传感器原理及应用课程教学改革研究

王方媛

[摘           要]  传感器原理及应用是物联网工程专业的一门专业必修课程。基于自身的教学实践和对这门课现状的深入了解，并结合现状与我校应用型课程改革的要求，力求从教学内容、教学方式、考核体系等几个方面进行改革，激发学生的兴趣，全面提升教学效果与质量。

[关    键   词]  传感器原理及应用;教学内容;教学方式;考核体系

[中图分类号]  G642                     [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）09-0116-02

传感器技术作为现代科技的前沿技术，与通信技术、计算机技术并称为现代信息技术的三大支柱，是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。传感器主要实现的是信息的采集，采集的信息准确与否直接影响到信息传输与处理等后续一系列过程。我校作为一所应用型高等院校，重在培养学生的知识应用能力与动手实践能力。传感器原理及应用是物联网专业的一门专业必修课程，在整个物联网专业的课程架构中起着承前启后的作用。通过本课程的学习，学生应理解非电量信号的转换和测量原理，并能进行非电量信号的检测，为学生走上工作岗位后从事相关工作打下坚实的理论基础。但是传统的教学内容、教学方法等都难以满足学生对现代信息技术的需求，也难以满足社会对学生专业知识和技能的需求。因此，本文从以下几方面出发，对本课程教学进行改革。

一、教学内容分析与改革

传感器原理及应用课程是一门实践性、应用性很强的专业课，对培养学生的动手操作能力和创新能力起着重要的作用。但传统的课程以课堂教学为主（48课时），验证性实验为辅（16课时）。传感器原理及应用课程是以传感器的分类展开的，讲授的主要内容有电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光電式传感器、热电式传感器、辐射式传感器、新型传感器等内容，每类传感器都是从基本原理、等效电路、测量电路、灵敏度与误差等几个方面展开介绍的。实验16课时，依托学校购买的全功能物联网教学科研平台（CBT-SuperIOT），以验证性实验为主。

可以看出，传统的课堂讲授内容较多，按照教学大纲的要求，内容以基本的传感器为主，目前广泛使用的光纤传感器、图像传感器、超声波传感器、生物传感器等新型传感器安排的课时较少，这样的内容无法适应现代企业对高水平人才的需要。同时，依托于已有实验箱的验证性实验不能使学生完全了解传感器在生活中的应用，也不能真正提高学生的动手实践能力和思维创新能力。

因此，传感器原理及应用课程内容改革可以从以下几方面入手：

1.从内容上优化理论授课内容，通过与地方企业进行交流接触，了解地方企业需要的人才需要具备的知识与能力，多增加新型传感器的原理及应用，让学生了解主流传感器在生活中的应用。

2.实验部分以理论内容为指导，以传感器在生活中的应用为依托，涵盖验证性实验、综合性实验、设计性实验等多种形式，加强锻炼学生的实践能力。同时，结合我院开展的创新开放实验项目，让学生根据自己的兴趣与能力自主选择设计一些开放性实验。学生选做内容的难度越大，完成质量越好，那么对学生的评定等级越高，通过这种办法鼓励学生大胆地进行实践。

二、教学方法分析与改革

传统的课堂教学以教师讲授为主，在内容上侧重于不同传感器的原理与测量电路，而在应用上则多是举一些简单的例子，学生并不能真正掌握其应用过程。这种教学方法很难激发学生的学习热情。因此，在老师要求到课率的基础上，学生去了教室也是偷偷地玩手机或者是干其他事情，即使老师一再要求课堂上认真听讲，学生也是心不在焉，不能接受课堂上的内容，因此，教学效果较差。

（一）采用学习通平台进行翻转课堂，改变传统课堂的教学模式

鉴于传感器原理及应用这门课内容较多，传统的在课堂上进行讲授会使学生觉得枯燥无味。采用学习通平台后，将课上的部分内容转移到课下，在学习通平台上布置课下预习作业，并实时掌握学生的预习进度及程度，课上针对问题进行讲解，使课堂更有针对性，能留给学生更多的思考时间，学生由被动接收者转变为主动学习者，对知识的掌握较传统课堂有了较大的提高。

学习通平台同时还有其他丰富的功能，如签到、问卷、抢答、选人等，这种新颖的形式使学生能够积极地参与到课堂中来，改变了传统课堂老师拼命在讲，学生假装在听的局面。通过这种形式上的改革，使学生在积极性上大大提升。

