周 竹，曾松偉，方益明，周素茵

(浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院，浙江臨安311300)

傳感器技術(shù)是構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)的3大支柱之一［1］，已發(fā)展為現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中的一個重要學(xué)科［2］?！皞鞲衅髟砑皯?yīng)用”是浙江農(nóng)林大學(xué)電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)的基礎(chǔ)課。隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高，許多農(nóng)林業(yè)裝備和儀器與傳感器技術(shù)密不可分，需要大批高素質(zhì)、專業(yè)扎實的畢業(yè)生進入該領(lǐng)域。浙江農(nóng)林大學(xué)作為定位于培養(yǎng)綠色科技人才、服務(wù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、致力生態(tài)文明建設(shè)為目標的浙江省唯一一所農(nóng)林院校，如何通過這門課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力并促進學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，對于現(xiàn)代化農(nóng)林業(yè)人才的培養(yǎng)具有重要意義，也是相關(guān)課程教師必須深思的一個課題。該文剖析了該課程教學(xué)過程中存在的問題，并針對這些問題提出了一些改進方法，以期提高該課程的教學(xué)效果。

一、課程教學(xué)中存在的問題

(一)理論教學(xué)

長期以來，浙江農(nóng)林大學(xué)“傳感器原理及應(yīng)用”的課堂教學(xué)以教師為中心，教師通過多媒體課件為學(xué)生講解各種傳感器的工作原理及測量電路，學(xué)生被動接受。由于該課程包含的傳感器類型較多，涉及到的學(xué)科范圍較廣，信息量大且各章節(jié)內(nèi)容獨立分散，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍不高，教學(xué)效果較差。此外，該課程安排在大三下學(xué)期，很多學(xué)生都在準備找工作或考研，時有學(xué)生以找工作、實習(xí)面試等理由請假，心思并未集中在課程學(xué)習(xí)上。

在教學(xué)內(nèi)容上，該課程的教學(xué)內(nèi)容盲目向普通高等工科學(xué)?？待R，而忽視了農(nóng)林院校的特色。這導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)知識與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，不能有效解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，無法滿足專業(yè)領(lǐng)域?qū)ΜF(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技人才的綜合需求。同時，也使相同專業(yè)的農(nóng)林院校本科人才失去了自身的特色，降低了其在人才市場中的競爭力。

(二)實驗教學(xué)

該門課程的實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)，其成績占課程總評成績的比例僅為10%，學(xué)生對實驗不夠重視。在前期的實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，存在驗證性實驗多，探究性實驗少;單一型實驗多，綜合型實驗少的不足。實驗教學(xué)過程則是教師先簡單介紹實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗步驟和數(shù)據(jù)處理方法，然后讓學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書在實驗設(shè)備上完成。由于實驗設(shè)備是由多個模塊組合的實驗箱，對學(xué)生的開放程度比較低，學(xué)生只能按部就班地對各個模塊進行接線、上電、觀察及記錄數(shù)據(jù)，而不能真正弄清楚所用傳感器及接口電路的原理與方法。這種實驗教學(xué)方式不利于學(xué)生實驗興趣的培養(yǎng)，也不利于學(xué)生動手應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外，實驗的考核主要以實驗報告為依據(jù)，報告的大多數(shù)內(nèi)容是抄寫實驗指導(dǎo)書內(nèi)容，有些學(xué)生僅是抄襲實驗數(shù)據(jù)交差了事，這導(dǎo)致大部分學(xué)生缺乏思考，以致于壓縮了學(xué)生創(chuàng)造思維發(fā)揮的空間，嚴重阻礙了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不利于學(xué)生的自主發(fā)展［3］。

(三)考核方式

該門課屬于考試類課程。由于考試成績占總評成績的70%，很多學(xué)生在考試前臨陣磨槍，為了應(yīng)付考試而死背硬記，這種片面重視理論知識的考核方法存在著明顯的不足，無法考察學(xué)生的實際應(yīng)用及動手能力，不能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新意識。

二、教學(xué)方法的改革

為了充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達到較好的教學(xué)效果，并促進學(xué)生動手能力、實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力等的提高，筆者對該課程的課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、考核方式等進行了改革，并施行了相應(yīng)措施。

(一)課堂教學(xué)改革

1．多媒體教學(xué)和板書有機結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣 多媒體教學(xué)課堂信息量大，形象直觀，圖文聲并茂，可以吸引學(xué)生的注意力并激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，還可使教師免除上課板書勞累［4］。然而，筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，單純用多媒體教學(xué)，學(xué)生的注意力往往集中在多媒體信息的觀看上，而忽略了教師口頭表達的實用信息。此外，多媒體課件的播放速度較快，學(xué)生會出現(xiàn)沒有時間吸收消化知識的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的板書具有迅捷的信息交流互動功能，符合學(xué)生獲取信息的心理規(guī)律等特點［4］。但單純使用板書教學(xué)，也會造成課堂信息量小，直觀性差，學(xué)生注意力容易分散等缺點。針對這2種教學(xué)手段的優(yōu)缺點，我們根據(jù)各章的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)目標，將傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)有機結(jié)合起來，對于傳感器的結(jié)構(gòu)、外形及電路原理圖采用多媒體的圖片、動畫或者專業(yè)軟件(如:Proteus、Multisim)展示，而對于傳感器的基本原理及公式推導(dǎo)則采用傳統(tǒng)板書講授。這2種手段相輔相成，可以有效調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

