《传感器原理及工程应用》课程教学改革与实践

王丽娜 王东

摘要：《传感器原理及工程应用》是电子信息类专业学生的一门重要专业基础课。本文基于自身实际课程教学实践，对教学方法及教材内容进行深入分析，力求通过调整课堂教学方法和改进教学举措，提高学生学习的积极性和主动性。并通过实验教学改革有效激发学生学习兴趣，增强学生动手能力，全面大幅度提升教学效果和教学质量。

关键词：传感器原理；教学方法；实验改革；创新实践能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）11-0108-02

一、引言

在科学技术高度发展的现代社会中，人类已经进入瞬息万变的信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段[1]。传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，它能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定的规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节[2]。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程甚至文物保护等极其广泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目都离不开各种各样的传感器[3]。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。

《传感器原理及工程应用》作为本校电子信息工程专业学生的一门重要专业基础课，总学时为32学时，其中24学时为理论，8学时为实验。结合长期从事本门课程的授课经验，本人对理论教学及实验教学方法有了几点体会。

二、理论教学方法改革

1.扩充教学内容。本课程内容包括主要应变式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、光电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等常用传感器原理、电路特性以及这些传感器的典型应用。目前，这些类型传感器在国际以及国内的发展都已经相对成熟[4]，因此，在课堂教学过程中，可以通过引用实例及实物化展示的方式，更加真实地向学生展示目前传感器发展的方向，使学生通过学习，牢固掌握相关传感器的基本原理、典型的接口电路和应用电路，为从事传感器的研制、各类信息采集和处理系统的设计与开发工作打下坚实的基础。

2.改进教学方法。（1）充分采用多媒体教学与传统板书相结合的方式灵活运用多媒体资源，如将课本中生硬的理论在PPT上以动画、视频的方法呈现[5]，不仅可以增加学生的关注度，提高学生的课堂注意力，而且可以使学生对理论知识有更形象的理解和消化。但在一些电路计算、公式推导过程中须重视传统板书的应用，这样可以适当调整课堂教学节奏，令学生跟上公式推导的思路，清楚明白公式中每一步的由来。（2）重视理论教学与实务应用教学相结合的方式。现实生活中，已经有了很多传感器的实际案例。比如，酒后驾车所用的酒精测试仪利用了半导体传感器的工作原理，家庭常用的煤气灶利用了光电传感器的工作原理等。在课堂讲授过程中，应实时与生活中的实际应用联系起来，让学生感觉能够学以致用，激发学习兴趣。（3）重视课堂教学与实地参观教学相结合的方法。在讲授理论课的同时，应适度安排学生去相关大型工厂、车间进行参观实习，安排单位专业技术人员进行讲解和答疑，并在参观后将收获和体会进行班级内部交流，使学生加深对所学传感器的深刻印象。

3.开发扩充完善辅助教学资源。为方便学生随时学习，可以把录制的教师教学录像向学生免费开放，并建立课程教学网站及在线答疑辅导系统，为学生更好地学习了解本门课程创造一切可能的便利条件，使学生的学习具有充分的自主化和个性化特征。

4.丰富教学手段。课堂中要多形式地增加教学信息量，充分调动学生的学习积极性[6]，使教学形式更加生动活泼。鼓励本科生积极参与实际科研课题研究，如大学生创新创业训练大赛、数学建模比赛等，这可以充分培养学生的创新能力。通过指导学生参加科创项目，学生可以进一步和教师熟络，便于本科毕业设计选题，若后续继续攻读硕士学位可以做连续性研究。

5.化被动式学习为主动式学习。长期的教师讲授、学生听课的方式，可能造成学生对这种授课形式缺乏新鲜性，因此，可将被动式学习转换为主动式学习。如可选取一两节内容较简单的章节，提前交给学生准备，然后选取1—2名学生来讲解，再由其他学生提问讨论，最后由教师进行点评。在实际操作过程中，学生为了能够把知识点讲好，确实会查阅大量的文献资料，极大地调动学生学习的积极性和主动性。同时，学生自主查阅资料学习，会增加其对本节内容的理解，达到预期学习的目的和效果。

三、实验教学方法改革

1.搭建两级实验教学体系，加强实际能力培养。本门课程基于“ZCY型综合传感器实验仪”，选择一些典型的传感器实验让学生进行动手操作。通常，实验教学仅仅是作为理论课程之外的验证和辅助，实验室设备陈旧，部分操作台甚至存在损坏现象。因此，课程主讲教师应在实验课开课之前及时与所在实验室教师沟通，检查所有操作设备，确保每个学生都能得到充分的动手锻炼机会。另外，当设备已经严重落后，跟不上信息发展的步伐时，主讲教师应及时向所在学院、学校领导沟通，适时淘汰旧设备，购买新设备。而且，实训基地的教学也必不可少。例如本校具备的工程训练中心，就能很好地為提高大学生的动手能力、创新能力以及专业技能提供实践平台。工训中心包括V600A加工中心、数控铣床、数控车床、快速成型机、三轴数控教学系统、线切割、电火花、模块生产系统、工业机器人、机械综合创新实验台、动平衡机等先进教学仪器设备，具有独立承担机电类生产和教学实习的功能。

2.加强科研能力训练，培养创新实践意识。虽然《传感器原理及工程应用》这门课程是大三本科生的专业基础课，但随着目前本科毕业生攻读硕士学位的人数逐年增多，科研已经成为必不可少的技能之一。由于学生在本科就读期间课业繁多，缺少系统的科研能力训练，因此，教师应在平时的授课过程中有意识地培养学生的科研意识。如可以采用分小组讨论的形式，提出相应的科学问题后，让学生集中在一段时间内解决此问题，并形成可行性报告。这样不仅可以训练学生的团队合作能力，使他们的学术报告撰写能力也能得到提升。另外，在学习某一种传感器时，可以安排学生去电子市场进行实地调研，确定一名学生作为负责人对此次调研过程进行协调组织管理，并撰写调研报告。这样在调研过程中，不仅训练了学生与人沟通的技巧，而且对在课本上所学的内容也进行了巩固和提高。此外，可以对部分实验内容感兴趣的学生组成专门的科研小组，扩展课堂教学内容，由教师提出科研问题，小组同学通过查阅资料、分析文献后进行方案布置、分工合作及定期研究讨论等，完成项目的最终报告。这种科研训练，不仅有助于增强学生的思考能力，而且可以培养学生的创新实践意识，为学生毕业后继续攻读硕士研究生开展科学研究提供基础。

四、结束语

通过《传感器原理及工程应用》这门课程的教学实践，本文对该课程的理论教学及实验教学内容和方法进行了分析探索，并提出了一些相应的改革措施。通过理论及实验教学内容和方法的丰富，可以看出学生的学习积极性得到加强，学习兴趣得到提升。通过学生期末考试成绩及评教效果，我们发现这一改革措施受到学生的普遍欢迎，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]郁有文.传感器原理及工程应用[M].第四版.西安电子科技大学出版社，2014.

[2]李科杰.新编传感器技术手册[M].北京：国防工业出版社，2003.

[3]陈裕泉，葛文勋.现代传感器原理及应用[M].北京：科学出版社，2007.

[4]姚齐国，胡即明，李林.对《传感器原理及应用》课程教与学的思考[J].教学方法，2009，（11）：105.

[5]李金萍，陆玲，刘自强，徐玮.数字图像处理课程实验教学改革探索[J].科技视界，2012，3（7）：23-24.

[6]张东，程正富.《传感器原理》课程实验教学设计[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2006，5（1）：84-85.