（二）采用实物教学方法，提高学生的学习兴趣

学生对枯燥的理论知识缺乏兴趣，但是对真实存在的物体还是比较感兴趣的。利用这一点，把相关的传感器带入课堂上，让学生真实了解到传感器的外观，从外观出发去研究它的原理，引导学生进行自主学习。常言道：“兴趣是最好的老师。”一旦学生产生了兴趣，就会主动去认识事物、探索真理。我院每年都在进行电子大赛，部分电子大赛的作品就是基于传感器进行的，如电子秤设计。电子秤在称重过程中是基于应变导致某些导体或者半导体的电阻值发生相应的变化，从而将被测的非电量转换成电阻值的变化，通过测量电阻值的变化实现重量的检测。如果能将学生参加比赛的电子秤带到课堂上，通过称重不同的物体显示不同的重量，让学生研究其原理，通过学生主动积极地探索，学生对知识的理解与掌握程度也会大大提升。在我们日常生活中，空调、电冰箱、电饭煲等家用电器都离不开测温元件，手机、数码相机捕获图像时都离不开光学元件，判断司机是否酒驾的酒精检测仪离不开气体敏感元件等，可以说生活中到处都是传感器。如果能通过实物教学法，让学生认识到传感器在日常生活中的重要性，揭去传感器原理及应用这门课的神秘面纱，可以大大提高学生的学习兴趣。

（三）采用引導启发式的教学手段，培养学生的创新思维能力

在我校应用型人才培养模式下，培养学生的创新能力是我们的主要目标之一，其主要特点就是重运用知识、重启发、重发现，鼓励学生主动探索，发散思维。在教法上，重在传授研究方法。为了使学生获得较高的创新思维能力，这就要求教师必须具备一定的理论基础与实践能力，同时还要有一定的创新意识。在实施引导启发式教学时，以项目驱动作为主要方法，先给学生假设一个场景，提出相应的问题，采用抛出疑问的方法激发学生的兴趣。比如，在光电式传感器这部分内容的讲授过程中，结合日常生活中的应用给学生抛出问题“为什么一些大型商场里的自动门会根据有无人靠近实现自动开关门的效果”，提出问题后让学生进行查阅资料、独立思考，课堂上再进行小组讨论、发言，教师对结果进行总结点评，使学生对问题的理解更加深刻透彻。

（四）将传统教学方法和现代教学方法有效结合起来，提高课堂教学效率

传感器原理及应用这门课程在讲授过程中，有很多原理图、结构图等，那么展现这些内容最好的方式就是选用现代化多媒体手段，还可以通过设置一些动画来吸引学生的注意力，同时加深学生理解和记忆。此外，还有一些误差分析、测量电路则需要传统的板书来讲授，涉及的推理部分用板书更易于让学生接受。因此，在传感器原理及应用这门课授课方式上，应该根据讲授内容的特点有效地将传统的板书与现代化的多媒体手段结合起来，不应该盲目地选择其中某一种方式而排斥另一种方式。

三、考核体系分析与改革

传统的传感器原理及应用课程考核主要包括四个方面：平时成绩、实验成绩、期中成绩、期末成绩，其中各部分所占的比例为1∶1∶1∶7，平时成绩又由课堂出勤、课堂表现、作业完成情况等几部分组成。可见，在整个考核过程中，期末成绩占相当一大部分，导致有些学生不注重平时成绩与实验成绩，认为在考试前进行突击临时抱佛脚，就可以取得好成绩。因此，在考核方式上宜进行改革。改革后的考核体系仍采用过程考核和综合考核结合的方式，主要考核方面依然包括平时成绩、实验成绩、期中成绩、期末成绩四部分。但是要逐渐增加过程考核所占的比例，鼓励学生进行创新。通过评价体系的改革，有效地提高了学生对这门课的重视程度，同时也促进了学生学习能力和创新能力的提升。

四、结语

传感器原理及应用课程教学改革主要从教学内容、教学方式、考核体系等几方面实施，提高了学生学习传感器技术的兴趣。同时，整个课程以学生作为主体，加强实践环节的创新，有效增加了师生间的互动，从而提高了传感器理论和实践课堂教学的效果。

参考文献：

[1]尤源.传感器原理及应用课堂教学改革与实践[J].中国现代教育装备，2016（5）：41-43.

[2]纪辛然.应用型高校转型背景下传感器课程改革的研究[J].办公自动化杂志，2017（10）：17-18.

◎编辑 张 俐

Research on the teaching reform of sensor principle and application course

WANG Fang-yuan

Abstract：The principle and application of sensors is a required course for the professionalism of the Internet of Things. Based on my own teaching practice and in-depth understanding of the current situation of this course，combined with the current situation and the requirements of the application-oriented curriculum reform of our college，this paper tries to reform from the aspects of teaching content，teaching methods，assessment system and the like. It can stimulate studentsinterest and comprehensively improve teaching effectiveness and quality.

Keywords：the principle and application of sensors;teaching content;teaching method;assessment system