饒 莉

摘 要:針對自動(dòng)檢測技術(shù)與裝置課程的內(nèi)容和特點(diǎn),結(jié)合傳統(tǒng)的理論教學(xué)和現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù),提出了行之有效的增強(qiáng)課程講授特色、激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的教學(xué)方法,這些方法在實(shí)踐中取得了成效,對該課程的改革具有一定的意義。

關(guān)鍵詞:檢測元件 教學(xué)方法 仿真軟件

目前,自動(dòng)檢測技術(shù)已成為現(xiàn)代最常用、最基礎(chǔ)、最實(shí)用的三大技術(shù)之一。自動(dòng)檢測技術(shù)的基本原理和應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)人員必備的基礎(chǔ)知識(shí),是許多理工科專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程,也是電子類專業(yè)非常重要的課程。自動(dòng)檢測技術(shù)與應(yīng)用[1]這門課程屬于高技術(shù)交叉學(xué)科的范疇。在課程教學(xué)中,因?yàn)槔碚撋?、?jì)算過程復(fù)雜、內(nèi)容抽象、多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用性強(qiáng),學(xué)生掌握起來有一定難度,學(xué)習(xí)主動(dòng)性較差。用傳統(tǒng)教學(xué)法講授該課程,很難取得滿意的效果。為此在教學(xué)過程中對課程的教學(xué)方法進(jìn)行了改革與探索并總結(jié)了一些有成效的舉措和經(jīng)驗(yàn)。

自動(dòng)檢測技術(shù)與應(yīng)用實(shí)際上就是信息的獲取、變換、處理、傳輸和顯示,主要是對檢測技術(shù)的一般概念、檢測元件的分析、測量電路的分析、系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)等的講授。圍繞這條主線,本文在多媒體和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)中進(jìn)行了探討與改進(jìn),總結(jié)了幾點(diǎn)新的教學(xué)方法并不斷完善。

一、用仿真軟件,提高易讀性

淺顯易懂是眾所周知的。深入淺出是教學(xué)所要求的。依靠仿真軟件對某些知識(shí)的認(rèn)識(shí)則能幫助教師做到淺顯易懂、深入淺出。各種仿真軟件不僅運(yùn)用在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化上,還可以運(yùn)用在教學(xué)中。學(xué)生并不一定要掌握仿真軟件,但是通過對仿真結(jié)果的認(rèn)識(shí)可以更直觀、形象地理解某些知識(shí)點(diǎn)。

例如,在講授電容式檢測元件的時(shí)候都要提到邊緣效應(yīng),什么是邊緣效應(yīng)?如何克服它?這是每一個(gè)學(xué)生心中閃過的疑問。教師就利用了ANSYS有限元仿真軟件將改善前后的邊緣效應(yīng)進(jìn)行了仿真,如圖1、2,從圖1中可以看到由于電容兩極板的尺寸有限,兩個(gè)極板中間部分的電力線是規(guī)則的直線,且均勻分布,在極板的邊緣受外部環(huán)境的影響,電力線是雜亂無章的,此現(xiàn)象即為邊緣效應(yīng),它影響了電容值。在圖2中,由于增加了等位環(huán),雖然在兩個(gè)端部也有邊緣效應(yīng),但是從值上可以看出邊緣效應(yīng)已經(jīng)減小了,同時(shí)在極板的中間部分幾乎沒有出現(xiàn)雜亂無章的電力線,幾乎沒有邊緣效應(yīng),從而使中間部分的電場得到了很好的保護(hù),將中間部分的電容值引入到后續(xù)的電路中,這樣減小了因邊緣效應(yīng)而帶來的電容誤差,提高了檢測元件的檢測精度。這在過去是完全靠學(xué)生抽象理解。而現(xiàn)在仿真圖的引入使得學(xué)生形象直觀的理解了邊緣效應(yīng)的有關(guān)知識(shí)。

