摘要：針對應(yīng)用型本科教育的特點，探討了傳統(tǒng)“傳感器技術(shù)及應(yīng)用”課程的理論和實踐教學(xué)中存在的不足，提出教材改革和實踐環(huán)節(jié)改革方案。實踐證明，這些方法能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力、理論聯(lián)系實際和動手實踐能力。

關(guān)鍵詞：傳感器；教學(xué)改革；應(yīng)用型本科教育；創(chuàng)新實踐

作者簡介：呂勇軍（1958-），男，遼寧沈陽人，沈陽工程學(xué)院自動控制工程系，教授；祝尚臻（1979-），男，山東煙臺人，沈陽工程學(xué)院自動控制工程系，講師。（遼寧沈陽110136）

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）10-0087-02

一、“傳感器技術(shù)”課程背景

隨著計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，信息資源的獲取與信息的轉(zhuǎn)換越來越引起人們的高度重視。傳感器與測試技術(shù)作為信息科學(xué)的一個重要的分支，與計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)一起構(gòu)成了完整的信息技術(shù)學(xué)科，在信息技術(shù)領(lǐng)域具有不可替代的作用。以傳感器為核心的測試系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)研究等領(lǐng)域。因此，許多高校都將“傳感器技術(shù)”作為工科專業(yè)學(xué)生的必修課程。

我國高等教育的大眾化轉(zhuǎn)變，要求高等教育的內(nèi)容和形式隨之發(fā)生變化，高等教育要滿足社會需求，更注重對學(xué)生實踐能力和職業(yè)能力的訓(xùn)練。因此，如何進(jìn)一步完善課程教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法，提高學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力，已成為亟待解決的首要問題。

二、“傳感器技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.教材

目前“傳感器”課程使用的教材基本上是按照“精英教育”時代教材模式延續(xù)下來的，它已經(jīng)無法適應(yīng)目前工程教育發(fā)展趨勢。現(xiàn)有傳感器教材主要特點為：教材內(nèi)容上偏重理論、輕視應(yīng)用；注重傳感器內(nèi)部工作原理和參數(shù)，輕視外部特性及使用方法；教材編寫結(jié)構(gòu)基本上是根據(jù)傳感器的工作原理進(jìn)行分類?？梢?，從理論上看教材編寫思路清晰，但是從應(yīng)用角度看，它不利于學(xué)生系統(tǒng)掌握傳感器的應(yīng)用性能。教材的理論知識體系嚴(yán)謹(jǐn)，但是對于應(yīng)用型本科生所需的實際應(yīng)用能力培養(yǎng)卻明顯不足。

2.實踐教學(xué)

實踐教學(xué)是理論知識和實踐活動、間接經(jīng)驗與直接經(jīng)驗、抽象思維和形象思維、傳授知識與訓(xùn)練技能相結(jié)合的過程。它在教學(xué)過程中有著舉足輕重的地位。

目前傳感器實驗教學(xué)方面還存在一些問題。例如，教與學(xué)雙方都存在著重理論、輕實踐的傾向；驗證性實驗過多，缺少設(shè)計性、綜合性實驗，與工程實踐脫節(jié)嚴(yán)重；實驗教學(xué)方式單調(diào)枯燥，影響學(xué)生主觀能動性的發(fā)揮；考核方式流于形式，實踐環(huán)節(jié)效果不夠理想。

三、“傳感器技術(shù)”教學(xué)改革與探討

根據(jù)傳感器課程的現(xiàn)狀，筆者所在課題組分別從教材和實踐教學(xué)兩方面進(jìn)行了改革和探索。

1.教材改革

針對目前傳感器教材存在的不適用于應(yīng)用型本科教學(xué)的問題，課題組編寫了一部適合于應(yīng)用型本科教學(xué)的教材。本教材的編寫在內(nèi)容和形式上都進(jìn)行了較大的改進(jìn)，該教材已由機(jī)械工業(yè)出版社出版。

（1）教材組織形式。教材組織形式實際上反映的是教學(xué)理念。傳統(tǒng)教材教學(xué)內(nèi)容設(shè)計思想為結(jié)構(gòu)化設(shè)計，即按照傳感器的工作原理進(jìn)行分類。例如，通常傳感器教材章節(jié)劃分為：電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器等。這樣分類從理論上看是比較合適，它的理論性較強(qiáng)，而且教材編寫思路清晰，但是從應(yīng)用角度看，它不利于系統(tǒng)掌握傳感器的應(yīng)用性。

