传感器原理及应用课内实践改革的研究

程慧　陈艳

摘要：随着时代的进步，地方应用型本科高校的教育应该更加贴合实际符合当前时代的发展趋势，作为电气工程及其自动化专业的专业基础课程传感器原理及应用更应该体现这样的教学方向，以实际应用为目的对传感器原理及应用这门课的课内实践进行改革，以项目设计为形式，分横向和纵向来设计项目内容，横向分布于多个实用性强的传感器类型中，纵向分成两个层次，基本设计要求和拓展内容，方便不同基础的学生进行选择和设计，横向和纵向的结合能够更好地培养学生工程设计的意识和能力，激发创造力，从而改善教学效果。

关键词：地方应用型;传感器;项目设计;横向;纵向

中图分类号： G642.0        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）15-0152-02

Abstract： Along with the progress of The Times， the place of applied undergraduate college education should be more realistic in accordance with the current development trend of The Times， as in electrical engineering and its automation professional foundation course principle and application of sensor should reflect the more teaching direction， for the purpose of practical application of the principle and application of sensor on the in-class practices of the course reform， the form of project design， points to design the content of the project， the horizontal and vertical transverse distribution in a number of practical sensor types， longitudinal is divided into two levels， the basic design requirements and development content， students of different foundation for selection and design， Horizontal and vertical combination can better cultivate students' awareness and ability of engineering design， stimulate creativity， and thus improve the teaching effect.

Key words： local application type; sensor; project design; horizontal combination;vertical combination

1 引言

傳感器原理及应用这门课程是应用型本科院校电气工程专业的专业基础课程，当下科技进步飞速，传感器技术日新月异，但是这门课程的上课内容已经落后到严重与现实脱节[1]，教材中主要讨论电阻、电感、电容、压电、光电、热电等传感器的工作原理、基本特性以及相关测试方法，着重讲述这些传感器的基本原理，学习之后根本不能解决实际工程中的测量问题，学生对枯燥无味的理论知识提不起兴趣，教学效果不理想。

作为地方应用型本科高校，在课程的改革上要切合实际，着眼于应用并且要激发学生的实践热情，我校为了更好地突出应用型的理念，引入了课内实践的模块，课内实践的成绩与课堂表现、课外作业一起构成了平时成绩的总和，课内实践的改革相比较理论内容更加决定了传感器原理及应用这门课程的改革效果[2]。

本文着重研究传感器原理及应用这门课的主要章节的课内实践内容，以此来改善教材内容知识老化、被动式教学等问题。

2教学内容分析

以池州学院16级电气工程及其自动化专业的传感器原理及应用的教学大纲为例，计划教学学时40，其中理论教学34学时，课内实践6学时，其中电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器各占2个学时的课内实践。课内实践的形式有实验、课堂讨论、案例分析、课程小论文、专业技法等。

存在的问题：（1）课内实践的学时相比于理论学时过少，不能很好地突出以应用为主的理念。（2）课内实践所讲授的三种传感器都是传统形式的，对于当下广泛应用的图像传感器等几乎没有涉及，也没有办法有好的实例带入这三种传感器中。（3）这三种传感器都以静态特性分析为主，脱离了实际工程应用中着重动态特性的研究。（4）没有难度分级，不适用于不同基础的学生进行实践。

3课内实践改革研究

3.1教学理念

要进行课内实践的教学改革，首先要明确教学理念，传感器原理及应用是一门应用于当下工程实践的实用型课程，应该以应用能力的培养为主线。逐步培养学生解决工程实际问题的意识和能力[3]。

3.2教学方式

从实验、课堂讨论、案例分析、课程小论文、专业技法这些对已知材料进行探讨和分析的模式转成利用传感器知识结合模电、数电、单片机等知识自主进行相关设计的教学方式。传统的课内实践方法中实验可以锻炼学生的动手能力，但是相对集成化的实验器材又限制了学生自主思考及设计的空间，也不能与其他学科交叉使用，有很大的局限性，课堂讨论和案例分析是对已有系统进行探讨和分析，是一个比较被动过程，脱离不了大的框架，同样限制了学生的思维，课程论文等方式只有文字描述，作为工科学生更应该着重动手能力的培养。所以教学方式的改革为课内实践能否发挥实践性能起到关键作用。

