陳寶玉 秦琴 王素娟 屠子美

摘 要：圍繞高職本科學(xué)生特點(diǎn)，對《傳感器原理》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了一定的探索與實(shí)踐，改進(jìn)該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，吸收國內(nèi)外相關(guān)課程的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的意見反饋，完善并確定了新的課程教學(xué)內(nèi)容，并運(yùn)用于課堂教學(xué)實(shí)踐。采用基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的教學(xué)方法和方案討論式教學(xué)方法，課程內(nèi)容和教學(xué)方法緊密聯(lián)系工程實(shí)際并反映當(dāng)代光電高新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)了高職本科學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高。

關(guān)鍵詞：傳感器 課程建設(shè) 專業(yè)教材 教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（a）-0190-03

Abstract：By exploration and practice in the top-quality course construction of Sensor Principles， the course content， teaching methods and experimental course have acquired continuous improvement， absorbing the advanced experience of related courses and student feedback， the core of this course was the established， and applied to classroom practice. The teaching methods based on the project design and programs to discuss principles were adopted， curriculum content and teaching methods reflect the modern optical engineering and the practical application of high-tech closely. Students have interested in course teaching， and the quality of teaching has improved significantly.

Key Words： Sensor； Course construction； Teaching materials； Teaching method

《傳感器原理》涉及測控技術(shù)、電子信息、自動(dòng)化、機(jī)械工程等許多領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。現(xiàn)代檢測技術(shù)以傳感器作為核心元件對某些物理量（如：位移、風(fēng)速、壓力、熱、電、磁、等）、化學(xué)量（濃度等）和幾何量（如：長度、角度、表面粗糙度等）進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換的技術(shù)。該課程為涉及傳感（檢測）器工作原理、特性及應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是測控技術(shù)、電子信息、自動(dòng)化、機(jī)械工程等專業(yè)的一門重要專業(yè)技術(shù)課。隨著現(xiàn)代測量、控制和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)越來越受到重視。該課程內(nèi)容包括傳感器的基本原理及有關(guān)信號(hào)測量電路，內(nèi)容豐富，新穎，既有應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)性傳感器，又有正在發(fā)展的物性傳感器和光導(dǎo)纖維傳感器等。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，可以獲得比較全面而系統(tǒng)的傳感器知識(shí)，為以后的工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

目前，《傳感器原理》課程越來受到不同類型大學(xué)相關(guān)專業(yè)的重視，我們?yōu)楸拘！稖y控技術(shù)與儀器》專業(yè)本科生開設(shè)了《傳感器原理》課程，并且作為一門專業(yè)必修課。該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生了解常用傳感器的工作原理、工作特性、信號(hào)調(diào)節(jié)電路以及它們在電量和非電量檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用，掌握傳感器檢測電路的基本設(shè)計(jì)方法、典型光電電路的應(yīng)用，并且能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試基于傳感器的檢測系統(tǒng)，使學(xué)生成為符合社會(huì)需求的應(yīng)用技術(shù)型人才。但是，大多現(xiàn)有教材知識(shí)面涉及過廣，內(nèi)容偏于理論化，和工程實(shí)際聯(lián)系不多，不滿足我校高職本科應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)要求，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。為滿足我校培養(yǎng)要求和學(xué)生特點(diǎn)，我們重新修訂了課程教學(xué)內(nèi)容，不斷完善教學(xué)方案，改進(jìn)教學(xué)方法和手段，教學(xué)效果獲得了明顯的改善。本文重點(diǎn)介紹了該課程的教學(xué)內(nèi)容修訂和教學(xué)過程中的一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，與同行交流。

