传感器技术课程教学新模式的探索与实践

龚松显，刘跃宣

(总参通信训练基地，河北宣化 075100)

传感器技术课程教学新模式的探索与实践

龚松显，刘跃宣

(总参通信训练基地，河北宣化 075100)

针对“传感器原理与应用”课程的内容和特点，在教学实践中采取了改进教学形式和教学内容，调整教学方法和手段的举措来提高学生学习的积极性、主动性，从而达到提高教学效果和教学质量的目的.

传感器;教学方法;教学内容;教学改革

人类社会已进入了信息时代，传感器技术在信息技术系统中的地位十分重要.它和通信技术、计算机技术构成了当今信息社会的三大支柱［1］.目前，传感器的应用领域已十分广泛，传感器的基本原理和应用已经成为现代科学技术人员必备的基础知识，也是许多理工科专业必修的基础课程.传感器的类型众多，并且现代新型的传感器层出不穷.其涉及的基本原理很广，各种学科如电磁学、光学、力学等相互交叉，学生掌握起来有一定难度.笔者在这几年的教学过程中，结合学生的实际情况，针对教学形式和内容，以及教学方法和手段进行了改革与探索，总结了以下一些教学经验.

1 紧密联系信息化时代特点，补充新内容，激发学生学习兴趣

目前，大多数传感器课本的编排，基本上是按照测量的基本知识、电阻式、电容式、霍尔式、热电式等经典的传感器的基本工作原理、测量电路和应用来进行的［2］，课本涵盖的虽然比较广泛，但这些传感器大都是20世纪六七十年代开始发明应用的，其内容缺乏新鲜感，学生对此类传感器的原理基本上也略知一二，在听课过程中学习兴趣不高.针对这种情况，在讲授基本内容的同时，结合当前电子信息产业的热点，将理论知识与传感器的最新发展应用相结合，大大激发了学生的学习兴趣.比如，在讲授相关的内容时，以当前在电子产品iPhone4和iPad2上比较流行的一些应用软件和游戏为例，引导学生倒推其所涉及的传感器，如光线传感器、方位角传感器、重力感应传感器等.通过这种方法，使学生了解到当前传感器的最新应用动态，认识到虽然课程的原理比较单一，但其实际应用却可以千变万化，丰富多彩，从而提高了学生的学习积极性.

2 根据讲授内容，采取形式多样的教学方法

“传感器原理及应用”课程的内容庞杂、涉及面广、概念抽象，学生在学习的过程中往往感到不易理解，难以掌握.因此，在课堂教学中，笔者根据学生的实际情况和课程内容，采用了多种教学方法相结合的方式.如启发式、提问式的互动教学，这样可以随时了解学生对所讲授知识点的理解，激发学生课堂提问的热情，促使学生思考问题、理解问题，使学生由被动接受转变为主动思考.在实验教学中，采用项目导向教学方法［3］，教师设计具体项目的全局要求，而学生则根据自己的兴趣，组成小组来共同讨论某项专题，设计和制作产品，并在此过程中学会合作，学会交流，掌握技能.通过这些措施，极大地提高了学生的课堂积极性，有利于学生对知识的掌握，使学生的创新思维和动手能力得到充分的锻炼和提高.

3 现代化的教学方法和传统教学方法相结合，提高课堂效率

计算机技术的发展和广泛应用，为丰富教学手段、提高教学效率提供了保障，把图、文、声、像等各种多媒体信息引入课堂，已成为现代教育的必然趋势［4］.多媒体教学具有直观、效果强的特点，恰当运用多媒体工具可实现教学效果的最优化.在进行多媒体课件制作时，注意到了仅仅在幻灯片上以文字和图片的形式进行内容显示，并不能对学生产生很大的吸引，千篇一律的格式很容易让学生产生枯燥情绪，反而违背了多媒体教学的初衷.因此，充分利用Authorware、Photoshop等强大的多媒体工具以及互联网上的资源，对于传感器的结构、外形和应用，制作或下载了大量图片、Flash动画、交互式应用及录像片段，提高了课堂内容的直观性和信息量，从视觉和听觉等感官上加深了学生对传感器的认识，提高了他们的学习兴趣，从而提高了教学效果.

但在另一方面，笔者在实际的多媒体教学过程中发现，单纯使用多媒体教学也存在一定的弊端.学生面对一张张切换的幻灯片和满屏的内容，往往不能有效地抓住课程重点，会使得师生之间缺乏有效互动.比如，在讲授热电偶的工作原理时，如果按照课本上的顺序，那么一开始就要进行繁琐的接触电势和温差电势的公式推导，学生反而不能从大处着眼，从整体上把握热电偶的工作原理.其实，对于工科学生来说，知道为什么、怎么用才是重点，详细具体的数学分析反而不是重点.因此，在这部分的教学中，常常采用板书教学，首先用一个简单的回路示意图进行说明，让学生重点抓住2种热电势的原因及性质，然后再结合幻灯片上的具体公式，循序渐进地进行定量的说明.在这种教学方式下，学生对内容的把握可以达到“既见森林，又见树木”的程度，这两种手段相结合的教学方法取得了令人满意的效果.

