【摘要】本文分析傳感器與檢測技術(shù)課程的重要性和特點，針對該課程教學(xué)存在的不足，提出提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、主動性和創(chuàng)造性的教學(xué)改革方法。

【關(guān)鍵詞】傳感器 檢測技術(shù) 教學(xué)改革 創(chuàng)新能力

傳感器處于研究對象與測試系統(tǒng)的接口位置，一切科學(xué)研究和自動化生產(chǎn)過程要獲取的信息，都要通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換為容易傳輸和處理的電信號。因此傳感器與檢測技術(shù)是自動化與測控技術(shù)及儀器專業(yè)和電氣自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)主干基礎(chǔ)課。這門課程在專業(yè)課程中起著承上啟下的作用，是對已學(xué)課程知識的綜合應(yīng)用和學(xué)習(xí)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，對今后學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)將產(chǎn)生一定的影響。本文以河南工業(yè)大學(xué)為例，擬對傳感器與檢測技術(shù)課程的教學(xué)改革進行探討。

一、專業(yè)培養(yǎng)要求和傳統(tǒng)教學(xué)方法

(一)專業(yè)培養(yǎng)要求

傳感器與檢測技術(shù)是河南工業(yè)大學(xué)自動化與測控技術(shù)及儀器專業(yè)、電氣自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。自動化與測控技術(shù)及儀器專業(yè)的學(xué)時為54學(xué)時，其中10個學(xué)時的實驗；電氣自動化專業(yè)的學(xué)時為45學(xué)時，其中8個學(xué)時的實驗，均為必修課。本課程旨在讓學(xué)生掌握各類傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、測量電路和應(yīng)用方法與場合，建立完整的測控技術(shù)的整體概念，具備傳感器與檢測技術(shù)方面的基本知識和基本技能。并且對生產(chǎn)和科研中的檢測任務(wù)能夠正確地選擇測量原理和方法，恰當?shù)剡x擇傳感器及其配套測量電路以設(shè)計相應(yīng)的測量系統(tǒng)，完成所承擔的測控任務(wù)。同時，也為后續(xù)開設(shè)的控制類課程打下必要的基礎(chǔ)。

(二)主要教學(xué)內(nèi)容

自動化與測控技術(shù)及儀器專業(yè)的主要教學(xué)內(nèi)容包括：傳感器與檢測技術(shù)的基本知識；各種類型的傳感器介紹；傳感器的標定；檢測技術(shù)和測試系統(tǒng)的基本概念、組成及舉例。電氣自動化專業(yè)學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容根據(jù)教學(xué)大綱比自動化與測控技術(shù)及儀器專業(yè)少了傳感器標定內(nèi)容。另外，實驗內(nèi)容可根據(jù)課程教學(xué)的具體情況在實驗室配備的20多個實驗中進行選取。

(三)傳統(tǒng)的教學(xué)方法及不足

通常，傳感器與檢測技術(shù)課程傳統(tǒng)的教學(xué)都是老師為主體，學(xué)生被動的接受。老師怎么講，學(xué)生怎么聽。主要由于：(1)教學(xué)大綱的教學(xué)重點“重原理、輕實踐”，考查方式“重理論、輕實驗”。在這種思想的指導(dǎo)下，教學(xué)重點往往放在傳感器的原理教學(xué)上，而實驗環(huán)節(jié)不考試，有時甚至不計人考試成績，因此學(xué)生不重視。(2)檢測技術(shù)的發(fā)展迅速，而教材出版需要一定的周期，教材內(nèi)容明顯滯后于學(xué)科發(fā)展，沒有最新的傳感器技術(shù)。(3)教學(xué)方法主要采用課堂講授的方法，教師單方面認為學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性較差，片面強調(diào)各個知識點的教學(xué)，從大學(xué)物理講到模擬電路，又從模擬電路講到數(shù)字電路，總想代替學(xué)生完成思考和知識的融會貫通，在教學(xué)時間的掌握上。往往45分鐘希望完成55分鐘的課程，總覺得教學(xué)內(nèi)容太多，而教學(xué)時間偏少。老師每次講課感覺很單調(diào)也很累，忽視了學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)的主動性和積極性的調(diào)動，教學(xué)效果不佳。

二、教學(xué)改革的方法及實現(xiàn)

傳感器與檢測技術(shù)是一門應(yīng)用性很強的課程，既有鮮明的理論特色，又有明顯的實際操作特點。因此應(yīng)樹立一個教學(xué)指導(dǎo)方針：理論服務(wù)于實踐。在此指導(dǎo)方針的前提下，采取理論教學(xué)與實踐教學(xué)齊頭并進，教師理論講授和學(xué)生小制作相結(jié)合，同時改革理論與實驗的教學(xué)方法，以提高教學(xué)效果。

