在实验教学中融入实验设备检修内容教学实践探索

李威

[摘           要]  提出在原有传感器与检测技术实验教学中融入传感器检测与维修的教学改革与设备管理方案。通过实验的开展，使学生对传感器结构、性能、使用及维修与保养知识有一个全面的掌握，从理论到实践建立一条完整且清晰的关于传感器技术的知识结构体系。同时也能提高学院实验设备的完好率，使有限的教学资源得到充分利用，避免闲置浪费。

[关    键   词]  传感器;实验教学;改革;检测维修;设备管理

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2019）06-0140-02

一、引言

传感器与检测技术是集电工、电子、机械、传感技术、控制技术于一体的专业技术课程。该课程在理论上融合了物理学、力学、光学及电子学等相关学科的内容;在工程方法上又融合了自动控制、计算机技术及信息处理等技术手段。在日常生活、工业生产及军工等方面有着广泛的应用。因此，对本门课程的学习要求不仅体现在对核心专业知识的掌握上，更进一步体现在对实际工作中的能力上。本门课程教学的最终目标是使学生掌握理论知识的同时，对实践动手能力及知识的综合应用能力有一个显著的提高。本文从实验角度出发，结合学院自身实际情况，提出了相应的实验教改与设备管理方案。

二、实验课程问题点分析

我院传感器与检测技术实验课程是应用电子技术专业的主干课程，以往一直有开设，因实验设备长期使用及欠维护等原因，设备损坏率达40%，开设一些实验项目时已不能使实验项目按教学大纲既定的计划进行，影响到了教学质量。经我们现场初步检查，其中部分设备仍可正常使用，约占40%，部分设备损坏但可修复，约在40%，另有20%的设备处于报废状态。因此，基于此种情况，对实验设备的维修与使用、设备的管理与保养提出了迫切的需求。

三、实验课程教学改革内容与设备管理

（一）教学改革内容

在现今传感器实验设备完好率不足的情况下，为保障学生完成本课程的实验、实训课程教学以及提高学生实际分析问题、解决问题的能力，在原有实验教学计划的基础上融入传感器实验设备维修及性能测试等实验教学内容。即项目将运用一系列科学性的分析方法，譬如比较法、分析法、试探法等来进行仪器设备故障的排除与定位。通过实验排查，确定为损坏的设备，在教师的指导下检测、维修，将完好的保留待用，不好的报废，可维修的，进行修复。在维修的过程中将设备结构、设备原理、设备的特点融入实验目的、实验原理及实验方法的教学中。在不增加较多的新设备投入的前提下确保能够使实验教学按教学大纲原定的计划进行，同时，新增的实验教学改革项目能够使学生的综合能力得到全面提高。

（二）设备管理

基金项目：广州华商职业学院2016年青苗计划教学改革项目“在实验教学中融入实验设备检修内容教学实践探索——以传感器实验教学为例”。

本实验的项目都是由主控箱与模块箱配合完成的，为了便于对整套设备进行管理，对已修复的设备按主控箱的数量进行编号，并且与模块箱进行配套统计。主控箱的数量为25，编号1-25号，各个模块的数量也应为25，编号也为1-25号，将对应编号的主控箱与模块组成一套完整的实验设备。按以上的编号组成了25套完整设备，学生在进行实验申领设备时进行登记;归还设备时进行注消。设备在实验过程中，因为某些原因损坏，进行对应编号的登记，然后进行统一的更换或维修。进行设备的系统管理，使设备的使用情况一目了然，保证了实验的顺利开展。

四、实验课程教学改革的开展

原实验教学内容一共有13个，为了保证教学进度与教学要求，按照模块化的思想来组织教学内容。具体可分为以下6个模块：应变模块、温度模块、电容模块、电感模块、霍尔模块、光电模块等，除此之外，还有主控箱模块。

（一）实验准备

进行实验设备的清点，收集开展本实验所需要用到的模块，并进行统计。准备在实验和维修过程中所使用到的工具，如示波器、信号发生器、万用表等。所需要用到的实验工具由学生前期进行统计现有资源，由教师来规划资源的分配与利用。对需要采购的工具与元器件采用集中采购的方式。但对实验设备（主控箱与模块箱）所需元器件等的采购，先记录其型号與规格，待实验过程结束之后再联系设备供应商进行采购。

（二）实验过程

本实验过程分三个阶段：设备检查、维修过程和学生实验。本校应用电子专业共54人，为了保证全员参与实验课程的全部项目，对设备检查阶段共分25组，其中有4组是3人，其他组是2人。对维修过程分两个大组，一个大组共9个小组，另一大组也是9个小组，对学生实验进行分组的目的是为了便于维修过程的开展与管理，不同大组的学生维修不同的模块，即使是同一大组的学生也负责不同的模块，这样同一大组的学生可以检查本大组不同小组之间的完成情况，不同大组的学生也可以检查相互之间的完成情况，为后面的学生能力互评提供条件。学生实验阶段的分组情况与维修过程阶段相同。

1.设备检测。首先，对上文中所提到的6个功能模块及1个主控模块进行检测。现以主控模块为例说明其检测步骤：外观检查通电检测音频信号、数字频率计检查关闭主控箱所有开关。