3.3教学学时及分配

教学学时40，其中理论学时20，课内实践学时20，其中霍尔传感器、压电传感器、光电传感器、气体传感器、热电传感器各5个学时。

3.4教学内容

教学内容分成横向和纵向，横向在几个应用最广泛的传感器中安排项目设计，纵向在每种传感器中安排不同难度的项目设计，在项目设计中给予某些要求让学生进行选择，以此满足不同基础的学生对传感器应用的体验，以激发学生的创新能力。

学生在进行项目设计的过程中，可以自行分组进行选题，小组成员需要完成以下任务：撰写项目任务书、对传感器等模块进行选型、绘制电路图，进行仿真及编程调试、完成项目后，每组由一名同学进行PPT讲解。通过完成项目设计工作，学生不仅仅可以深刻掌握所学的传感器理论知识，更锻炼了自己的设计分析能力，在整个设计过程中，还能够培养学生的逻辑能力和团队协作能力[4]。如果团队觉得能力有余，还可以添加难度较高的要求进行设计，此项额外加分。

霍尔传感器计划安排磁性产品计数器项目。内容：请结合单片机和霍尔传感器对磁性产品进行计数并显示出来，需要经过传感器的选型、原理图的绘制、刻板、元器件的焊接、程序的编写及调试，成品演示及PPT讲解的过程。拓展内容：请设计一个计数系统不仅可以计数磁性产品还可以计数非金属产品。

压电传感器计划安排超声波测距仪项目。内容：请结合单片机和超声波传感器对距离进行测量，在小于一定距离时进行报警并显示，需要经过传感器的选型、原理图的绘制、刻板、元器件的焊接、程序的编写及调试，成品演示及PPT讲解的过程。拓展内容：请设计一个超声波测距仪当距离大于某一个值或小于某一个值时都会报警，并实时显示距离值。

光电传感器计划安排智能路灯项目。内容：请结合单片机和光电传感器设计一个路灯在夜晚及有声音的时候才开启，需要经过传感器的选型、原理图的绘制、刻板、元器件的焊接、程序的编写及调试，成品演示及PPT讲解的过程。拓展内容：请设计一款太阳能充电路灯，在夜晚及有声音的时候才开启。

气体传感器计划安排酒精测量仪项目。内容：请结合单片机和气体传感器设计一个测量酒精浓度的系统并能显示数值，大于标准时会报警，需要经过传感器的选型、原理图的绘制、刻板、元器件的焊接、程序的编写及调试，成品演示及PPT讲解的过程。拓展内容：请设计一款既可以测量酒精也可以测量甲烷气体的气体测量仪。

热电传感器计划安排温控风扇项目。内容：请结合单片机和热电式传感器设计一个可以根据温度设定自动开启的风扇，需要经过传感器的选型、原理图的绘制、刻板、元器件的焊接、程序的编写及调试，成品演示及PPT讲解的过程。拓展内容：请设计一个跟随温度变化自动调节转速的風扇。

以上是课内实践内容的横向和纵向分布，以此为框架可以引申更多的项目内容并分成多个拓展等级。横向还可以涉及图像处理传感器、陀螺仪等目前在智能设备上应用比较广泛的传感器类型，纵向可以再细分几个难度等级，学生可以根据成员的水平及时间限制合理选择。

3.5考核

考核点要分布在整个项目设计的过程中，即使项目运行不成功也要根据学生的完成情况给予相应的分数，在传感器选型及电路图设计部分要重点给分，硬件的设计是电气工程及其自动化专业学生的基本功。

4结语

基于应用型本科教育的背景下，传感器原理与应用课程的教学改革必须朝着实践的路子走下去，课程理念要更符合应用型人才的培养[5]，理论教学环节要简洁明了并且重点突出，通过合理的设计课内实践内容带动学生掌握传感器的精髓并且在实践中的运用，对应于不同的项目要求合理选择传感器类型，对同一个项目也可以选择不同性价比的传感器，实践教学如果要求做出实物更能提高动手能力，这是进一步改革的方向。

参考文献：

[1]邱爱兵，史军杰.高校传感器课程教学方法改革的探讨[J].企业文化，2013，25（6）：41-42.

[2]郑春娇.传感器与检测技术课程教学改革中实验项目的设计[J].中国现代教育装备， 2018，21（2）：74-76.

[3]杨登秀.工科大学生实践能力培养与研究[D].重庆：重庆大学，2007.

[4]王忠伟.浅谈院校学生协作能力的培养[J].教育与职业，2014，29（6）：94-95.

[5]张琳.应用驱动下的“传感器与检测技术”应用教学改革初探[J].科级视界，2017，20（2）：34-35.

【通联编辑：王力】