劉保軍

電子科技大學(xué)中山學(xué)院 廣東中山 528402

傳感檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐*

劉保軍

電子科技大學(xué)中山學(xué)院 廣東中山 528402

傳感檢測(cè)技術(shù)是機(jī)電、自動(dòng)控制、測(cè)控技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。針對(duì)該課程的特點(diǎn)，從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)生綜合評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了教學(xué)改革，提高了教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和應(yīng)用素養(yǎng)。

傳感檢測(cè)技術(shù)；教學(xué)改革；實(shí)踐教學(xué)

傳感檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)等一起構(gòu)成了完整的信息技術(shù)學(xué)科。傳感檢測(cè)技術(shù)作為信息獲取與轉(zhuǎn)換的主要手段，因其“敏銳的感覺(jué)”而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天、國(guó)防和科研等各領(lǐng)域，已成為工科院校特別是機(jī)電類(lèi)、自動(dòng)控制類(lèi)、測(cè)控技術(shù)、電子信息類(lèi)等專(zhuān)業(yè)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。

由于傳感檢測(cè)技術(shù)涉及材料、電子、機(jī)械、結(jié)構(gòu)、光學(xué)、聲學(xué)等多個(gè)學(xué)科，內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立分散而各自成章，缺乏系統(tǒng)性和知識(shí)連續(xù)性，多數(shù)教材充滿理論而遠(yuǎn)離實(shí)際應(yīng)用，導(dǎo)致教師在授課時(shí)因找不到理論的落腳點(diǎn)而無(wú)所適從，學(xué)生則對(duì)過(guò)多的理論學(xué)習(xí)而感覺(jué)枯燥乏味和缺少積極性；然而，傳感檢測(cè)技術(shù)作為一門(mén)以理論為基礎(chǔ)、講求實(shí)踐和工程性的實(shí)用技術(shù)課程，學(xué)生渴望從課程學(xué)習(xí)中獲得有用的知識(shí)和技術(shù)。面對(duì)教與學(xué)的兩相困難，我們結(jié)合全新的工程教育理念，進(jìn)行了傳感檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)改革和探索，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用能力得到了極大提高，取得了良好的效果。

一、教學(xué)理念與體系

1.教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變

隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)和企業(yè)對(duì)大學(xué)畢業(yè)生創(chuàng)新意識(shí)和應(yīng)用實(shí)踐能力的期望和要求不斷提高，以教師講授為中心、學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課和模仿實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)灌輸式的教育方式已不適宜現(xiàn)代的新的培養(yǎng)目標(biāo)要求。因此，教師在課程教學(xué)中必須注重教師和學(xué)生的角色，首先確立以“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)理念。教師作為知識(shí)傳授的實(shí)施者，必須能夠有效主導(dǎo)本課程的教學(xué)任務(wù)、教學(xué)目的和培養(yǎng)目標(biāo)；同時(shí)，學(xué)生作為學(xué)習(xí)和吸收知識(shí)的主體，應(yīng)當(dāng)可以在教師的引導(dǎo)下積極主動(dòng)地參與到課堂的教學(xué)環(huán)節(jié)中。學(xué)生是充滿張力和活力的生命體，具有潛在的可激發(fā)的發(fā)展力，教學(xué)過(guò)程只有讓學(xué)生真正地“動(dòng)”起來(lái)，其效果才會(huì)彰顯。因此，如何充分有效地發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主動(dòng)性，成為決定課程教學(xué)效果的關(guān)鍵。

在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中（比如一個(gè)學(xué)期），無(wú)論課內(nèi)還是課外，教師應(yīng)該以導(dǎo)航者、指導(dǎo)者和幫助者的角色定位，給學(xué)生留出充裕的時(shí)間去自主思考、探索和發(fā)掘知識(shí)，去自主實(shí)踐和創(chuàng)新，去相互探討和協(xié)作學(xué)習(xí)，教師的作用是明確學(xué)生學(xué)什么、怎么學(xué)、做什么、怎么做；并且在必要的時(shí)候引導(dǎo)和幫助學(xué)生解決難題。與此同時(shí)，應(yīng)該把學(xué)習(xí)知識(shí)和技能的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生在教學(xué)的全過(guò)程中課堂內(nèi)外有機(jī)結(jié)合，將課外實(shí)踐作為檢驗(yàn)和發(fā)揮理論知識(shí)學(xué)習(xí)的用武之地和創(chuàng)新之源，學(xué)生的主體性才能充分發(fā)揮出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)到主動(dòng)、由主動(dòng)到能動(dòng)的跨越，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性得以激發(fā)，將理論知識(shí)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新應(yīng)用能力有機(jī)融入到學(xué)生的思維和實(shí)踐之中，這才是教育的本質(zhì)和魅力所在。