又如,在某些自動(dòng)檢測技術(shù)及其應(yīng)用方面的教材中,對測量電路部分內(nèi)容通常用框圖的形式表示其構(gòu)成和處理過程,而且沒有充分的說明,學(xué)生很難理解。教師就利用了ORCAD中的PSPICE電路仿真功能對模擬電路的進(jìn)行了仿真,學(xué)生就能從仿真圖上深入直觀的了解各種檢測元件的模擬信號(hào)的處理過程。

二、妙設(shè)疑,激思考,提高啟發(fā)性

古語云:“學(xué)貴有疑,小疑則小進(jìn),大疑則大進(jìn)?！痹谡n堂上如能巧妙設(shè)疑,利用身邊的實(shí)際例子讓學(xué)生參與進(jìn)來,積極的思考,誘發(fā)出他們的好奇心和求知欲,在解疑探索過程中,學(xué)生思維的獨(dú)立性和創(chuàng)造性得到發(fā)展。

例如,在介紹系統(tǒng)的誤差時(shí)引出擺鐘為什么在夏天變慢,啟發(fā)學(xué)生對系統(tǒng)誤差的理解。由于物體的熱脹冷縮,在夏天擺鐘變長是系統(tǒng)不可避免的,這種由系統(tǒng)本身引起的誤差即為系統(tǒng)誤差。在介紹光電檢測元件的時(shí)候,先引入本學(xué)院購買的FESTO公司的MPS500物流控制系統(tǒng)的動(dòng)畫,通過動(dòng)畫引導(dǎo)學(xué)生尋找其控制系統(tǒng)中所用的檢測元件的類型,激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

三、拓視野,長見識(shí),提高先進(jìn)性

在教學(xué)中經(jīng)典的檢測元件的基本工作原理、測量電路和應(yīng)用是學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),然而這些經(jīng)典傳統(tǒng)的檢測元件大都是上世紀(jì)六七十年代開始發(fā)明應(yīng)用的,有些已不能滿足生產(chǎn)實(shí)踐的需要,學(xué)生在聽課過程中也表現(xiàn)出了學(xué)習(xí)興趣不高。因此在適當(dāng)?shù)牟糠种v授一些課本以外的知識(shí),如最新發(fā)展的檢測元件及應(yīng)用時(shí),學(xué)生表現(xiàn)出了很大的學(xué)習(xí)積極性,又適當(dāng)擴(kuò)充了新的內(nèi)容,使學(xué)生能夠及時(shí)了解當(dāng)前檢測元件的發(fā)展方向,掌握檢測元件的發(fā)展動(dòng)態(tài),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如在講授電容式檢測元件時(shí),加入了電容式微機(jī)械加速度傳感器的內(nèi)容,從而對微傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)有一定的了解。在介紹溫度檢測元件時(shí),除了增加智能溫度變送器的知識(shí)外,還增加了單線式溫度傳感器的知識(shí)點(diǎn),如對18b20的介紹,使得學(xué)生了解了除數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€常用的I2C總線、SPI總線外,還有單總線技術(shù),即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。此技術(shù)在檢測元件的信號(hào)傳輸中已有應(yīng)用。

四、開討論,傳方法,提高系統(tǒng)性

為了培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力,在本課程的后期,布置一個(gè)作業(yè),例如,如何實(shí)現(xiàn)對鋼軌應(yīng)力的檢測[2]等。使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館,收集并整理資料,提出自己的想法,并請部分學(xué)生上臺(tái)介紹,師生共同交流,極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣,同時(shí)也加深了對所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)性的理解,讓學(xué)生體驗(yàn)和享受了學(xué)習(xí)的過程和交流空間。

五、結(jié)束語

根據(jù)自動(dòng)檢測技術(shù)與應(yīng)用的教學(xué)實(shí)踐,對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段進(jìn)行了分析探索并做了相應(yīng)的改革。仿真軟件的應(yīng)用、巧妙的設(shè)疑、教學(xué)素材豐富、開放式討論,使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性明顯提高,有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合應(yīng)用能力,并鍛煉學(xué)生自主獲取知識(shí)的能力,教學(xué)取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]張宏建.自動(dòng)檢測技術(shù)與裝置[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:1

[2]饒莉.一種檢測鋼軌溫度應(yīng)力的電容式傳感器[J].傳感器技術(shù),2005,2:60