传感器应用技术教学初探

陈帅

摘要：传感器应用技术是电工电子技术及自动化专业的一门重要的专业课程，该课程的学习涉及电工基础和电子技术，在实验实训的应用方面还会用到PLC及编程知识。该课程具有内容覆盖面广，知识发展更新快，技术应用性强等特点。笔者基于几年的传感器课程教学经验，分析教学内容、教学方式、教学方法，兼顾教学活动的多样性，并延伸了教学空间的开放性，希望能提高传感器应用技术的教学效果。

关键词：传感器;教学;活动;空间;多样化;资源

“传感器技术是当今世界令人瞩目，迅猛发展的高科技技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术共同构成了21世纪信息产业的三大支柱。形象地说，如果将计算机看作是人类大脑扩展的话，传感器就是人类五官的延伸。随着现代检测、控制和自动化技术的发展，在工业生产自动化、能源、交通、环境与安全检测，以及军事等方面开发的传感器也显示出他们的独特优势。新的科学技术必然也会影响到中职教育，将传感器技术应用于实验中，不仅能使学生了解先进的生产力，感受现代高新技术的魅力，更好地适应未来社会生活、学习与工作的高度技术化环境。”

一、《传感器原理及应用》教学过程中存在的问题。

传感器技术在发展，《传感器原理及应用》课程的教学发展也在搭乘职业教育改革之风，紧随其后，力求与时俱进，知识技术能学以致用，更好服务于社会生产和生活。但是，《传感器原理及应用》课程在中职教育领域开设时间并不算长，少数学校尚未开始传感器原理及应用课程，已经开设的学校对这门课程的教学研究和课程开发较少。《传感器原理及应用》课程教学效果的好坏直接影响到相关专业学生的能力培养和就业质量。该课程教学过程中，既有理论，也有实作和实训，有的则整合成一体化教学。该课程知识建立在一些专业基础课上，覆盖面广，内容较多，原理偏抽象，计算偏复杂。但理论知识的学习和实验实训的完成是相辅相成的，实验实训设备有的分离元件多而散，有的设备集成度高，如果对实验背后的理论知识理解不够，可能会知其然不知其所以然，不可能起到巩固和深化的作用。所以，《传感器原理及应用 》这门课程，在教学过程中普遍存在一些问题，具体主要有以下几点。

（一）理论教学内容过多。

《传感器原理及应用 》课程介绍了传感器的结构、原理、特性、安装、调试、应用等方面的知识。从分类讲，传感器不管是基于原理分类，还是应用分类，可谓种类繁多，应有尽有。从知识涵盖面看，知识内容涵盖了电学、磁学、光学、力学、热学、仪表等学科内容。从课堂类型来看，有理论、实验、实训、一体化等课程类型。如何结合学校实验实训条件和实际工作应用，对原理讲解及其相关理论教学，避轻就重，把原理讲的具体化、抽象化，让理论教学不再枯燥乏味，告别理论教学只讲数量，忽视质量的弊端。

（二）课程教学活动单一。

《传感器原理及应用》教学包括理论教学和实验实训教学，理论教学如果局限于教材内容和板书讲解，将无法生动展示传感器结构原理和相关联的知识点。多媒体课件的教学优势得不到充分的发挥，知识内容会显得苍白无力，学生对知识的理解无法透彻，理论对实践缺乏指导性，理论和实践相对独立，不利于开展一体化教学。实验实训教学活动单一，学生按老师事先给定的实验步骤操作测量，只关注学习结果，缺乏学习过程设计，教学模式单一，学生对知识的接受程度锐减，任务驱动，独立思考，团队协作无法贯穿于实验实训过程。

（三）教学过程欠缺设计。

教学设计是以帮助学生的学习为目的，没有良好的教学设计，学生所面临的问题将无法得到解决，教学调控和教学评价不能很好的服务于教学过程。学习者的初始状态和学习后的状态得不到掌控和把握，教学效果的优化和教学绩效的提高无法清楚地得以展现。理论教学中电阻式、电容式、电感式传感器结构原理的学习，没有用途的导入和敏感材料作为铺垫，这部分教学会变成电工基础概念的学习，重蹈覆辙。实验实训教学过程未能根据设备复杂程度和集成度，不考虑学习者知识接受程度，不注重共性和个性，千篇一律，机械重复。实验实训与课程设计背道而驰，不能发挥实验应有的作用。

（四）教学空间的局限性

传统的教学空间具有很大的局限性，学生走人课堂，翻开书本，教师讲课，作业考试即教学过程全部完成。理论内容局限于教材，不能很好地与学生生活及社会现实联系在一起，微课、慕课、动画、视频等多媒体课件不能很好的为教学资源作补充。实验实训内容受硬件实训条件的限制，实验实训设备不能根据学校自身特色比选采购，不能很好地发挥本校的师资优势，比如传感器技术基础不好，工控技术也形不成好的开端，导致关联课程关联不好，衔接不佳。一旦理论和实训教学空间受限，再谈联系社会和生活应用开展探究活动和交流活动，便只是一句空话。