1 《傳感器原理》教學(xué)內(nèi)容的探索

根據(jù)該課程的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容主要包括各類型傳感器基礎(chǔ)理論、常見物理量檢測技術(shù)及應(yīng)用和工業(yè)檢測技術(shù)新動(dòng)向等三個(gè)方面的內(nèi)容。課堂教學(xué)效果的好壞很大程度上取決于教學(xué)內(nèi)容是否對學(xué)生具有吸引力，有了興趣才能更大程度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性。目前，該課程的教材一般都是綜合類本科大學(xué)的物理類專業(yè)教材，內(nèi)容多、難度大，著重理論內(nèi)容，與實(shí)際聯(lián)系不夠緊密，選用這類教材不適合我校高職本科的特點(diǎn)，選用這樣的教材，課堂教學(xué)效果不理想，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足。鑒于我校高職本科類學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和培養(yǎng)方案，傳感器與檢測技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用型本科專業(yè)教學(xué)貼近產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、貼近就業(yè)的需要， 重新制定了新的教學(xué)計(jì)劃，縮減了傳感器的基礎(chǔ)原理性講述內(nèi)容，重點(diǎn)增加了傳感器與檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、智能制造及虛擬儀器領(lǐng)域中具體應(yīng)用介紹。同時(shí)，從教師成熟的科研成果和學(xué)術(shù)論文中尋找有代表性的課堂教學(xué)案例，例如：把基于工業(yè)CCD傳感器的視覺檢測技術(shù)在工件幾何量閃測、機(jī)器人定位及圖像檢測等內(nèi)容引入課堂教學(xué)，幫助學(xué)生更好地了解當(dāng)前傳感器與檢測技術(shù)在國內(nèi)重要產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展，拓寬他們的就業(yè)思路。

實(shí)際教學(xué)中圍繞上述擬定的教學(xué)內(nèi)容，并適度擴(kuò)展授課內(nèi)容。課堂上將傳感器原理與檢測技術(shù)的基本概念和理論與實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，以實(shí)際案例講解，加深對課程基本內(nèi)容的理解和體會(huì)，或以實(shí)際案例引入課程基本概念和原理，將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用綜合講解的方法讓學(xué)生明白了理論并非空洞的理論。例如：提供豐富的傳感器元件、電子零件和機(jī)械零件，要求學(xué)生以項(xiàng)目組形式搭建能完成指定功能的智能機(jī)器人，獨(dú)立應(yīng)用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鲗?shí)現(xiàn)尋跡、尋光、避障等功能。既提高了學(xué)生的課堂注意力，又鍛煉了的課后自學(xué)能力，也激發(fā)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和學(xué)習(xí)熱情，在實(shí)踐中獲得了良好的教學(xué)效果。

2 《傳感器原理》教學(xué)方法的實(shí)踐

課堂教學(xué)方法是否合理直接影響課堂教學(xué)效果，探索一套合理的教學(xué)方法是本課程建設(shè)內(nèi)容的重要一環(huán)。實(shí)際教學(xué)中采用了基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)和主題研究型的教學(xué)方法，多媒體和板書相結(jié)合，使課堂教學(xué)內(nèi)容更為直觀生動(dòng)，教學(xué)效果良好[1]。

2.1 基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的教學(xué)方法實(shí)踐

基于項(xiàng)目的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生通過項(xiàng)目課題進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，自主地進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性。傳統(tǒng)的傳感器原理類課程教學(xué)方法偏重于理論性介紹，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也側(cè)重于單純驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，例如：應(yīng)變電阻式傳感器、霍爾傳感器、熱電偶等常見傳感器的簡單電路驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，通過這類實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以理解和消化課堂教學(xué)中有關(guān)傳感器的工作原理和特性，但不能培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力及分析和解決工程實(shí)際問題的能力?；陧?xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是根據(jù)教師承擔(dān)的實(shí)際工程項(xiàng)目或課題中部分應(yīng)用設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)際工程或課題項(xiàng)目中部分應(yīng)用設(shè)計(jì)，例如：電阻應(yīng)變壓力傳感器、熱電偶高溫玻璃熔爐溫度測控裝置及激光條碼掃描系統(tǒng)及家居環(huán)境物理量智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等實(shí)際問題。這類與實(shí)際相關(guān)的課題引入不但可配合大綱規(guī)定的課堂理論內(nèi)容教學(xué)，還使《傳感器原理》課程的教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)中的工程實(shí)踐問題緊密結(jié)合，通過課堂教學(xué)和項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)合逐步培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)踐問題的能力，符合高職本科培養(yǎng)應(yīng)用性、知識(shí)性本科畢業(yè)生的要求，經(jīng)過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生具備了一定的工程實(shí)踐能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)條件和要求，可自行確定實(shí)驗(yàn)步驟并在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目擴(kuò)展，例如：熱電阻溫度傳感驗(yàn)中，可以在完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書規(guī)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，通過更換溫度傳感器和改進(jìn)測量方式等來提高測溫精度和測溫范圍，并鼓勵(lì)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出質(zhì)疑。引入上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法將傳統(tǒng)的被動(dòng)做實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)做實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主觀積極性，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解更深刻[2]。

