尤 源鹽城師范學(xué)院物理科學(xué)與電子技術(shù)學(xué)院 江蘇鹽城 224002

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傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與實(shí)踐

尤 源
鹽城師范學(xué)院物理科學(xué)與電子技術(shù)學(xué)院 江蘇鹽城 224002

摘 要：針對(duì)傳感器原理與應(yīng)用課程課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)要求，嘗試了課堂教學(xué)的改革，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)內(nèi)容最優(yōu)化、課堂教學(xué)方式多元化、課堂評(píng)價(jià)體系的合理化，提升了課堂教學(xué)的效果，提高了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：傳感器原理與應(yīng)用；課堂教學(xué)改革；實(shí)踐；評(píng)價(jià)體系

傳感器原理與應(yīng)用課程是我院電子信息工程、電氣自動(dòng)化、新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課程。它與模擬電子線(xiàn)路、數(shù)字電子線(xiàn)路、單片機(jī)、可編程邏輯控制器等其他課程緊密相連的實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。盡管該課程已開(kāi)設(shè)很多年，但是傳統(tǒng)的教學(xué)理念下，采用注重理論知識(shí)講授。教師僅專(zhuān)注于對(duì)每一種傳感器基本原理、結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路的講解，課堂教學(xué)與當(dāng)前高等教育必須堅(jiān)持走以質(zhì)量提升為核心的內(nèi)涵式發(fā)展道路，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐應(yīng)用能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力的要求不相適應(yīng)［1-3］。集中表現(xiàn)在課題教學(xué)內(nèi)容與新形勢(shì)下工科人才培養(yǎng)目標(biāo)不相適應(yīng)；課堂教學(xué)方法單一，學(xué)生缺乏興趣，課堂教學(xué)效果不佳；考核評(píng)價(jià)體系落后，與工科創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系不相符，也與我院實(shí)施的江蘇省電子信息工程專(zhuān)業(yè)卓越工程師人才培養(yǎng)目標(biāo)不相符合。

因此，圍繞著傳感器原理與應(yīng)用課程課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合自己的課堂教學(xué)實(shí)踐，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體系等方面進(jìn)行了嘗試。

1　傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)內(nèi)容改革

本課程面向?qū)ο鬄殡娮有畔⒐こ虒?zhuān)業(yè)、電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)和新能源科學(xué)與工程等多個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，涉及的專(zhuān)業(yè)面廣。因此，結(jié)合我院電子信息工程專(zhuān)業(yè)的江蘇省卓越工程師培養(yǎng)的要求，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教學(xué)大綱和授課計(jì)劃表的內(nèi)容進(jìn)行了多次修訂，使得以學(xué)生為本，加強(qiáng)實(shí)踐部分和理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生真正在動(dòng)手中自主學(xué)習(xí)理論，在學(xué)習(xí)理論過(guò)程中能夠理論聯(lián)系實(shí)踐。

一方面，在教學(xué)大綱中優(yōu)化理論授課內(nèi)容，理論課的講授內(nèi)容更接地氣，與地方企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。另一方面，在夯實(shí)基礎(chǔ)同時(shí)加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。精心設(shè)計(jì)好驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)部分，實(shí)行分層次教學(xué)，充分利用好實(shí)踐課時(shí)，使得實(shí)踐課與理論課有機(jī)結(jié)合，實(shí)踐和理論教學(xué)相得益彰。

2　傳感器原理與應(yīng)用課程教學(xué)方法改革

2.1激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

遴選一些傳感器課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽、教師的科研項(xiàng)目中遇到的經(jīng)典案例，每次理論課講授過(guò)程中有目的穿插在理論課的講授過(guò)程當(dāng)中。例如在講授《光電檢測(cè)傳感器》章節(jié)時(shí)，可以把學(xué)生參與研發(fā)的道路照明色度檢測(cè)系統(tǒng)作介紹，詳細(xì)分析開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中如何解決傳感器設(shè)計(jì)部分。講授《電容傳感器》章節(jié)時(shí)引入全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽中測(cè)擺的角度的選題，和學(xué)生一起分析如何合適選取傳感方式測(cè)量角度問(wèn)題。再如講解《氣敏傳感器》章節(jié)時(shí)，引入畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生所研究的高層、超高層民用建筑火災(zāi)預(yù)警和報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外還可以與課程設(shè)計(jì)內(nèi)容結(jié)合，如利用光敏電阻設(shè)計(jì)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。通過(guò)一系列具體而實(shí)際的例子，讓學(xué)生深切地感受到學(xué)好傳感器技術(shù)可以做很多相關(guān)設(shè)計(jì)。不僅可以把已學(xué)習(xí)過(guò)的課程如模擬電子線(xiàn)路、數(shù)字電子線(xiàn)路的知識(shí)靈活應(yīng)用起來(lái)，而且也對(duì)后繼課程的學(xué)習(xí)具有十分重要的作用，可以結(jié)合單片機(jī)、PLC、過(guò)程控制等技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā)和研究，另外也讓學(xué)生盡早地參加各類(lèi)電子大賽、參與教師的科研工作、自主研發(fā)，申請(qǐng)與傳感器相關(guān)的專(zhuān)利等。因此理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)，可以大大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器的興趣。