本教材在組織形式上，設(shè)計思想為模塊化設(shè)計，即根據(jù)被測對象進(jìn)行傳感器的分類。例如，教材章節(jié)劃分為：溫度測量傳感器、力與壓力測量傳感器、位移與速度測量傳感器、角度與角位移測量傳感器、磁場與成分參數(shù)測量傳感器、光學(xué)測量傳感器等。這樣分類有兩點好處，一是學(xué)生容易根據(jù)被測對象選擇傳感器；另一個是教學(xué)中容易歸納和比較不同傳感器在測量同一個被測對象過程中，各自所具有的特點以及適用的范圍。有了這兩個特點，學(xué)生對傳感器的理解和掌握有一個清晰的思路。例如當(dāng)需要測量溫度時，學(xué)生馬上就會聯(lián)想到所有學(xué)過的測溫傳感器，而且各個傳感器的在測溫時都有哪些特點、如何選擇，就會十分清楚。

（2）教材內(nèi)容側(cè)重點。在教材內(nèi)容上進(jìn)行了較大的調(diào)整，主要原則是傳感器原理上以夠用為度，重點強(qiáng)化應(yīng)用能力的培養(yǎng)。本教材重點強(qiáng)化各種傳感器的外部特性、主要參數(shù)、接口方式以及應(yīng)用等內(nèi)容。目的是使學(xué)生能夠掌握各種傳感器的選擇方法、使用方法以及相關(guān)電路的設(shè)計方法。

此外還增加了傳感器綜合應(yīng)用實例一章的內(nèi)容。通過實際檢測系統(tǒng)的設(shè)計實例給讀者一個傳感器以及測控系統(tǒng)的整體設(shè)計思路，加深對傳感器應(yīng)用過程的理解。

（3）增加了實驗內(nèi)容。為加強(qiáng)實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，在教材每章內(nèi)容后都針對本章教學(xué)內(nèi)容配置了多個相應(yīng)的實驗項目，這些實驗絕大多數(shù)要求學(xué)生自行搭接電路并調(diào)試，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。考慮到各院校實驗設(shè)備的差異，實驗內(nèi)容僅給出一般實驗電路圖供教學(xué)時參考。學(xué)生既可按照該電路圖進(jìn)行實驗，也可在了解實驗電路原理的情況下，根據(jù)現(xiàn)有實驗設(shè)備，自行設(shè)計實驗電路，按實驗步驟完成實驗。

2.實踐環(huán)節(jié)改革

實踐能力是應(yīng)用型人才必須具備的一個重要能力。培養(yǎng)學(xué)生實踐能力就是要使學(xué)生樹立理論與實際相結(jié)合的觀念，提高學(xué)生運用科學(xué)知識和方法解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生在實際工作環(huán)境下的思維方式和行為方式。對于實踐環(huán)節(jié)，課題組在以下幾方面進(jìn)行了改革探討和實踐。

（1）實驗內(nèi)容和方法。針對應(yīng)用型本科學(xué)生的特點，開設(shè)多層次實驗。將傳感器實驗劃分為基礎(chǔ)性實驗、自我設(shè)計性實驗和團(tuán)隊合作性實驗三個層次。

1）基礎(chǔ)性實驗。傳感器基礎(chǔ)性實驗包括驗證性和綜合性實驗，通常在傳感器課程實驗中完成?；A(chǔ)性實驗可以在傳感器實驗箱進(jìn)行，也可以在傳感器綜合實驗臺上進(jìn)行。

一些實驗要求在實驗箱上進(jìn)行，這些實驗要完成傳感器接口電路搭接與調(diào)試。在實驗中，學(xué)生要根據(jù)所選用的傳感器，自己搭接傳感器的接口電路、調(diào)試電路并測試相關(guān)數(shù)據(jù)。通過這些實驗，學(xué)生不僅了解傳感器的特性，還能夠清楚地了解傳感器輸出信號的處理方式，例如傳感器的電荷輸出、電壓輸出和電流輸出特性以及各自接口電路及特點。此外，通過在實驗箱上進(jìn)行實驗，學(xué)生除了掌握傳感器的特性外，還鍛煉了自己的電路設(shè)計能力及電路調(diào)試能力。實驗中還需要綜合應(yīng)用前期所學(xué)課程內(nèi)容，例如模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等。

傳感器實驗臺上進(jìn)行的實驗，主要目的是使學(xué)生掌握各種傳感器的外部特性。實驗中，學(xué)生根據(jù)實驗內(nèi)容選擇相關(guān)傳感器和相關(guān)電路模塊，測試傳感器各種參數(shù)。通過實驗，學(xué)生能夠掌握各種傳感器的非線性、靈敏度及溫度特性等外部特性。

