探索高校传感器与检测技术教学改革

敖邦乾+熊飞峤

[摘 要]传感器就像人体的“电五官”，不断地与外界进行信息的交换，同时也成为人们认识自然、改造自然的有力工具。传统的教学方式会让学生感觉内容很枯燥，知识点很乱，这种教学模式已经远远不能满足当前教育的发展以及社会的需求。为了提高教学水平，保证教学质量，对课程教学进行改革是有必要的。传感器的教学改革需要理论教学与实例相结合，教学内容模块化，教学方式微课程化。

[关键词]传感器；检测技术；微课程

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）08-0177-02

对于进入信息时代的今天，人类的一切活动都离不开有用信息的获取以及必要信息的转换，这其中，传感器的作用至关重要。“没有传感器就没有现代科学”也说明了传感器的不可或缺。[1]未来科学的发展，关键在于高精度新型传感器的研究发现。[2]其中，高校对传感器的普及起到了至关重要的作用，很多工科高校都开设了有关课程。传感器与检测技术课程是电气工程及其自动化、机械设计及其自动化等专业的必修课。但是，传感器与检测技术课程的专业实践性很强，传统教学通过各类传感器的工作原理、基本结构、测量电路和应用等顺序来对传感器测量系统的基本知识进行介绍的方式已经远远不能适应当前形势。

一、传统的教学特点

（一）教学内容多、涉及范围广

传感器与检测技术这门课程的内容很多，涉及现在人们生活中所使用或遇到的很多传感器，按照转换原理来分类，有光电传感器、压电传感器、热电传感器、磁电传感器等常用的传感器，也有核辐射传感器、光纤传感器等特殊使用场合的传感器，它集成了物理学、化学、生物学、光学、热学、电子学、力学等知识，综合性很强，属于多学科渗透的一门课程。[3]要能熟练的完成传感器的设计与应用，必须要有很强的理论功底。传感器与检测技术的教学都是先学习各种传感器的原理，然后基于此讲解后续的电路结构设计应用以及可能遇到的问题。

（二）验证性多、实践性差

传感器发展到现今，很多技术已经相当的成熟了，但是在学校里面学习的理论知识，根本不足以设计传感器，很多学生由于在学校主要学习了传感器的理论，导致学了传感器而不认识传感器，更不用说传感器的选择以及使用了。[4]这主要是因为传统的传感器教学以理论为主、实验为辅，而且即使做实验，主要也是做传感器参数的测试，演示性和验证性的实验偏多，基本上没有功能性、综合性的实验，而且现在的高校，基本上都是使用实验箱，检测部分设计成一个个的模块，转换及后续电路部分就设计成一个实验平台，做实验时，学生只要根据实验原理自己连线就可以完成实验。实验不涉及或者较少涉及传感器在实际应用中较常见的温度漂移、放大失真等问题，这样往往无法提高学生的专业应用能力与综合能力。

（三）考勤制度死板、考核方式落后

传统的传感器与检测技术课程的教学，都是老师在课堂上填鸭子似的灌输理论知识，同时强迫学生来上课，对考勤查得很严格，学生都是被动的学习。但是很多学生都是典型的“身在曹营心在汉”、“留住了他的人却留不住他的心”，即使来教室了也是玩手机或者睡觉，根本没有在听课学习。成绩的考核也往往在期末用试卷进行考试，这种方法只能考查学生对一些已经熟知的传感器理论知识的背诵掌握情况，根本无法考查学生的探索、设计新型传感器的能力，同时分数也完全不能显示一个学生能力的强弱，往往是能突击背诵的学生成绩分数较高，而这些学生，也许连一些常见的传感器都不认识，更不用说设计以及探索新型的传感器了。这样的考核制度完全阻碍了学生个性化的发展，对学生的积极性也是个很大的打击。

