技术课程的教学改革必须围绕培养具有创新思维与工程应用素养这个目标来进行，旨在激发同学们的学习兴趣，提高其传感器工程应用能力。精选教学内容、重视和改善实验环节、加强课外应用实践活动、改革教学方法和手段、建立科学合理的学生综合评价机制都是保证教改成功的重要因素。结果表明，教学改革受到了绝大多数学生的普遍欢迎，取得了良好的教学效果。

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[2]姚永刚，陈新亚.检测技术课程教学改革实践[J].河南高等机电专科学报，2004，1

[3]胡向东.对传感器与自动检测技术课程内容体系优化的思考[J].新西部，2007，4

The practice in teaching reform of the course sensors and detection technique

Liu Baojun
Zhongshan college of university of electronic science and technology of china,Zhongshan,528402,China

Sensors and detection technique is the important major foundation course for mechatronic, automation control, measure and control technology majors. According to its content and characteristics, teaching reform in teaching contents, teaching methods and students total evaluation is proved to be well effected, while creative thoughts and application capability of students is also brought up.

sensors and detection technique；teaching reform；practice teaching

book=98,ebook=371

2009-11-22

刘保军，硕士，工程师。

*本文系广东省高等教育本科教学改革立项项目(BKJGYB2008107),电子科技大学中山学院教学改革重点项目(No.2008JY07)。