二、《传感器原理及应用》教学的改进方法。

（一）精简理论教学内容

《传感器原理及应用》的理论教学中内容多，涉及广，不可能面面俱到，每个知识点都讲清楚，应兼顾针对性和应用性，有所取舍。结合行业应用来看，如机床位移测量，磁栅传感部分略讲，光栅传感及光电编码精讲;在亚龙传感器实训平台中，压电传感器电子称的测量电路中，集成运放计算部分的讲解不能作为重点，重点是传感器电路结构和信号传递的流程。传感器教学中，接近开关是一大重点模块，很多教学应用直接进入了接近开关的连接调试，输入到PLC 输入端，编程并做应用调试，却忽略了理论教学，我们知道不管是电容式还是电感式，振荡电路是接近开关的核心，即使这个课不是电子技术课程，应该不离不弃回到电子电路分析，一味追求安装编程调试速度不是我们唯一想要的。

（二）开展多样化的教学活动

多样化的教学活动是当下教学改革重点突破口，多样化的教学活动要求要求学习方法和教学方法的多样化，从以教师为中心转变为以学生为中心，从以课堂为中心转变为以实验实训为中心，针对教学内容，创新学习形式，丰富教学活动，具体做好以下三个方面。第一，开展好实验实训教学，实验实训教学是《传感器原理及应用》教学的落脚点和归宿点，教学活动的多样化要通过基础实验、扩展实验和技能应用来体现。从基础实验到扩展实验，从扩展实验到应用实验，通过实验的分析、思考、操作来开发学生的思维，能有效培养学生的实践能力和分析解决问题的能力，达到理论联系实践，实践验证理论的目的。第二，采用任务驱动法教学。传感器实验实训教学中，把每一个要完成的项目编制成工作任务书，通过工作任务提出操作规范和技术要求，在完成实验工作任务的各个环节以“用”为目标进行编排，注重基础知识与理论为技术应用服务的前提下，重点实践器件和装置的外部特性与使用，淡化内部机理，回避深奥理论、复杂计算、公式推导，将考核和考评的重点放在任务完成的过程和结果上。第三，分组合作完成。在中职学校，很多技能实训项目比赛的参与者均以团队的身份出现，实验实训课题需要学生完成的细分项目较大，可能涉及绘图、接线、调试、测量、计算和问题回答，灵活度和考核深度随考核对象的不同而不同，操作过程中会遇到各种各样的问题，如果是小组分工合作，学生的负担会减轻，通过取长补短和交流合作，可以在有限的时间内高效地完成实验和实训。

（三）创新教学设计

理论教学和实训教学都需要创新教学设计，理论讲解中我们可以通过大量图片给学生造成一定的视觉冲击，启发生活中处处可见的传感器，抓住学生的注意力，体现从生活走向传感，让传感感知世界的新理念。同样，实验实训教学中，我们对实验实训进行变革，减少机械性和验证性的实验设计，模拟生产现场和工作环节，突破学科体系的框架，以培养学生的职业能力为目标，把学习内容整合在职业岗位真实的任务中，体系“做中教，做中学”的职业教育特色，进一步培养学生的职业意识和职业道德。

（四）扩展教育空间。

教育空间的概念较广，从物理概念上来看，包括校内教育空间和校外的教育空间，校外教育空间包括校外实习和校外培训的空间和场所。校内教育空间的扩展，重点在校内实验实训场地和设备的共享共用，做到资源互补，物尽其用。对于现在国内的传感器实训平台，主要有亚龙传感器实训平台，三向传感器实训平台和树德科技传感器实训平台。亚龙传感器實训平台，实验模块电路和元件属于开启式，即未封闭的状态，实训环境和接口按电子电路实训设计，适合电子技术相关专业实验;而三向和树德科技的传感器实训平台模块集成整合力度较大，实验环境和接口还配置了PLC控制器，适合电气自动化和工控相关专业使用。基于此，任何一类实验装备的实验教学空间是有限的，场地和装备的开放共享是扩展教育空间的主要内容，例如将电工电子类专业的传感器教学空间做一个延伸，让学生来到汽车专业传感器实训室，使学生零距离接触汽车上的现代传感器，这样就扩展了校内教育空间。当然，教育空间的扩展还包括课件、微课、慕课等多媒体教学资源的扩展和新时期教学理念所带来的教学空间的延伸。

三、总结及展望。

希望在今后的传感器课程教学中，能朝着“教学内容精简化，教学活动多样化，教学设计创新化，教学空间开放化 ”的四化目标发展。

参考文献：

[1]杨少光.电子产品装配与调试项目实训[M].高等教育出版社，2010.3出版

[2]夏昌祥.创新感悟[M].当代中国出版社，2002.11 出版

[3]徐辉.传感器及应用[M].华中师范大学出版社，2011.5出版