二、传感器与检测技术课程的教学改革

（一）理论教学与实例相结合

传统的传感器与检测技术课程教学通常采用先讲传感器“原理”，其次讲传感器“结构”，最后讲传感器“应用”的平铺直叙的模式。对于传感器这个大家庭而言，这种枯燥的理论讲解很容易引起学生的反感，即使能对其中一种比较感兴趣，但是也难长久，很快就会心生厌倦。为了提高理论教学的教学效果，必须进行教学内容和教学方法的改革。传感器技术的发展，在实际生活中的应用中得到了很大的体现，讲课时可以先从应用实例展开，即先讲传感器应用，激发学生的学习兴趣，然后通过设疑、讨论等方式，来使学生带着疑问对传感器的测量电路、结构和原理来反着学习，最终达到融会贯通、水到渠成的效果。[5]比如学习压电传感器，针对于学生都喜欢吃火锅的情况，老师可以重点分析其中的点火装置，压电陶瓷如何产生电荷，然后通过导线引出去以后尖端放电来起到点火的作用；比如讲到热敏电阻，可以给学生仔细的分析一下电机、变压器等过热保护的电路，看其中的热敏电阻在不同温度下的作用。通过这些简单的实例分析，学生会产生很大的兴趣，会尝试去做一些新的研究与开发。

（二）教学内容模块化

当前的传感器，不管是在数量上，还是在功能、质量上，都远远不能满足社会多方面的发展，人们在不停的寻求传感器技术发展的新方法或者新技术，未来的传感器，在精度及灵敏度方面都将非常高，因此开发新型传感器是未来传感器技术发展的趋势之一。而且，为了能满足更多的要求，传感器将会高度集成化以及多功能化。因此，在传感器与检测技术教授内容的选择上，必须要能跟上时代，必须涉及适合当前社会需求的传感器。可以把传感器内容分成几个模块，如温度传感器模块、压力传感器模块、光电传感器模块等，学生可以选择自己喜欢的某一个模块，然后进行相关资料的查阅及研究设计工作，不用全部都学习，对其中一个模块熟悉了，其他的模块用类似的方法分析设计。老师可以重点分析各个模块的具体应用。

（三）教学方式微课程化

据科学研究，课堂上的45分钟，学生能集中精力听课的时间不超过15分钟，剩下的半个小时，学生根本无法把注意力集中于一点，这个时候如果再继续讲解理论知识，只会让学生心生厌倦。可把传感器分成几大类，让学生选择自己喜欢的一类传感器，然后分开讨论研究，老师也可以把时间错开，给每个组一些必要的指导和帮助。

（四）考核方式多元化

传感器与检测技术课程是很多其他理论学科的结合，它的综合性很强，对它的学习需要扎实的理论功底，大部分学生完全无法学懂，并不适合传统的试卷考核方式，因此适当改革考核方式是很有必要的。项目考核法就是在教学中给出几个日常生活中常用的传感器应用实例，要求学生完成与此有关的考核项目。此方法是学生自己钻研和探索的过程，做完项目后及时总结，找出不足点和创新点，实现理论知识到实践技能的迁移。而大作业法就是设计一些传感器和控制系统综合应用的作业，考查学生传感器与检测技术同计算机应用技术、自动控制原理、单片机等相关专业课程的结合能力。任何一门学科的学习，都是为了能学有所用，传感器与检测技术更不例外，因此，能设计、应用传感器为学习最终目的，老师可以让学生选择自己喜欢的传感器类型，提供必要的硬件，让学生完成最终的传感器产品。

三、单片机教学改革后的效果

在采取了教学理论与生活实例相结合、教学内容模块化、教学方式微课程化、考核方式多元化等一系列措施以后，学生学习的效果显著提高，主观能动性大大增强，自己可以设计多种产品，也知道如何从千万种传感器中选择自己需要的，真正能做到学有所用。在参加的最近两届大学生电子竞赛中，在超声波测距、红外避障等控制方面，学生能灵活的应用所用的传感器进行设计。有很多学生把自己的一些生活中的想法，也通过传感器来实现了更加智能化的控制。这些都表明，改革后的传感器与检测技术教学取得了明显的效果。

[ 注 释 ]

[1] 张小奇.传感器课程教学改革研究[J].吉林工程技术师范学院学报，2009（10）：43-44.

[2] 潘言全.传感器教学改革的探讨[J].科技信息，2007（4）：180-181.

[3] 耿大勇，李亮之，王俊生.面向21世纪电工实验教学改革的探索与实践[J].实验室科学，2008（5）：24-25.

[4] 郭兴旺，王庆文.检测技术自主创新实验教学平台的建设[J].实验室研究与探索，2004（3）：29-30.

[5] 梁秀英.构建机电工程类创新实验教学平台的探索[J].实验室科学，2007（10）：29-30.

[责任编辑：钟 岚]