李威

[摘? ? ? ? ? ?要]? 提出在原有傳感器與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入傳感器檢測與維修的教學(xué)改革與設(shè)備管理方案。通過實(shí)驗(yàn)的開展，使學(xué)生對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)、性能、使用及維修與保養(yǎng)知識(shí)有一個(gè)全面的掌握，從理論到實(shí)踐建立一條完整且清晰的關(guān)于傳感器技術(shù)的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。同時(shí)也能提高學(xué)院實(shí)驗(yàn)設(shè)備的完好率，使有限的教學(xué)資源得到充分利用，避免閑置浪費(fèi)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 傳感器;實(shí)驗(yàn)教學(xué);改革;檢測維修;設(shè)備管理

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）06-0140-02

一、引言

傳感器與檢測技術(shù)是集電工、電子、機(jī)械、傳感技術(shù)、控制技術(shù)于一體的專業(yè)技術(shù)課程。該課程在理論上融合了物理學(xué)、力學(xué)、光學(xué)及電子學(xué)等相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容;在工程方法上又融合了自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息處理等技術(shù)手段。在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及軍工等方面有著廣泛的應(yīng)用。因此，對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)要求不僅體現(xiàn)在對(duì)核心專業(yè)知識(shí)的掌握上，更進(jìn)一步體現(xiàn)在對(duì)實(shí)際工作中的能力上。本門課程教學(xué)的最終目標(biāo)是使學(xué)生掌握理論知識(shí)的同時(shí)，對(duì)實(shí)踐動(dòng)手能力及知識(shí)的綜合應(yīng)用能力有一個(gè)顯著的提高。本文從實(shí)驗(yàn)角度出發(fā)，結(jié)合學(xué)院自身實(shí)際情況，提出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教改與設(shè)備管理方案。

二、實(shí)驗(yàn)課程問題點(diǎn)分析

我院傳感器與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的主干課程，以往一直有開設(shè)，因?qū)嶒?yàn)設(shè)備長期使用及欠維護(hù)等原因，設(shè)備損壞率達(dá)40%，開設(shè)一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)已不能使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按教學(xué)大綱既定的計(jì)劃進(jìn)行，影響到了教學(xué)質(zhì)量。經(jīng)我們現(xiàn)場初步檢查，其中部分設(shè)備仍可正常使用，約占40%，部分設(shè)備損壞但可修復(fù)，約在40%，另有20%的設(shè)備處于報(bào)廢狀態(tài)。因此，基于此種情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維修與使用、設(shè)備的管理與保養(yǎng)提出了迫切的需求。

三、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革內(nèi)容與設(shè)備管理

（一）教學(xué)改革內(nèi)容

在現(xiàn)今傳感器實(shí)驗(yàn)設(shè)備完好率不足的情況下，為保障學(xué)生完成本課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)以及提高學(xué)生實(shí)際分析問題、解決問題的能力，在原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃的基礎(chǔ)上融入傳感器實(shí)驗(yàn)設(shè)備維修及性能測試等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。即項(xiàng)目將運(yùn)用一系列科學(xué)性的分析方法，譬如比較法、分析法、試探法等來進(jìn)行儀器設(shè)備故障的排除與定位。通過實(shí)驗(yàn)排查，確定為損壞的設(shè)備，在教師的指導(dǎo)下檢測、維修，將完好的保留待用，不好的報(bào)廢，可維修的，進(jìn)行修復(fù)。在維修的過程中將設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備原理、設(shè)備的特點(diǎn)融入實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法的教學(xué)中。在不增加較多的新設(shè)備投入的前提下確保能夠使實(shí)驗(yàn)教學(xué)按教學(xué)大綱原定的計(jì)劃進(jìn)行，同時(shí)，新增的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目能夠使學(xué)生的綜合能力得到全面提高。

（二）設(shè)備管理

基金項(xiàng)目：廣州華商職業(yè)學(xué)院2016年青苗計(jì)劃教學(xué)改革項(xiàng)目“在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入實(shí)驗(yàn)設(shè)備檢修內(nèi)容教學(xué)實(shí)踐探索——以傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例”。

本實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目都是由主控箱與模塊箱配合完成的，為了便于對(duì)整套設(shè)備進(jìn)行管理，對(duì)已修復(fù)的設(shè)備按主控箱的數(shù)量進(jìn)行編號(hào)，并且與模塊箱進(jìn)行配套統(tǒng)計(jì)。主控箱的數(shù)量為25，編號(hào)1-25號(hào)，各個(gè)模塊的數(shù)量也應(yīng)為25，編號(hào)也為1-25號(hào)，將對(duì)應(yīng)編號(hào)的主控箱與模塊組成一套完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。按以上的編號(hào)組成了25套完整設(shè)備，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)申領(lǐng)設(shè)備時(shí)進(jìn)行登記;歸還設(shè)備時(shí)進(jìn)行注消。設(shè)備在實(shí)驗(yàn)過程中，因?yàn)槟承┰驌p壞，進(jìn)行對(duì)應(yīng)編號(hào)的登記，然后進(jìn)行統(tǒng)一的更換或維修。進(jìn)行設(shè)備的系統(tǒng)管理，使設(shè)備的使用情況一目了然，保證了實(shí)驗(yàn)的順利開展。