(一)以學(xué)生為本，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

常言道，興趣是學(xué)習(xí)的最大動力，在教學(xué)過程應(yīng)堅持培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)不僅僅是知識的傳授，教學(xué)過程也同樣重要。教學(xué)過程不僅要做到對學(xué)生傳道授業(yè)解惑，而且要注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生主動進行思維創(chuàng)造。

當前不少學(xué)生對書本上的各種電路內(nèi)容不感興趣，甚至有恐懼心理。對此，在教學(xué)中教師應(yīng)注重課程體系的基本結(jié)構(gòu)，強調(diào)傳感器與檢測技術(shù)的基本概念、原理及方法，重點突出，不宜以細節(jié)為主。應(yīng)做到深入淺出，循序漸進。這當中需要教師閱讀大量的有關(guān)材料，并對自動化的多門課程有所了解。做到知識的上下串連。應(yīng)改革原來的以教師為主體的教學(xué)模式，讓學(xué)生參與到教學(xué)中來，突出學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位。學(xué)生只有自己主動參與到教學(xué)中，才會牢固地掌握內(nèi)容，記得深，記得牢。

筆者在教學(xué)中主要采取“互動啟發(fā)式”的教學(xué)模式，獲得了較為滿意的教學(xué)效果。具體作法是：提前一周指明即將參與教學(xué)的內(nèi)容，讓學(xué)生以小組為單位集體備課后每組推薦一位同學(xué)以“教師”的身份給任課教師及其他同學(xué)上課，然后同組的其他同學(xué)補充。讓每個學(xué)生均有機會展現(xiàn)自己的講課思路，提出自己對該節(jié)課的看法。最后，教師作最后的總結(jié)。學(xué)生通過自己組織課堂教學(xué)。會自覺地把本學(xué)科前沿知識與熱點問題引入教學(xué)之中，拓展了學(xué)生的知識面。教師要在與學(xué)生交流的過程，注意學(xué)生思維的閃光點，多給予肯定與鼓勵，多加指導(dǎo)，并由教師正面介紹思考問題的方法，教給學(xué)生解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)造能力。

(二)注重理論聯(lián)系工程實例，培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)造能力

在教學(xué)過程中，盡量選取學(xué)生耳聞目睹的工程案例講解，讓學(xué)生覺得所學(xué)知識在日常生活中可以用到，確確實實感受到傳感器的廣泛應(yīng)用，由此體會到該課程的在整個專業(yè)課程體系中重要性和實際意義，學(xué)習(xí)積極性就會大大提高。

根據(jù)每次講授內(nèi)容，可以將案例的講授與相關(guān)演示實驗相結(jié)合，使枯燥的理論教學(xué)變成有趣的實驗過程。吸引學(xué)生的注意力，然后通過提問、啟發(fā)討論、解決問題的講述過程，來使學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)傳感器的原理、結(jié)構(gòu)與測量電路，使學(xué)生從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。例如講解壓電式傳感器，首先提到日常生活中經(jīng)常用到的打火機，打火機為什么按下去會產(chǎn)生火花?然后介紹壓電式傳感器的工作原理，壓電陶瓷受力產(chǎn)生電荷點燃汽油，產(chǎn)生火花。聯(lián)想到壓電式超聲波發(fā)生器，單片機用到的晶振等。講紅外傳感器時，提到大家經(jīng)常見到的自動門。自動門為什么會感應(yīng)到人的位置?然后介紹熱釋電紅外傳感器的工作原理。在課堂教學(xué)過程中，讓學(xué)生聯(lián)想日常生活還有那些傳感器。

(三)制作形式多樣的多媒體動畫課件，理論講解感觀化

為了改革教材內(nèi)容滯后于學(xué)科發(fā)展的問題，一方面可以兩年新選一本教材，另一方面可采用配合教材自行制作的多媒體課件。

課件制作在保留原有書本基本知識的原則下，制作形象的演示動畫。如壓電式傳感器受到壓力時會產(chǎn)生電荷量，電壓表偏轉(zhuǎn)，壓力大，偏轉(zhuǎn)角越大，壓力小，偏轉(zhuǎn)角變?。粔毫Ψ聪?，偏轉(zhuǎn)角反向。通過課件形象直觀的演示，讓學(xué)生對抽象的傳感器原理從感官上有一認識，加強知識的理解和接受。在把握新技術(shù)方面，及時搜集豐富多彩的新型傳感器和現(xiàn)代檢測系統(tǒng)資料圖片，補充新的測控技術(shù)內(nèi)容，使學(xué)生了解這門課的最新動態(tài)。為了及時了解和學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)的發(fā)展和該領(lǐng)域的最新技術(shù)成果，教師可到有經(jīng)驗的兄弟學(xué)院學(xué)習(xí)和參觀，積極吸取經(jīng)驗，交流心得；經(jīng)常參加一些全國性的學(xué)術(shù)會議及成果展銷會等；將一些科研經(jīng)歷、科研成果和正在進行的科研項目介紹給學(xué)生。