2.教學(xué)體系的設(shè)計(jì)

思想決定體系。根據(jù)前述教學(xué)理念，結(jié)合本課程的教學(xué)目標(biāo)，教師應(yīng)從如何提高課程整體教學(xué)效果的角度出發(fā)，認(rèn)真考慮如何組織安排好本課程的全程教學(xué)，包括理論教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和取舍、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐內(nèi)容的合理設(shè)置、課堂教學(xué)與課外活動(dòng)的有效結(jié)合、本課程與前后續(xù)課程的密切聯(lián)系、學(xué)生課程學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制等，構(gòu)成一個(gè)從多角度和多方位出發(fā)的立體化課程教學(xué)體系，這樣不僅能有效保證本課程教學(xué)的理論和實(shí)踐教學(xué)效果，更能使學(xué)生將各課程的知識(shí)有機(jī)聯(lián)系并融會(huì)貫通，提升其綜合應(yīng)用能力。

結(jié)合傳感檢測(cè)技術(shù)課程的特點(diǎn)，在進(jìn)行教學(xué)體系設(shè)計(jì)時(shí)，主要遵循以下原則：課程教學(xué)內(nèi)容以“理論足用、工程強(qiáng)化”為原則，實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)以“經(jīng)典固基、創(chuàng)新挖潛”為原則，課堂內(nèi)外以“內(nèi)重基礎(chǔ)，外強(qiáng)實(shí)用”為原則，課程之間以“互為銜接、有效提升”為原則，學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)以“公平公正，獎(jiǎng)優(yōu)勵(lì)勤”為原則。這樣的立體化教學(xué)體系設(shè)計(jì)為有效實(shí)施本課程的教學(xué)提供了清晰而明確的保障。

二、教學(xué)改革與創(chuàng)新

1.理論教學(xué)內(nèi)容的改革

理論教學(xué)是較為系統(tǒng)性地掌握一門(mén)課程的基本知識(shí)和理論的必要環(huán)節(jié)。課程教學(xué)內(nèi)容在“理論足用、工程強(qiáng)化”原則下，采取了立足教材、跟蹤新技術(shù)、重視工程應(yīng)用和案例教學(xué)的實(shí)施方案。為此，我們做了以下工作：針對(duì)教學(xué)大綱和專(zhuān)業(yè)實(shí)際需求，認(rèn)真選擇教材；對(duì)課程的理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精心細(xì)致的梳理工作，在保證傳感器知識(shí)的完整性同時(shí)，刪減一些不必要的理論演繹過(guò)程，使學(xué)生更加關(guān)注和明確傳感器的主要特性、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方法，而不致于被繁瑣的公式推導(dǎo)所左右；通過(guò)與傳感器設(shè)計(jì)技術(shù)人員交流、網(wǎng)絡(luò)資料查閱和團(tuán)隊(duì)科研積累等多種渠道和形式，收集了大量的新型傳感器、檢測(cè)方法和發(fā)展動(dòng)態(tài)等資料，將其制作成課程的電子講義，以期將傳感器和檢測(cè)技術(shù)的最新發(fā)展介紹給學(xué)生。這樣，既可使學(xué)生以教材為主學(xué)習(xí)足夠的理論知識(shí)，又及時(shí)了解傳感器和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和動(dòng)態(tài)。

2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革與創(chuàng)新

學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的主要目的。為了卓有成效地提高實(shí)踐教學(xué)的效果，傳感檢測(cè)技術(shù)在“經(jīng)典固基、創(chuàng)新挖潛”的指導(dǎo)原則下，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)在必須完成傳統(tǒng)驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，增加了綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性實(shí)操實(shí)驗(yàn)，同時(shí)采用教師給定題目和學(xué)生自主命題等不同形式相結(jié)合的方式，要求同學(xué)們利用課外時(shí)間進(jìn)行傳感器應(yīng)用小制作。

針對(duì)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，不僅要求理解傳感器的基本原理和特性，也強(qiáng)化要求同學(xué)們能夠理解調(diào)理電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)的選擇等。如金屬箔式應(yīng)變片的電橋性能實(shí)驗(yàn)，除了要理解應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)、電橋的工作原理和性能外，還應(yīng)該掌握測(cè)量放大器的電路設(shè)計(jì)、放大電路的基本分析計(jì)算、零點(diǎn)調(diào)整的思想，同時(shí)增加要求，如何利用該傳感器及電路設(shè)計(jì)成一個(gè)電子稱(chēng)（比如秤出自己手機(jī)的重量），從而引入傳感器標(biāo)定等知識(shí)和應(yīng)用方法。