其他6个功能模块的检测与主控箱检测类似，但功能模块要完成相应的功能，因此，在检查的过程中，功能模块要与主控模块配套使用来检查其是否完好。运用示波器、万用表等工具进行检测，记录其观察数据，由教师判定其设备是否完好。如设备故障，记录故障现象，由教师判断接下来的实验安排。以应变模块的检测为例来说明，测试应变模块好坏时，其值显示异常，但具体是应变模块故障，还是主控模块故障，此问题由教师来判断。确定了完好、报废和可维修设备后分开放置。

2.维修过程。将维修过程分成两个大组后，再将设备检查阶段检测出的故障设备在两个大组间进行分配，维修过程按照项目的安排顺序依次进行。由于学生在实际动手检测设备的过程中对传感器模块的使用有了一个感性的认识，这时由教师再来讲解传感器模块的结构，并结合之前的检测数据与现象进行理论分析，使学生将理论与实际联系起来。然后，教师指导学生分解可维修的设备，在分解的过程中定位故障点，由于学生没有修过电子设备维修技术课程，缺乏设备维修经验，如何确保学生能动手修复设备，在修复设备的过程中自身综合实验技能得到较好的提高是整个维修过程的一个关键点。针对高职类大专学生而言，现阶段主要还是以教师指导为主，因故障点的定位可以说相对于维修来说难度更大，它需要有电子设备的维修经验及丰富的理论知识才能准确定位故障点所在，不然，所做的工作完全是没有头绪的。我们虽然采取了教师主导的方法，但是会与前期在设备检查阶段的工作相联系来进行分析，教师与学生一起学习，将科学分析问题的方法融入共同的学习中，使学生自然地按照这种科学方法分析问题。本大组内的各小组在教师的指导下进行维修，对各小组内有问题的，可小组间进行互相讨论，遇到不可解决的问题时，再请教教师，本大组内的各小组要保证维修任务完成时才能进入学生实验阶段。本大组的本次维修任务完成后，在新大组进行实验时，本大组各小组的学生要辅助教师指导新大组内做维修过程和实验的学生。两个大组的辅助工作根据项目而交替进行。这样，学生首先自己动手后，在辅助教师指导同学的过程中知识得到了进一步巩固。

维修过程结束后，两个大组的学生分别记录需要采购的元器件与部件，待全部实验结束后再联系实验设备供应商集中采购。

3.学生实验。按照项目的顺序依次维修好设备后，学生按照实验指导书的实验步骤接线并进行实验。这里看似同传统的验证性实验相同，但实质是不同的。因為学生经过了之前的检测与维修阶段，对主控模块和传感器有了一个比较清晰的认识，加之教师的指导，对传感器的认识不只停留在比较浅显的阶段。现在的实验是在加深自己认识的同时，验证了自己的猜想。

（三）实验评价

实验评价是实验教学的重要一环。本阶段的实施以教师为主体，学生为辅助的方式来进行大组、本小组，最后到某个学生的评价。此目的是为了增强学生的学习动力，强调学生的参与性。具体从规范操作、实验过程综合表现及实验报告撰写三个方面对学生实验进行评价。

1.规范操作。根据学生在实验过程中是否遵守安全、文明规则来进行评价，分为合格与不合格。规范操作评价的目的是让学生在实际的操作中养成良好的作业习惯。

2.实验过程综合表现。根据实验过程的完成情况及在实验过程中对知识的掌握情况（是否能有效指导他人）进行评价，分为优、良、中、差四个等级。

3.实验报告撰写。根据对实验过程中实验数据的记录、整理，实验现象的描述进行评价，分为优、良、中、差四个等级。

五、实验课程教学改革的展望

实验教学内容与设备管理方案的改革使学生的实验能力、基本实验技能和动手能力都得到了很大提高。整个项目以模块化的方式，让学生全面参与到实验的教、学、练、考中来，学生实验课的学习积极性与主动性得到了极大激发。经过两届学生的实践，得到的反馈相比往届来看，学生在实验环节的学习比以前更加用心，学习效果及分析问题的能力、动手能力都有了一个显著的提高，教学改革取得了良好的教学效果，值得相关专业借鉴。教学改革之路是不会停滞的，我们除了总结此次教学改革的成功与经验之外，也对今后的教学改革提出了新的畅想——利用图形化的编程语言开发环境LabVIEW及其强大的虚拟仪表特性，将LabVIEW、传感器和计算机组成一个强大的数据采集系统，可以对传感器系统进行动态仿真，巩固理论知识的同时，构建实际工程模型。

参考文献：

[1]李修银.《简单电子线路装接与维修》一体化教学初探[J].电子世界，2016（13）.

[2]王超.《自动检测技术》实验教学改革和实践[J].电子测试，2017（2）.

[3]谢春利.传感器系列课程的教学改革与实践[J].大连民族大学学报，2017，19（1）.

[4]农藩耿.《传感器与自动检测技术》课程的改革与实践[J].教育教学论坛，2015（51）.

[5]曹良足.传感器原理与工程应用的综合实验教学改革探讨[J].景德镇学院学报，2016，31（6）.

◎编辑 马燕萍