四、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的開展

原實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容一共有13個(gè)，為了保證教學(xué)進(jìn)度與教學(xué)要求，按照模塊化的思想來組織教學(xué)內(nèi)容。具體可分為以下6個(gè)模塊：應(yīng)變模塊、溫度模塊、電容模塊、電感模塊、霍爾模塊、光電模塊等，除此之外，還有主控箱模塊。

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備的清點(diǎn)，收集開展本實(shí)驗(yàn)所需要用到的模塊，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。準(zhǔn)備在實(shí)驗(yàn)和維修過程中所使用到的工具，如示波器、信號(hào)發(fā)生器、萬用表等。所需要用到的實(shí)驗(yàn)工具由學(xué)生前期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有資源，由教師來規(guī)劃資源的分配與利用。對(duì)需要采購的工具與元器件采用集中采購的方式。但對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備（主控箱與模塊箱）所需元器件等的采購，先記錄其型號(hào)與規(guī)格，待實(shí)驗(yàn)過程結(jié)束之后再聯(lián)系設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行采購。

（二）實(shí)驗(yàn)過程

本實(shí)驗(yàn)過程分三個(gè)階段：設(shè)備檢查、維修過程和學(xué)生實(shí)驗(yàn)。本校應(yīng)用電子專業(yè)共54人，為了保證全員參與實(shí)驗(yàn)課程的全部項(xiàng)目，對(duì)設(shè)備檢查階段共分25組，其中有4組是3人，其他組是2人。對(duì)維修過程分兩個(gè)大組，一個(gè)大組共9個(gè)小組，另一大組也是9個(gè)小組，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組的目的是為了便于維修過程的開展與管理，不同大組的學(xué)生維修不同的模塊，即使是同一大組的學(xué)生也負(fù)責(zé)不同的模塊，這樣同一大組的學(xué)生可以檢查本大組不同小組之間的完成情況，不同大組的學(xué)生也可以檢查相互之間的完成情況，為后面的學(xué)生能力互評(píng)提供條件。學(xué)生實(shí)驗(yàn)階段的分組情況與維修過程階段相同。

1.設(shè)備檢測。首先，對(duì)上文中所提到的6個(gè)功能模塊及1個(gè)主控模塊進(jìn)行檢測。現(xiàn)以主控模塊為例說明其檢測步驟：外觀檢查通電檢測音頻信號(hào)、數(shù)字頻率計(jì)檢查關(guān)閉主控箱所有開關(guān)。

其他6個(gè)功能模塊的檢測與主控箱檢測類似，但功能模塊要完成相應(yīng)的功能，因此，在檢查的過程中，功能模塊要與主控模塊配套使用來檢查其是否完好。運(yùn)用示波器、萬用表等工具進(jìn)行檢測，記錄其觀察數(shù)據(jù)，由教師判定其設(shè)備是否完好。如設(shè)備故障，記錄故障現(xiàn)象，由教師判斷接下來的實(shí)驗(yàn)安排。以應(yīng)變模塊的檢測為例來說明，測試應(yīng)變模塊好壞時(shí)，其值顯示異常，但具體是應(yīng)變模塊故障，還是主控模塊故障，此問題由教師來判斷。確定了完好、報(bào)廢和可維修設(shè)備后分開放置。