2）自我設(shè)計性實驗。傳感器自我設(shè)計性實驗主要是設(shè)計性實驗，它們也包含在傳感器課程實驗中。讓學(xué)生自我發(fā)揮，以現(xiàn)有實驗平臺和傳感器為依托，以課本理論為依據(jù)，構(gòu)建一個實驗項目，完成對理論知識的驗證和發(fā)揮；也可以設(shè)計一個小的傳感器應(yīng)用項目，通過該項目完成對理論知識的深度理解和升華。這里實驗教師要對學(xué)生的設(shè)計思想和可行性進(jìn)行總體把握和評價，但大部分的工作應(yīng)該交給學(xué)生自己去做，要求學(xué)生完成一個沒有實驗指導(dǎo)書的實驗，真正讓學(xué)生成為實驗的主體，真正去思考、去體驗實驗本身所帶來的樂趣和成就感。

3）團(tuán)隊合作性實驗。傳感器團(tuán)隊合作性實驗通常在傳感器課程設(shè)計中完成。這種團(tuán)隊合作性的實驗一般比較復(fù)雜，用到的知識比較多，實驗時間會比較長，依靠個人的力量往往難以完成，這時可以由學(xué)生自我結(jié)合或由教師進(jìn)行分組，通過組內(nèi)不同分工來完成實驗，團(tuán)隊合作性實驗可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊合作精神及分工統(tǒng)籌能力，為后續(xù)的工作做好鋪墊。

（2）實驗考核。為了使實踐教學(xué)環(huán)節(jié)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，提高學(xué)生獨立設(shè)計能力、實際動手能力及解決問題的能力，課題組增加了對實踐環(huán)節(jié)的考核力度。

對于課程實驗，考核分為平時成績、成果驗收和實驗報告。對于課程設(shè)計，還要進(jìn)行設(shè)計內(nèi)容答辯。平時成績體現(xiàn)了學(xué)生實驗的態(tài)度、實驗方法以及操作技能掌握情況等。實驗報告則要求學(xué)生學(xué)會處理實驗數(shù)據(jù)和分析實驗結(jié)果，掌握理論與實踐之間的相互作用關(guān)系。實驗成果驗收是由指導(dǎo)教師對學(xué)生實驗最終結(jié)果進(jìn)行檢查，達(dá)到要求的學(xué)生可以撰寫實驗報告，否則需要利用課余時間繼續(xù)進(jìn)行該實驗，直到合格為止。采用成果驗收這種形式能夠?qū)W(xué)生的設(shè)計思想、方案論證、技術(shù)路線等一些創(chuàng)造性工作反映出來，同時還可鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力。實行成果驗收制度，強(qiáng)化實驗的管理，引起學(xué)生對實驗的重視，取得了較好的效果。

（3）創(chuàng)新實踐活動。教學(xué)實踐表明，要培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，僅靠理論課和實驗課是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。各種創(chuàng)新實踐活動可以作為一種很好的補充和延伸。

典型的創(chuàng)新實踐活動就是學(xué)生參加各種競賽活動，例如，智能車大賽、機(jī)器人擂臺賽、電子設(shè)計大賽及挑戰(zhàn)杯競賽等。首先，參加競賽活動有助于提高學(xué)生對知識融會貫通及解決實際問題的能力。“傳感器技術(shù)”課程本身是一門獨立的課程，與其他課程并非各自獨立、互不相干，而是相互關(guān)聯(lián)構(gòu)成體系的。在實際應(yīng)用時，應(yīng)學(xué)會將它們綜合應(yīng)用，即將所學(xué)知識融會貫通。競賽活動為學(xué)生培養(yǎng)這些能力提供了良好的平臺。其次，競賽活動有助于提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力。競賽使那些具有良好的理論基礎(chǔ)、實踐動手能力強(qiáng)，特別是具有創(chuàng)新意識和協(xié)作精神的學(xué)生有了施展才能的空間。

實踐證明，競賽既是考察學(xué)生諸多素質(zhì)能力的手段，又是培養(yǎng)學(xué)生良好的綜合素質(zhì)能力的有效形式。因此競賽活動已成為培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)能力的良好載體。

四、結(jié)束語

應(yīng)用型本科教育改革的目的是適應(yīng)新的教育對象，提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)和造就社會所需要的高質(zhì)量的應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才。理論教學(xué)內(nèi)容和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，改善了教學(xué)效果，提高了學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力、理論聯(lián)系實際能力和動手實踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新意識。通過探索和嘗試，學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力普遍得到提高，學(xué)生在各種大賽中多次得獎，畢業(yè)生也得到了社會的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊飛麗，張文娜，葉湘濱，等.《傳感器與測試技術(shù)》課程教學(xué)改革研究[J].遵義師范學(xué)院學(xué)報，2009，11(3):82-86.

[2]盧翠珍.面向21世紀(jì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求——加強(qiáng)傳感器實驗教學(xué)改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010，(11):102-104.

[3]劉永順.傳感器原理課改革初探[J].物理與工程，2009，(4):37-39.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）