為了提高同學(xué)們的實(shí)際操作和應(yīng)用能力，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)還安排了一次學(xué)生實(shí)際動(dòng)手制作的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)“光電報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮椭笇?dǎo)，預(yù)先設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路和參數(shù)，課程內(nèi)實(shí)際操作，完成整個(gè)系統(tǒng)的電路布局、元件焊接、參數(shù)調(diào)試和性能測(cè)試。整個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然所用元件不多，由于多數(shù)學(xué)生由于是第一次自己設(shè)計(jì)電路、獨(dú)立進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)布局和焊接，的確有一定的難度，但著實(shí)提高了學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力，深受學(xué)生們的歡迎。“這個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)操實(shí)驗(yàn)一開(kāi)始給我以挫折，完成之后卻更加有成就感?！边@句話道出了多數(shù)學(xué)生的共同體會(huì)和心聲。

與此同時(shí)，每次開(kāi)課之時(shí)就向?qū)W生明確進(jìn)行課外應(yīng)用實(shí)踐小制作或課外調(diào)研的要求，并納入個(gè)人期末的成績(jī)綜合評(píng)價(jià)。而且，特別向同學(xué)們推薦了有關(guān)傳感器和檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用制作的部分書(shū)籍和網(wǎng)站，增加了信息來(lái)源和空間，保證了課外實(shí)踐制作效果。實(shí)施過(guò)程中，要求同學(xué)們組成3～5人的小組，可以選擇教師給出的小制作題目，也可以通過(guò)上網(wǎng)查閱、小組討論等方式自行選擇題目，但選題難度要求不必太高，重在對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)、調(diào)理電路的設(shè)計(jì) 和制作。對(duì)于不參與實(shí)踐制作的同學(xué)，則要求進(jìn)行課外調(diào)研，并查閱各類(lèi)資料，寫(xiě)出調(diào)研報(bào)告。綜合這兩年來(lái)的教改實(shí)踐，約60%的同學(xué)以調(diào)研報(bào)告的形式完成，約40%的同學(xué)進(jìn)行了課外實(shí)踐小制作，選題包括“紅外遙控器”“路燈自動(dòng)控制器”“防盜報(bào)警器”“數(shù)字溫度采集系統(tǒng)”等30多個(gè)，應(yīng)用紅外、光電、光敏、氣敏、數(shù)字溫度等多種傳感器，學(xué)以致用，完成了從課堂到實(shí)踐的提升，培養(yǎng)了應(yīng)用制作能力、工程意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)。

同時(shí)，部分能力較強(qiáng)的學(xué)生還參加了教師的橫向科研項(xiàng)目，技術(shù)能力和工程意識(shí)更進(jìn)一步得到了鍛煉和提高。

3.教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新

由于傳感器課程具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性，所以教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新也非常必要。

興趣是最好的老師。為了培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)傳感檢測(cè)技術(shù)課程的興趣和學(xué)習(xí)欲望，上好第一次課非常重要。為此，首次課可以通過(guò)大量的應(yīng)用實(shí)例來(lái)闡述傳感器應(yīng)用的重要性，如電磁爐、空調(diào)、溫室等如何實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)與控制，中型足球機(jī)器人和擂臺(tái)機(jī)器人如何識(shí)別場(chǎng)地環(huán)境與對(duì)手，自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線如何稱(chēng)重與檢測(cè)雜質(zhì)。同時(shí)，也讓學(xué)生們自己舉例來(lái)說(shuō)明可應(yīng)用傳感器的上頜或設(shè)備。從家用電器、到競(jìng)賽設(shè)備再到工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)這些無(wú)處不在的傳感器應(yīng)用，學(xué)生們深切感受到了本課程學(xué)習(xí)的重要性，大大激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)欲望。

在具體講授某類(lèi)傳感器時(shí)，為將傳感器的應(yīng)用落到實(shí)處，采用了傳感器教具與實(shí)例教學(xué)法。為此，首先研制了部分典型傳感器的演示和工作應(yīng)用教具，如應(yīng)變片傳感器性能及稱(chēng)重、光敏電阻和光敏二極管特性演示、集成溫度傳感器測(cè)溫、霍爾傳感器測(cè)速等教具。利用教師自己研制的各類(lèi)傳感器教具進(jìn)行授課，不僅可以使學(xué)生更直觀地理解傳感器的原理、特性與應(yīng)用實(shí)例，更可以使學(xué)生真切感受到傳感器的應(yīng)用和制作就在自己身邊，增加親近感，極大地提高了學(xué)生主動(dòng)接受知識(shí)的愿望和課外自我實(shí)踐制作的行動(dòng)積極性。