4 将课堂内容引入毕业设计，使学生在实践中提高综合应用能力

我校“传感器原理与应用”课程为电子工程专业(本科)4年级学生的专业必修课，开设在大四上学期，这学期也是大四学生进行毕业设计选题申报工作的学期，在进行选题设计的时候，充分考虑了学生的专业方向、已学过的相关课程，同时结合教学内容，将传感器技术与其他的相关技术紧密地揉合在一起，形成一个综合性的、有一定挑战性的题目，给学生一个自由发挥和施展才华的舞台.课题的难度控制在一定的范围内，要求过高容易挫伤学生的积极性，达不到预期的效果;反之，如果课题只是重复以往的工作，会使学生丧失兴趣，而不能达到锻炼其独立思考和解决问题能力之目的.

比如将单片机技术和温、湿度传感器、GSM模块相结合，让学生进行一个温湿度监控报警装置的设计与实现.学生在课题的实现过程中，不但需要对课题所涉及的各项技术进行掌握，而且还要将理论应用于实践，综合软件编程和硬件实现，在一个系统中来灵活使用传感器技术.采用这种方法，学生在课堂上不再是被动的“被灌输”，而是主动带着问题去听、去思考，这样就加深了他们对传感器的理解，提高了他们对课题项目的综合处理能力.通过对连续3届毕业生的毕业设计成绩进行统计发现，毕业设计的质量得到了提高，优秀率提高了约7个百分点.

5 动手实验与理论小论文相支撑，兼顾深度与广度

对“传感器原理与应用”这门课来说，实验教学是理论联系实际的关键一环.实验分为基本性实验和综合性实验两类［5］.基本性实验着眼于传感器原理的理解和测量方法，要求实验者拟定实验方案、讨论题和思考题.在完成基本实验的同时，不同层次的学生可根据自己的能力和兴趣，增加不同内容和难度的实验.综合性实验内容以综合利用传感器为出发点，整个实验由学生独立完成，学生可根据实验任务合理选择器件，设计出线路图，并在实验电路板上装配，最后进行连接和调试，这类实验较好地提高了学生的综合应用能力和创新意识，加深了学生对课堂内容的理解.

由于课本的内容十分有限，它只能就广泛使用的常规传感器进行介绍，知识面较窄.然而，随着微电子技术、新材料技术和电子信息技术的飞速发展，各种新型传感器不断涌现.针对这一问题，笔者在课堂上采取布置小论文的形式，让学生相互交流和授课，对课本内容进行有益地补充.具体做法是:在明确求新、求异、选题不重复的大原则下，发动学生充分利用好互联网这个平台，以小组为单位，自行决定论文的内容，教师主要负责对论文的选题进行审核把关，对小组交流授课的次序进行分配管理，而对于具体的论文内容及授课方式则不做过多要求.小组可以就产品或应用中所涉及的某些传感器进行研究，还可以就具体的转换电路进行研究等等.尽管这种论文的“研究”内容主要来自于互联网，并非学生的真正原创研究，但是通过资料搜集、资料分类归纳整理、课堂讨论交流、资源共享等活动，使学生了解了各种新的传感器应用，扩大了知识面，这是课堂内容的一个很好的补充.比如，课本中光纤传感器的应用主要集中在位移的测量上，而通过小论文式的课堂交流，有的小组给大家介绍了光纤传感器在诸如一氧化碳等敏感气体上的监控应用.再如，有的小组的论文选题是关于传感器的发展方向，为了获得最新的动态信息，该小组访问了大量的外文网站，对庞大的文献资料进行了详细的梳理，这让大家了解到了目前传感器的最新发展状况.这种“我的课堂我做主”的互动式教学方式，提高了教学效果，培养了学生主动学习的意识和能力，让学生体验和享受了“教”与“学”的过程，达到了预期的目的.

6 结束语

根据传感器原理与应用的教学实践，对该课程的教学内容、教学方法和手段所做的改革受到了学生的欢迎和好评，笔者连续3年通过发放调查问卷、组织座谈会等形式对教学质量进行了跟踪调查，96%的学生对教学方法的改进表示接受和满意.学校教务科所组织的评教结果也表明，本课程的学生评教分数普遍较高.由于传感器技术还在迅速发展，下一步，将继续探索有效的教学方法，并采取多种途径提高教学质量，培养学生的创新能力，实现“教”与“学”的最佳统一.

［1］宋述燕，陈家凤.传感器技术及应用教学方法探讨［J］.实验科学与技术，2008(6):104－206.

［2］董春利.传感器与检测技术［M］.北京:机械工业出版社，2008.

［3］吴莉莉，林爱英.传感器原理与应用课程教学方法探索［J］.高教论坛，2008(8):114－116.

［4］廖正琴，陈智伯，罗中文.新课程标准理念指导下的传感器教学初探［J］.物理教学探讨，2005(5):44－42.

［5］曹良玉，赵堂春.传感器技术及其应用课程改革初探［J］.中国现代教育装备，2005(12):62－65.

Some New Teaching Approaches of Course Principles and Application of Sensor

GONG Song-xian，LI Yue-xuan

(Communicttion Training Base of General Staff，Xuanhua 075100，China)

Aimed at the content and characteristics of Principles and Application of Sensor，improving contents and regulating teaching measures were performed to enhance the learning enthusiasm of students，by which the effect and quality of teaching were also enhanced.

sensor;teaching method;teaching content;teaching reformation

TP 212.1，G 420 < class="emphasis_bold">文献标志码:A

A

1004－1729(2011)04－0388－03

2011－09－24

龚松显(1980－)，男，河南南阳人，总参通信训练基地卫星教研室讲师.