2.2 主題研究型的教學(xué)方法實(shí)踐

主題研究型的教學(xué)方法以教學(xué)大綱規(guī)定的重點(diǎn)章節(jié)或知識(shí)模塊為單元，組織主題研究型的課堂教學(xué)。合理的分配課時(shí)，根據(jù)重要程度可分配一次或更多次課講述一個(gè)主題性內(nèi)容。課堂上只講解主題相關(guān)的基本概念、思想、方法和實(shí)際應(yīng)用問題，學(xué)習(xí)主題所需要的基礎(chǔ)知識(shí)要求學(xué)生課前自己查找學(xué)習(xí)，主題的擴(kuò)展內(nèi)容和容易理解的內(nèi)容少將或者不講，要求學(xué)生課后查閱相關(guān)資料或閱讀教材的指定部分。這種教學(xué)方法提高課堂教學(xué)效率、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，強(qiáng)調(diào)自己學(xué)習(xí)，避免課堂一味的填鴨式教學(xué)。課堂教學(xué)避免“面面俱到”和“滿堂灌輸”等被動(dòng)式教學(xué)方法的弊端。通過課堂提問方式來檢查學(xué)生的課前準(zhǔn)備和課后主題學(xué)習(xí)效果。例如：電阻式應(yīng)變傳感器主題，應(yīng)變電阻測力原理及工作特性內(nèi)容課堂上不再講解，交予學(xué)生課前學(xué)習(xí)，課堂提問檢查學(xué)生對應(yīng)變電阻原理及工作特性的掌握程度，課堂重點(diǎn)放在應(yīng)變電阻的橋式電路設(shè)計(jì)及其在實(shí)際物理量（重力、壓力）的測量應(yīng)用上，其他衍生的物理量測量（如：加速度等）要求學(xué)生課后自行查資料，學(xué)習(xí)了解，下次課安排一定學(xué)時(shí)提問檢查學(xué)生課后是否進(jìn)行了拓展學(xué)習(xí)。

2.3 多媒體輔助教學(xué)方法實(shí)踐

《傳感器原理》課程涉及的圖表比較多，例如：不同類型的傳感器實(shí)物圖片和特性曲線等。傳統(tǒng)的板書教學(xué)不能充分展示相關(guān)器件的效果和特性，采用多媒體課件和板書相結(jié)合的方法，使教學(xué)內(nèi)容更加直觀生動(dòng)。多媒體課件重點(diǎn)體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的主線、重要概念和結(jié)論，課件里的圖片、動(dòng)畫和視頻資料可以加深學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和理解，而基本概念和理論公式的推導(dǎo)以傳統(tǒng)的板書方式講解。例如：應(yīng)變電阻、熱電偶、霍爾傳感器和光電編碼器等器件，精心選擇真實(shí)的器件實(shí)物或由其構(gòu)成的儀表照片給學(xué)生展示，眼見為實(shí)，通過視覺效果加深學(xué)生對器件的認(rèn)識(shí)，同時(shí)多媒體課件要合理地設(shè)計(jì)背景和字體大小、顏色及行距等，突出重點(diǎn)。通過多媒體教學(xué)，學(xué)生覺得課程不再是空洞的理論堆砌，各種類型傳感器的原理及應(yīng)用就在同學(xué)面前展示。實(shí)際教學(xué)中，將多媒體和板書結(jié)合到什么程度是一個(gè)值得探索的問題，多媒體課件一頁的內(nèi)容極其有限，講完一頁翻到第二頁時(shí)，前一頁的內(nèi)容就看不到了，講解第二頁的內(nèi)容時(shí)，學(xué)生上一頁的內(nèi)容只有一個(gè)大概的模糊認(rèn)識(shí)，全部的多媒體教學(xué)不適合本課程的教學(xué)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，講解的內(nèi)容側(cè)重公式推導(dǎo)時(shí)，還是以傳統(tǒng)的板書為主，這樣更利于將連貫的公式推導(dǎo)過程思路展示給學(xué)生。