與此同時(shí)，課堂教學(xué)也經(jīng)常注意結(jié)合教師的科研積累，用完整的傳感器應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例作為案例進(jìn)行教學(xué)，如設(shè)計(jì)自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)AGV、數(shù)控設(shè)備力覺(jué)控制裝置等。這樣的案例教學(xué)由于完全體現(xiàn)工程實(shí)際的應(yīng)用需求，對(duì)學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力；有時(shí)也通過(guò)小組討論的形式一起分析和比較各類(lèi)型的傳感器，引導(dǎo)如何進(jìn)行合理地選型，進(jìn)一步再進(jìn)行應(yīng)用電路的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、分析、外圍參數(shù)選擇等，形成多種設(shè)計(jì)方案，并加以分析和比較，更進(jìn)一步提高了學(xué)生們進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。這樣，既形式活躍多樣，又更有效地激發(fā)了同學(xué)們的工程設(shè)計(jì)意識(shí)和創(chuàng)新性思維。

4.科學(xué)合理的學(xué)生綜合評(píng)價(jià)

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的情況進(jìn)行科學(xué)的、合理的學(xué)業(yè)綜合評(píng)價(jià)，不僅是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的正確評(píng)估，也是確保本課程教學(xué)效果的重要因素。本課程的評(píng)價(jià)機(jī)制有較大的變化。課程伊始，就向?qū)W生明確指出本課程的綜合評(píng)價(jià)機(jī)制。綜合成績(jī)包括期末筆試成績(jī)占50%，平時(shí)成績(jī)（包括課堂和作業(yè)）占20%，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐占20%，課外調(diào)研/應(yīng)用小制作占10%。而且，期末筆試內(nèi)容不僅有理論知識(shí)，而且包括調(diào)理電路分析、設(shè)計(jì)和制作等知識(shí)以及課外實(shí)踐的具體收獲與體會(huì)等。這樣的綜合評(píng)價(jià)，要求學(xué)生不僅要考好期末的筆試試卷，而且平時(shí)要認(rèn)真聽(tīng)課和完成作業(yè)，實(shí)驗(yàn)要提前預(yù)習(xí)、細(xì)心實(shí)驗(yàn)和認(rèn)真撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，同時(shí)課外也要積極用心地進(jìn)行傳感器調(diào)研或者完成應(yīng)用小制作，并及時(shí)進(jìn)行分析和總結(jié)。因而，絕大部分同學(xué)們學(xué)習(xí)時(shí)都能做到理論與實(shí)踐并重、課內(nèi)與課外結(jié)合，為培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與應(yīng)用素養(yǎng)提供了有力的保障。

三、結(jié)束語(yǔ)

傳感檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)改革必須圍繞培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維與工程應(yīng)用素養(yǎng)這個(gè)目標(biāo)來(lái)進(jìn)行，旨在激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，提高其傳感器工程應(yīng)用能力。精選教學(xué)內(nèi)容、重視和改善實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、加強(qiáng)課外應(yīng)用實(shí)踐活動(dòng)、改革教學(xué)方法和手段、建立科學(xué)合理的學(xué)生綜合評(píng)價(jià)機(jī)制都是保證教改成功的重要因素。結(jié)果表明，教學(xué)改革受到了絕大多數(shù)學(xué)生的普遍歡迎，取得了良好的教學(xué)效果。

[1]孫曉榮,劉翠玲,蘇維均.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J],中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2008,12

[2]姚永剛，陳新亞.檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)改革實(shí)踐[J].河南高等機(jī)電專(zhuān)科學(xué)報(bào)，2004，1

[3]胡向東.對(duì)傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)課程內(nèi)容體系優(yōu)化的思考[J].新西部，2007，4

The practice in teaching reform of the course sensors and detection technique

Liu Baojun
Zhongshan college of university of electronic science and technology of china,Zhongshan,528402,China

Sensors and detection technique is the important major foundation course for mechatronic, automation control, measure and control technology majors. According to its content and characteristics, teaching reform in teaching contents, teaching methods and students total evaluation is proved to be well effected, while creative thoughts and application capability of students is also brought up.

sensors and detection technique；teaching reform；practice teaching

book=98,ebook=371

2009-11-22

劉保軍，碩士，工程師。

*本文系廣東省高等教育本科教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目(BKJGYB2008107),電子科技大學(xué)中山學(xué)院教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目(No.2008JY07)。