除此之外，傳感器課堂教學(xué)激發(fā)學(xué)生自主學(xué)好傳感器知識(shí)的積極性。有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)相聯(lián)系。改變傳統(tǒng)的理論課程講授完成后再集中時(shí)間做實(shí)驗(yàn)的授課方式，在理論講授的同時(shí)穿插實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生邊動(dòng)實(shí)踐邊學(xué)理論，提高理論課程授課的效果。在每次傳感器授課結(jié)束時(shí)，留給學(xué)生1～2個(gè)課后完成的小設(shè)計(jì)或調(diào)研工作。例如調(diào)研利用某種具體的傳感器設(shè)計(jì)的專(zhuān)利成果、家用電器中具體采用的傳感器原理和電路分析等。在下一次課講授時(shí)，可以與學(xué)生一起分享某一個(gè)教師申報(bào)的跟傳感器相關(guān)的專(zhuān)利成果，或講解例如洗衣機(jī)傳感器的使用。這樣調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)傳感器課程的積極性。

2.2多種教學(xué)手段綜合應(yīng)用加強(qiáng)師生互動(dòng)

改變傳統(tǒng)單純使用板書(shū)教學(xué)手段，采用合理使用多媒體課件，把動(dòng)畫(huà)和影音加入到課件當(dāng)中，結(jié)合黑板推導(dǎo)，把板書(shū)和多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣。

另外傳感器原理與應(yīng)用課程為學(xué)校校級(jí)優(yōu)秀課程，已建立了網(wǎng)絡(luò)課程、試卷庫(kù)。利用網(wǎng)絡(luò)課程將教學(xué)資源與學(xué)生共享，可以把部分試卷庫(kù)、理論課件、教案、書(shū)后習(xí)題解答、大綱和授課計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)分組等提供給學(xué)生。利用已有的網(wǎng)絡(luò)課程加強(qiáng)師生互動(dòng)。在課堂教學(xué)中把學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上所關(guān)心的問(wèn)題進(jìn)行解答。現(xiàn)在教師給學(xué)生答疑時(shí)間少了，但是可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程的師生互動(dòng)環(huán)節(jié)加強(qiáng)師生溝通和交流，這個(gè)環(huán)節(jié)很有必要，可以有效拓寬師生的交流和聯(lián)系。

2.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分層次教學(xué)鼓勵(lì)多實(shí)踐

傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)是加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。往往兩節(jié)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容僅僅驗(yàn)證了某一個(gè)傳感器從非電量到電量的檢測(cè)，而不同學(xué)生的動(dòng)手能力參差不齊，基礎(chǔ)較好的學(xué)生可能一節(jié)課就完成了規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。因此，嘗試把每一個(gè)具有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分層次教學(xué)，即必做和選做內(nèi)容。必做部分為常規(guī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選做內(nèi)容為拓展內(nèi)容，為動(dòng)手能力好的學(xué)生提高傳感器實(shí)踐技能打基礎(chǔ)。

根據(jù)一般學(xué)生完成的正常進(jìn)度設(shè)置合理的必做內(nèi)容，這些內(nèi)容往往是驗(yàn)證性的。而傳感器綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)一般可做40多個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每學(xué)期基本上都是固定開(kāi)設(shè)6～8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。因此，并沒(méi)有充分利用好實(shí)驗(yàn)裝置。因此，需要合理設(shè)置好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選做內(nèi)容，即在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中設(shè)置驗(yàn)證性的、綜合性的、創(chuàng)新性的內(nèi)容。充分利用好課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間，讓每一個(gè)學(xué)生根據(jù)自己的動(dòng)手能力選做合適的內(nèi)容。學(xué)生選做的內(nèi)容越多，完成的質(zhì)量越高，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)等級(jí)越高。鼓勵(lì)學(xué)生大膽動(dòng)手實(shí)踐，提高實(shí)驗(yàn)儀器的使用率。