把相關(guān)科研成果如糧食的飽滿度檢測、食用油的色澤檢測、脈搏檢測、環(huán)境噪聲檢測等在課堂上展示給學(xué)生，以拓寬學(xué)生的視野，由此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達到良好的教學(xué)效果。

(四)實物訓(xùn)練與理論實驗相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)的主體意識

為培養(yǎng)學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)的主體意識，加深對該課程理論知識的理解和認識?？稍趯嶒灲虒W(xué)環(huán)節(jié)采用理論實驗與實物訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)方法，使學(xué)生能夠獨立設(shè)計簡單的傳感器信號調(diào)理電路，具有使用和分析傳感器的初步能力。

實驗課分兩個部分：驗證性實驗和設(shè)計性實驗。驗證性實驗主要使學(xué)生掌握常用傳感器的使用和標定方法，以及接口電路的設(shè)計；通過實驗，對傳感器有全面的認識，能獨立進行實驗數(shù)據(jù)讀取和實驗結(jié)果分析。在完成驗證性實驗的基礎(chǔ)上，開設(shè)設(shè)計性實驗。

本課程在理論課程講授中間，會給學(xué)生布置任務(wù)，提供實驗平臺，要求學(xué)生選擇一種傳感器完成一套小系統(tǒng)。從傳感器的選型到信號調(diào)理電路的設(shè)計，到單片機最小系統(tǒng)或模擬電路數(shù)字電路的搭建，從市場調(diào)研到方案論證，全部由學(xué)生來完成。學(xué)校開放實驗室，讓學(xué)生在課后第二課堂下完成。比如要求學(xué)生利用現(xiàn)有的霍爾傳感器做一個速度測試并加數(shù)碼管顯示電路。當學(xué)生從學(xué)校跑向電子商場，見識到品種繁多、各種功能的傳感器之后，會發(fā)現(xiàn)傳感器在日常生活中的應(yīng)用比課本上的要豐富的多。學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題時，能及時通過參考書或在課堂討論中找出相應(yīng)的解決方法，解決問題的同時也掌握了理論知識，理論在實踐中得到升華。此項小系統(tǒng)設(shè)計可充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。把一部分課程搬到實驗室完成，課堂不能完成的知識積累通過動手實驗、交流討論交替進行，可使學(xué)生能主動地使用原本枯燥乏味的理論去解決實際問題，將“知識”迅速轉(zhuǎn)化為“能力”，由此獲得極大的成就感，激發(fā)學(xué)生的好奇心以及學(xué)習(xí)本課程的主動性，達到理論與實踐的相互協(xié)調(diào)。

(五)改革作業(yè)形式。擴充學(xué)生視野

在課程的開始，即要求學(xué)生做兩項作業(yè)，計入期末成績。一是寫一篇綜述性的關(guān)于傳感器發(fā)展現(xiàn)狀的文章；二是分小組出一套試卷。這兩項作業(yè)改革使學(xué)生的主動性和自由性大大提高。改革過去一味以課本知識的問答、計算等為主的書面作業(yè)形式。

關(guān)于第一項作業(yè)，可以向?qū)W生介紹一些與傳感器相關(guān)的國內(nèi)外網(wǎng)站的網(wǎng)址以及期刊的名稱，讓學(xué)生自己瀏覽、查閱。也可以去電子商場或一些相關(guān)產(chǎn)品展銷會，自己主動的接觸專業(yè)市場。進行市場調(diào)研。調(diào)研完成后，將調(diào)研的結(jié)果進行全班交流。根據(jù)調(diào)研結(jié)果撰寫一篇文章。這種大作業(yè)形式使得學(xué)生開闊了視野。認識到自己的不足，提高了學(xué)習(xí)主動性，也學(xué)會了如何撰寫一篇科技文章。

關(guān)于第二項作業(yè)，試卷的體型要多樣化，有填空、選擇、判斷、計算、分析設(shè)計等。3人一個小組，團結(jié)協(xié)作出一套試卷。期末考核卷考題即從學(xué)生所出試題中選題。這樣學(xué)生在完成自己試卷的同時。與其他小組的試卷互相參閱，從中可以找到自己忽視的內(nèi)容，完成自己的理論知識積累。

河南工業(yè)大學(xué)的傳感器與檢測技術(shù)課程教學(xué)改革已進行2年，取得來良好的效果。尤其是開設(shè)第二課堂進行小系統(tǒng)制作和市場調(diào)研，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有“說話”和施展才華的機會。今后應(yīng)以先進的教學(xué)思想和理念為先導(dǎo)，使本課程始終處于領(lǐng)先地位，充分發(fā)揮教學(xué)示范作用，為專業(yè)體系建設(shè)的整體水平提高作出更大的貢獻。

【基金項目】河南工業(yè)大學(xué)2008年網(wǎng)絡(luò)課程基金資助

【作者簡介】王艷芳(1976- )，女，陜西合陽人，河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院講師，碩士。

(責(zé)編 黎 原)