应用型本科院校传感器与测试技术课程的教学改革探讨

林新英

（闽南理工学院光电与机电工程学院，福建石狮362700）

应用型本科院校传感器与测试技术课程的教学改革探讨

林新英

（闽南理工学院光电与机电工程学院，福建石狮362700）

介绍了机械类专业开设的《传感器与测试技术》的课程改革，包括确定课程目标和定位、优化教学内容组织、丰富教学模式。结合工程实例翻转课堂，以学生为主导，教师引导，可提高学生的主动性；同时增加实验实践环节，改革考核方式，促进教学效果提高。

传感器与测试技术；教学改革；探讨

传感器与测试技术作为机械设计制造及其自动化专业的专业基础课程，主要介绍典型传感器如电阻式、电容式、电感式、光电式、压电式传感器等的工作原理、测量电路、优缺点、适用条件及实际应用。课程内容的理论性和实践性要求都较高，学生要理论联系实际并加强应用练习，为后续的机电综合课程奠定检测知识基础。

1 课程目标和定位

1.1 课程目标

通过本课程的学习，学生要掌握典型传感器的测量原理及实际应用、检测系统中信号的变换处理，理解测试装置的特性分析，结合本校人才培养目标及专业特色将教学内容侧重机械工程中常用的位移、速度、加速度、力、振动等物理量的测量。

1.2 课程的衔接

此门课要在学生学习完物理学、力学、电工电子学、控制工程基础，单片机等课程后开设，学生才能比较综合地理解传感器的测量原理，特性的分析及信号的处理分析。

1.3 课程的组织

课程由理论和实践两大模块组成，在课程的讲授过程中要实现有机结合。在课程开始时将学生分成几个小组，各小组要定期地结合工程检测项目进行讨论分析。

2 教学内容和方法的改革

2.1 优化教学内容组织

经过多年教学实践、比较，本人调整了授课的章节顺序，按照测试系统的基本组成（传感器一中间信号处理装置一显示和记录）这条线从前往后介绍，即介绍完绪论让学生对这门课程有个总体认识后，先介绍有关测试技术基础理论的相关知识，即信号及其描述，再从第三章传感器部分开始讲起，精选几种各专业常用的、典型的传感器，详细介绍其工作原理、性能、特点，并结合工程实例介绍其应用，这些内容相对来说较简单，又与实际结合紧密，往往能激发起学生的学习兴趣，同时在介绍传感器的测量原理时结合各种传感器的后续测量电路将信号的调理内容穿插结合起来讲解；其后再介绍信号处理、测试装置的基本特性等。整个过程根据教学进度穿插实验，让学生增强动手能力，提高感性认识，加深对所学理论知识的理解．这样就可以让学生对整个测试过程即从拾取信号一处理信号-显示信号有完整清晰的概念，达到较好的教学效果。

2.2 教学手段丰富化

在采用多媒体课件与板书结合讲授的同时，丰富教学手段。可在讲述信号的时频域描述时，涉及傅里叶变换，内容相对比较抽象，可以通过matlab来演示时域描述与频域描述的变换，以及典型函数的频谱；同理，在讲述测量系统的基本特性涉及到频率特性的图像及动态特性的测量，也可通过matlab来进行求解和计算分析。

对于各种传感器的测量原理和信号的变换产生可以利用动画播放，让学生可以直观的观察变化，并可以提高学习的兴趣。最后，在讲述完测试系统的基本组成（传感器一中间信号处理装置一显示和记录）这条主线后，可以用matlab/simulink进行测试系统的构建和仿真，让学生理解各个模块的作用及信号的变换过程。

2.3 教学方法多样化

采用案例或者测试项目的教学方法，以实际工程测试实例给学生讲解。在教师讲授的同时可以让学生收集各种工程测试案例，以学生为主导，让学生进行讲解，教师引导补充，师生共同探讨分析，以便很好地调动学生的学习主动性和积极性。并可以将实验涉及到的理论知识在实验室讲解，将理论和实践更好地结合起来。

3 实验教学的改革

3.1 增加实验学时，增设设计性实验

本课程现有的实验教学有4个实验，8学时，主要是关于应变片、电容、温度、差动变压器传感器的标定试验，皆为验证性实验，学生根据各传感器的检测原理在CSY传感器实验仪上连接各模块来组成简单的测量系统，对于学生的设计能力未能进行培养，所以可增加实验学时，调整为16学时实验，增设设计性实验。

3.2 增加综合课程设计环节

课程设计以传感检测为主，同时需要结合单片机、PLC等控制课程，着重培养学生对信号采集检测的综合应用以及分析、处理信号的能力和创新意识。通过结合具有实际工程背景的测试题目，如电子称的设计及制作等提出相应的测试任务。学生自行组队，自主选题，合作完成。 在课程设计过程中，学生团队必须独立制定测试方案，设计制作测量电路、调试、分析处理实验数据。通过综合训练既可发挥学生的主观能动性，又可培养学生的综合实践能力，同时能加强学生的团队协作。

3.3 开发基于虚拟仪器的计算机测试系统实验平台

利用实验室现有的CSY传感器实验仪及其电路模块、PC机，购买数据采集卡、虚拟仪器系统等硬件以便开发虚拟传感器实验系统平台。平台可采用各种类型的传感器将非电量转换为电信号，经过调理电路后再通过安插在电脑中的数据采集卡，将信号转换为数字信号输入计算机的虚拟仪器中，利用虚拟仪器编程完成对被测信号的实时采集、显示、存储和处理。学生借助实验平台可实现方便、快捷的数据检测和信号分析手段，有利于培训学生的创新能力。

4 课程考核方式的改革

为促进巩固课堂教学成果，必须创设有效的课堂教学评价体系。学生的总成绩由期末成绩和平时成绩构成，期末成绩占总成绩的50%，平时成绩占总成绩的50%.平时成绩由课堂教学过程成绩（20%）和实验成绩（30%）组成。课堂教学过程成绩由平时的作业、出勤、课堂表现等部分组成，实验成绩由实验操作、数据处理分析、实验内容答辩等部分组成。实验操作占实验成绩的25%、数据处理分析占实验成绩的25%，在所有实验项目完成后对每个学生进行实验内容的答辩，答辩成绩占实验成绩的50%，通过答辩环节，让学生重视实验环节，更好地掌握和应用各种传感器的测量原理和应用。

5 总结

在传感器与测试技术课程的教学中，通过优化教学内容组织，丰富教学方法和教学手段，开设设计性实验，增设综合实践环节，设计基于虚拟仪器的计算机测试实验平台，改革课程考核方式。通过这些改革培养学生的创新意识，提升学生的实践和应用能力，会取得良好的教学效果。

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Discussion on Teaching Reform of Sensor and Testing Technology Course in Application-oriented Universities

LIN Xin-ying
（School of Opto Electronic and Mechanical and Electrical Engineering，Shishi Fujian 362700，China）

This paper introduces the curriculum reform of “sensor and test technology”，which includes the establishment of mechanical specialty，including the goal and positioning of the course，optimizing the teaching content organization and enriching the teaching mode.Combined with engineering examples to flip the classroom，student-led，teacher guidance，improve student initiative.

sensor and test technology；teaching reform；explore

H191

A

1672-545X（2017）09-0222-02

2017-06-01

闽南理工学院教学改革项目“基于创新应用能力培养的传感器与检测技术课程教学改革的研究”（项目编号：2016B01）；福建省2015年高等学校创新创业教育改革项目（试点专业：机械设计制造及其自动化）

林新英（1987-），女，福建泉州人，讲师，研究生研究方向：机电一体化。