例如在箔式應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)中，基本的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為利用單臂電橋測(cè)試位移和電壓的關(guān)系?？梢栽O(shè)置采用半橋電路、全橋電路驗(yàn)證位移變化與電壓的關(guān)系。進(jìn)一步可以讓學(xué)生用半導(dǎo)體應(yīng)變片驗(yàn)證位移和電壓的關(guān)系。還可以增加設(shè)計(jì)性的內(nèi)容如利用傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和模塊設(shè)計(jì)不同精度的電子秤等。對(duì)于有探究精神的學(xué)生可以進(jìn)一步引導(dǎo)，利用固態(tài)壓阻式壓力傳感器精確測(cè)試氣體壓強(qiáng)、利用電阻式傳感器設(shè)計(jì)能夠測(cè)試加速度的傳感器等等。如果課上時(shí)間不夠的，可以通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等方式對(duì)學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。從而解決傳感器開(kāi)放實(shí)驗(yàn)時(shí)段學(xué)生不知道做什么的問(wèn)題。另外，結(jié)合報(bào)廢儀器，讓學(xué)生自主的拆卸和搭建傳感器測(cè)試電路。圖1和圖2為學(xué)生利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，自主設(shè)計(jì)的紅外自動(dòng)計(jì)數(shù)器電路PCB板圖和實(shí)物圖?？傊ㄟ^(guò)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置的不同難易程度的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生自主實(shí)踐的能力和創(chuàng)新能力。

圖1　學(xué)生自主設(shè)計(jì)的紅外自動(dòng)計(jì)數(shù)器電路PCB圖

圖2　學(xué)生自主設(shè)計(jì)的紅外自動(dòng)計(jì)數(shù)器電路實(shí)物圖

3　傳感器原理與應(yīng)用課程考核評(píng)價(jià)體系的改革

傳感器課程考核成績(jī)?cè)u(píng)定采用綜合考核的方式?？己顺煽?jī)采用過(guò)程考核和綜合考核雙結(jié)合的形式，按照平時(shí)考核、聽(tīng)課情況、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況、實(shí)踐動(dòng)手操作情況等進(jìn)行評(píng)價(jià)；綜合考核為期中和期末考核成績(jī)。加大實(shí)踐考核的權(quán)重，鼓勵(lì)在實(shí)驗(yàn)課程中的創(chuàng)新。形式多樣，如果能夠解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)一步研究的，有詳細(xì)解決方案，完成選做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容質(zhì)量高的等等都計(jì)入實(shí)驗(yàn)成績(jī)部分。通過(guò)評(píng)價(jià)體系的改革，有效地激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新能力。

4　結(jié)束語(yǔ)

傳感器原理與應(yīng)用課程課堂教學(xué)改革結(jié)合教學(xué)實(shí)踐在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核形式等方面進(jìn)行教學(xué)改革嘗試，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)的興趣，以學(xué)生為本，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，不斷增強(qiáng)師生互動(dòng)，提高了傳感器理論和實(shí)踐課堂教學(xué)的效果。

參考文獻(xiàn)

［1］ 黃信瑜，宋思根，劉平.大學(xué)課堂教學(xué)改革創(chuàng)新需實(shí)現(xiàn)“四化”［J］.江蘇高教，2015（1）:70-73

［2］ 韋宗發(fā).新建地方應(yīng)用型本科院校課堂教學(xué)改革探究［J］.教育教學(xué)論壇，2014（44）:112-113

［3］ 余文森.論新課程課堂教學(xué)改革的八大關(guān)系［J］.當(dāng)代教育與文化，2013（5）:63-76

Reform and Practice on Classroom Teaching of Sensor Principle and Application Course

You Yuan
School of Physics and Electronics， Yancheng Teachers College， Yancheng， 224002， China

Abstract:In order to solve the problems in the classroom teaching of sensor principle and application and to meet the requirements of training excellent engineers， some reform achievements were obtained by many teaching practices. Though teaching reforms， the contents of classroom teaching were optimized， and classroom teaching methods were diversifed. On the other hand， classroom assessment system got more rationalized and teaching effectiveness was signifcantly improved. Therefore， the practical ability and the innovation ability of students get better and better.

Key words:sensor principle and application； reform of classroom teaching； practice； evaluation system

收稿日期：2015-10-28

作者簡(jiǎn)介：尤源，碩士，副教授，系主任。

基金項(xiàng)目：鹽城師范學(xué)院課堂教學(xué)改革項(xiàng)目（編號(hào)：5805136640）。