2.4 課堂互動(dòng)，課堂提問的方法實(shí)踐

課堂教學(xué)中，師生的有機(jī)互動(dòng)能顯著提高課堂教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課堂提問是師生互動(dòng)的良好手段，實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)講解某些內(nèi)容，提問學(xué)生會(huì)踴躍回答，課堂氣氛活躍。而講解學(xué)生沒興趣的內(nèi)容時(shí)，學(xué)生會(huì)低頭玩手機(jī)，課堂氣氛變得沉悶。課后，和學(xué)生交流找出問題所在，學(xué)生對感興趣的內(nèi)容反應(yīng)活躍，因此，對于什么內(nèi)容提問、提問的方式是課堂教學(xué)中值得深入思考的問題。例如：應(yīng)變電阻式傳感器部分，提問電子秤的構(gòu)成原理，學(xué)生大多積極嘗試回答，基于應(yīng)變電阻式傳感器的稱重裝置在生活中已見的很多，學(xué)生也有興趣。而提問光柵傳感器的內(nèi)容時(shí)，平時(shí)生活接觸很少，學(xué)生沒有興趣，幾乎沒人主動(dòng)回答問題。

3 《傳感器原理》教學(xué)效果的提高

通過《傳感器原理》課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的探索與實(shí)踐，重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面提高教學(xué)效果[3]。

（1）多開展教研活動(dòng)，集中教研室集體智慧，完善教材內(nèi)容，探索《傳感器原理》課程的課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)年青的師資力量，提高年青教師的教學(xué)能力。

（2）根據(jù)高職本科的學(xué)生特點(diǎn)，開展教材建設(shè)，運(yùn)用現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)，精心制作多媒體課件，把枯燥的理論內(nèi)容以生動(dòng)的畫面展示給學(xué)生。

（3）采用啟發(fā)式教學(xué)增強(qiáng)課堂互動(dòng)，充分利用短學(xué)期實(shí)踐環(huán)節(jié)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生運(yùn)用光電傳感器件、新方法、新技術(shù)的積極性，努力提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，使學(xué)生受到良好的綜合技能培訓(xùn)，培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才。

（4）構(gòu)建“知識(shí)、能力、素質(zhì)”的新型教學(xué)模式，以提高學(xué)生的就業(yè)能力為重點(diǎn)，對教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法不斷進(jìn)行改革，適應(yīng)快速發(fā)展的時(shí)代要求。

（5）根據(jù)學(xué)生對象、本校測控專業(yè)的實(shí)際情況，引入新型傳感器套件、系統(tǒng)以及技術(shù)到課程內(nèi)容中，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)接觸實(shí)際應(yīng)用。

（6）利用短學(xué)期實(shí)踐環(huán)節(jié)，將學(xué)生分為幾個(gè)項(xiàng)目小組，讓學(xué)生了實(shí)際工程項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)規(guī)范，并讓學(xué)生利用課余時(shí)間到圖書館或通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行項(xiàng)目調(diào)研并代表項(xiàng)目小組給出原理性技術(shù)方案，組織不同項(xiàng)目小組的學(xué)生進(jìn)行方案討論.最后，教師對不同的方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。通過這種方法，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力，使學(xué)生主動(dòng)了解相關(guān)傳感器技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展動(dòng)態(tài)，有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新思維能力，并提高學(xué)生的表達(dá)能力，取得了良好的教學(xué)效果。

4 結(jié)語

通過對《傳感器原理》課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的探索與實(shí)踐，結(jié)合高職本科學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)和時(shí)代需求重新編定了教學(xué)大綱、修訂了理論教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)了基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的傳感器原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。課堂教學(xué)中采用多媒體和板書有機(jī)結(jié)合，引入基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的教學(xué)方法和方案討論式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)了同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，并獲得了良好的教學(xué)效果。實(shí)踐證明符合學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)和滿足時(shí)代要求的教學(xué)內(nèi)容，再配合興趣導(dǎo)向的教學(xué)方法可明顯的提高課堂教學(xué)效果，并可充分鍛煉學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 紀(jì)辛然.應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型背景下傳感器課程改革的研究[J].辦公自動(dòng)化，2017，22（20）：17-18.

[2] 孟翔飛，謝啟，李鑫.《傳感器原理與檢測技術(shù)》課程教學(xué)改革實(shí)踐探索[J].高教學(xué)刊，2016（17）：78.

[3] 陳寶玉，劉正國，馮榮達(dá)，等.關(guān)于《工程光學(xué)》課程教學(xué)的幾點(diǎn)探索與實(shí)踐[J].科技資訊，2011（20）：212-213.