2．跟蹤前沿科技，引入討論式教學(xué)，拓展學(xué)生知識面 傳感器知識更新較快，而教材的更新相對較慢，新知識在教材中很難及時涉及。為了拓展學(xué)生視野，激發(fā)其求知欲望，我們擬定了一些專題，如智能手機、智能家居、移動式穿戴設(shè)備等，讓全部學(xué)生分別組團完成。通過一定時間查閱論文，收集資料，制作PPT，然后由教師隨機指派團隊內(nèi)學(xué)生進行匯報并開展討論，最后由各團隊負責(zé)人和教師給出點評并對該團隊進行綜合評分。而在團隊內(nèi)部，則由該團隊負責(zé)人根據(jù)隊員的參與情況，以綜合評分為基準，5分為階梯，依次給組內(nèi)成員打分。通過這種討論式教學(xué)，既讓學(xué)生了解了最新的傳感器技術(shù)知識，又極大提高了學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力;既培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻資料、歸納總結(jié)的能力，又鍛煉了學(xué)生PPT制作、演講等實用技巧。此外，團隊成員之間的協(xié)作精神也得以提高。

3．科研項目與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，增強農(nóng)林特色 不斷將現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)中的科研成果、科研項目引入教學(xué)，及時跟蹤現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中傳感器研究應(yīng)用的最新進展，將現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的具體問題與課程相關(guān)章節(jié)結(jié)合。例如，結(jié)合開溝器的設(shè)計，講解如何針對不同的土壤類型設(shè)計不同形狀的開溝器，并用應(yīng)變式傳感器評價開溝器的性能;根據(jù)魚、肉新鮮度變化的特點，講解采用電阻抗傳感器、氣體傳感器檢測魚、肉新鮮度的原理;以茶葉品質(zhì)的光學(xué)檢測為例，講授采用CCD傳感器、近紅外光譜傳感器、高光譜圖像傳感器進行農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測的原理、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。通過這些科研項目不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，不僅讓學(xué)生了解了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展前沿，而且?guī)椭鷮W(xué)生端正了學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

(二)實驗教學(xué)改革

1．適當(dāng)調(diào)整驗證性實驗，提高此類實驗要求

該課程實驗教學(xué)的主要設(shè)備為浙江高聯(lián)生產(chǎn)的CSY2000D型傳感器與檢測技術(shù)實驗臺。根據(jù)教學(xué)大綱要求，課程教學(xué)中的每一種傳感器設(shè)置一個實驗，這些實驗往往以驗證性為主，學(xué)生只需要對照著實驗指導(dǎo)書進行相關(guān)操作即可。進行教學(xué)改革后，我們對這些驗證性實驗進行了歸納，將測試同一對象的實驗歸置到一起。比如，測量位移時，將電容式傳感器、差動變壓器、光纖傳感器放在一起，這樣學(xué)生通過實驗?zāi)軐Ω鞣N傳感器的性能進行比較，加深印象。其次，要求學(xué)生每次實驗前采用Multisim或者Proteus軟件畫出相應(yīng)的接口電路并進行仿真，教師則通過課堂隨機提問等方式進行檢查，讓學(xué)生加深對所用傳感器測量原理以及接口電路的理解。

2．引入虛擬儀器技術(shù)，增加綜合性和設(shè)計性實驗，提高學(xué)生動手能力 在調(diào)整驗證性實驗教學(xué)的同時，我們根據(jù)每章的傳感器內(nèi)容，要求學(xué)生制作相應(yīng)的傳感器。如學(xué)完電容式傳感器，要求他們制作一個電容液位計;學(xué)完壓電式傳感器，要求他們制作一個壓電式玻璃破碎報警器;學(xué)完電渦流傳感器，則要求他們制作一個電渦流計數(shù)裝置。

此外，我們還將虛擬儀器技術(shù)引入到課程的實驗教學(xué)中。要求學(xué)生采用LabVIEW軟件平臺，結(jié)合串口通信與單片機，針對我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的一些熱點問題，開展一些農(nóng)田信息采集、溫室環(huán)境監(jiān)控、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測方面的綜合性設(shè)計實驗。學(xué)生通過組隊的方式，根據(jù)實驗任務(wù)和實驗室提供的傳感器以及其它硬件設(shè)備進行選題，然后查閱資料，確定方案，完成電路設(shè)計、實物制作以及實驗報告并進行演示。通過這些綜合性實驗的練習(xí)，學(xué)生能重新認識該門課程相關(guān)的理論知識點，并加深對多學(xué)科知識的綜合運用。此外，虛擬儀器技術(shù)的引入，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊了思維，也讓學(xué)生掌握了先進、高效的實驗手段，學(xué)到了數(shù)據(jù)采集與處理的技能。