2.維修過程。將維修過程分成兩個(gè)大組后，再將設(shè)備檢查階段檢測出的故障設(shè)備在兩個(gè)大組間進(jìn)行分配，維修過程按照項(xiàng)目的安排順序依次進(jìn)行。由于學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手檢測設(shè)備的過程中對(duì)傳感器模塊的使用有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，這時(shí)由教師再來講解傳感器模塊的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合之前的檢測數(shù)據(jù)與現(xiàn)象進(jìn)行理論分析，使學(xué)生將理論與實(shí)際聯(lián)系起來。然后，教師指導(dǎo)學(xué)生分解可維修的設(shè)備，在分解的過程中定位故障點(diǎn)，由于學(xué)生沒有修過電子設(shè)備維修技術(shù)課程，缺乏設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)，如何確保學(xué)生能動(dòng)手修復(fù)設(shè)備，在修復(fù)設(shè)備的過程中自身綜合實(shí)驗(yàn)技能得到較好的提高是整個(gè)維修過程的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。針對(duì)高職類大專學(xué)生而言，現(xiàn)階段主要還是以教師指導(dǎo)為主，因故障點(diǎn)的定位可以說相對(duì)于維修來說難度更大，它需要有電子設(shè)備的維修經(jīng)驗(yàn)及豐富的理論知識(shí)才能準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)所在，不然，所做的工作完全是沒有頭緒的。我們雖然采取了教師主導(dǎo)的方法，但是會(huì)與前期在設(shè)備檢查階段的工作相聯(lián)系來進(jìn)行分析，教師與學(xué)生一起學(xué)習(xí)，將科學(xué)分析問題的方法融入共同的學(xué)習(xí)中，使學(xué)生自然地按照這種科學(xué)方法分析問題。本大組內(nèi)的各小組在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行維修，對(duì)各小組內(nèi)有問題的，可小組間進(jìn)行互相討論，遇到不可解決的問題時(shí)，再請(qǐng)教教師，本大組內(nèi)的各小組要保證維修任務(wù)完成時(shí)才能進(jìn)入學(xué)生實(shí)驗(yàn)階段。本大組的本次維修任務(wù)完成后，在新大組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，本大組各小組的學(xué)生要輔助教師指導(dǎo)新大組內(nèi)做維修過程和實(shí)驗(yàn)的學(xué)生。兩個(gè)大組的輔助工作根據(jù)項(xiàng)目而交替進(jìn)行。這樣，學(xué)生首先自己動(dòng)手后，在輔助教師指導(dǎo)同學(xué)的過程中知識(shí)得到了進(jìn)一步鞏固。

維修過程結(jié)束后，兩個(gè)大組的學(xué)生分別記錄需要采購的元器件與部件，待全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再聯(lián)系實(shí)驗(yàn)設(shè)備供應(yīng)商集中采購。

3.學(xué)生實(shí)驗(yàn)。按照項(xiàng)目的順序依次維修好設(shè)備后，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)步驟接線并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這里看似同傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相同，但實(shí)質(zhì)是不同的。因?yàn)閷W(xué)生經(jīng)過了之前的檢測與維修階段，對(duì)主控模塊和傳感器有了一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)，加之教師的指導(dǎo)，對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)不只停留在比較淺顯的階段?，F(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)是在加深自己認(rèn)識(shí)的同時(shí)，驗(yàn)證了自己的猜想。

（三）實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要一環(huán)。本階段的實(shí)施以教師為主體，學(xué)生為輔助的方式來進(jìn)行大組、本小組，最后到某個(gè)學(xué)生的評(píng)價(jià)。此目的是為了增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與性。具體從規(guī)范操作、實(shí)驗(yàn)過程綜合表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫三個(gè)方面對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.規(guī)范操作。根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中是否遵守安全、文明規(guī)則來進(jìn)行評(píng)價(jià)，分為合格與不合格。規(guī)范操作評(píng)價(jià)的目的是讓學(xué)生在實(shí)際的操作中養(yǎng)成良好的作業(yè)習(xí)慣。

2.實(shí)驗(yàn)過程綜合表現(xiàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程的完成情況及在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)知識(shí)的掌握情況（是否能有效指導(dǎo)他人）進(jìn)行評(píng)價(jià)，分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級(jí)。

3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫。根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、整理，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述進(jìn)行評(píng)價(jià)，分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級(jí)。

五、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的展望

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與設(shè)備管理方案的改革使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、基本?shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力都得到了很大提高。整個(gè)項(xiàng)目以模塊化的方式，讓學(xué)生全面參與到實(shí)驗(yàn)的教、學(xué)、練、考中來，學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性得到了極大激發(fā)。經(jīng)過兩屆學(xué)生的實(shí)踐，得到的反饋相比往屆來看，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)比以前更加用心，學(xué)習(xí)效果及分析問題的能力、動(dòng)手能力都有了一個(gè)顯著的提高，教學(xué)改革取得了良好的教學(xué)效果，值得相關(guān)專業(yè)借鑒。教學(xué)改革之路是不會(huì)停滯的，我們除了總結(jié)此次教學(xué)改革的成功與經(jīng)驗(yàn)之外，也對(duì)今后的教學(xué)改革提出了新的暢想——利用圖形化的編程語言開發(fā)環(huán)境LabVIEW及其強(qiáng)大的虛擬儀表特性，將LabVIEW、傳感器和計(jì)算機(jī)組成一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以對(duì)傳感器系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，鞏固理論知識(shí)的同時(shí)，構(gòu)建實(shí)際工程模型。

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◎編輯 馬燕萍