3．制訂合理的實驗考核方案 傳統(tǒng)的實驗成績主要以實驗報告作為評價依據(jù)，學(xué)生的動手應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力不能得以體現(xiàn)。教學(xué)改革后，我們調(diào)整了實驗考核方案:首先，不再僅將實驗報告作為唯一的評價依據(jù)，而是依據(jù)學(xué)生使用儀器的能力、觀察和分析實驗現(xiàn)象的能力、排除實驗故障的能力、實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)的正確性以及課堂紀律、實驗態(tài)度等方面的表現(xiàn)進行綜合考核。其次，建立考試制度。針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣，將驗證性實驗、設(shè)計性和綜合性實驗納入到實驗考試范圍。驗證性實驗讓所有學(xué)生在實驗庫中隨機抽取實驗項目，然后學(xué)生獨立連接電路，自擬實驗步驟，在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗論證報告，并回答有關(guān)理論問題。而設(shè)計性和綜合性實驗則由1～3人組隊自由選擇題目，要求給出相應(yīng)的方案以及實物并進行答辯。由于后者的要求較高，因此在考核過程中，我們提高了其分值權(quán)重。

(三)開辟第二課堂

“傳感器原理及應(yīng)用”是一門實踐性很強的課程，僅靠學(xué)校規(guī)定的實驗課是遠遠不夠的。與傳感器應(yīng)用聯(lián)系緊密的一些第二課堂活動，如:大學(xué)生課外科技競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目訓(xùn)練可以作為重要的補充和延伸。筆者所在的電子系設(shè)立了電子創(chuàng)新設(shè)計協(xié)會，承擔(dān)著學(xué)校全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國大學(xué)生“飛思卡爾杯”智能汽車競賽的賽前培訓(xùn)教學(xué)任務(wù)。近3年來，浙江農(nóng)林大學(xué)電子信息工程專業(yè)的學(xué)生在電子系老師的鼓勵和幫助下，積極參加全國及浙江省大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國大學(xué)生“飛思卡爾杯”智能汽車競賽、全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽等，學(xué)生的動手實踐能力有了很大的提高。

每年五月底是本專業(yè)畢業(yè)生答辯的時間，我們積極要求學(xué)生去旁聽，并要求提交一篇心得。這樣不僅能夠讓學(xué)生了解現(xiàn)有的傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀，還為大四畢業(yè)設(shè)計的選題打下了基礎(chǔ)。在這個過程中，要求同學(xué)們寫出一個印象最為深刻的畢業(yè)設(shè)計，并結(jié)合自己的理解，指出其優(yōu)點及不足，若自己來做，應(yīng)該如何來做。

(四)課程考核改革

針對改革后的課程教學(xué)方法，相應(yīng)調(diào)整了考核制度。學(xué)生成績依然由期末筆試成績、實驗成績、平時成績3部分構(gòu)成。主要變化有:將期末筆試成績從70%減少到50%，在試卷題型上加大了分析設(shè)計題的比重，以考查學(xué)生是否具備根據(jù)所學(xué)知識在短時間內(nèi)解決實際問題的能力［5］;實驗成績從10%增加到25%，主要是加強了學(xué)生動手能力的考核，強調(diào)了學(xué)生對各種傳感器的理解;平時成績則從20%增加到25%，主要包括作業(yè)、考勤、討論、提交學(xué)習(xí)心得等。此外，還將學(xué)生積極提問并回答問題作為獎勵分納入總評成績。

考核方式的轉(zhuǎn)變加大了對學(xué)生理論和實踐考核的力度，提高了學(xué)生課堂的參與度，促使學(xué)生將傳感器的理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來，使其更充分地認識到如何選擇合適的傳感器。

三、結(jié)束語

傳感器技術(shù)貫穿于現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，這對農(nóng)林院校“傳感器原理及應(yīng)用”課程的教學(xué)提出了新的要求。針對浙江農(nóng)林大學(xué)“傳感器原理及應(yīng)用”課程教學(xué)的現(xiàn)狀，從理論教學(xué)、實驗教學(xué)、考核方式等方面進行了剖析并進行了相應(yīng)的改革。這些措施較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的課堂參與度，鍛煉了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，取得了較好的教學(xué)效果，受到了學(xué)生好評。在今后的教學(xué)過程中，仍要不斷探索實踐，切實提高“傳感器原理及應(yīng)用”的教學(xué)效果與教學(xué)質(zhì)量，以適應(yīng)我國現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

［1］ 吳建平．傳感器原理及應(yīng)用［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2012．

［2］ 劉振廷．傳感器原理與應(yīng)用［M］．西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2011．

［3］ 程啟華，吳京秋．基于校企合作的傳感器與檢測技術(shù)課程實驗改革和開發(fā)［J］．中國電力教育，2011(8):144-145．

［4］ 杜子文，藍英．淺談傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)的有機結(jié)合［J］．甘肅科技縱橫，2009，38(1):201．

［5］ 李姿景，張具琴，陳嘉義．“傳感器原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革與實踐［J］．中國電力教育，2010(21):110-111．?