戴 華，明志新，龐 璐

（湖北水利水電職業(yè)技術學院機電工程系，湖北武漢430070）

0 引言

傳感器系統(tǒng)處于信息采集的最前端，具有信息感知與獲取、檢測的能力，是檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的基礎與根本，被喻為“機器的五官”[1]。近些年來，傳感器系統(tǒng)的應用范圍十分廣闊，主要應用在機器人產品設備，工業(yè)制造設備、電子與特種等設備[2]。傳感器系統(tǒng)對于所有專業(yè)而言，都是密不可分的、必不可缺的，為此，我系開設了“傳感器與檢測技術”這門專業(yè)主干課程。

現(xiàn)代素質教育的基本特征與目標是要全面提高學生的基本素質，尊重學生的主體精神，開發(fā)學生的智慧潛能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，形成學生的健全人格[3]。高等教育要進一步轉變教育理念，深化教育改革，努力培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高級專門人才。而建立和發(fā)展現(xiàn)代化教學方法與手段是培養(yǎng)具有基礎牢、知識廣、能力強、素質高的創(chuàng)新精神人才不可缺的重要組成部分[4]。

1 傳感器課程教學手段與方法的現(xiàn)狀及其原因

近幾年來，各種高新技術與檢測技術飛速革新，新型材料與微電子等技術的快速發(fā)展，各類傳感器研究新成果不斷涌現(xiàn)，而在傳感器相關教材的內容上，沒有及時跟進新技術而顯得陳舊[5]；在教學內容上，偏重于講解各類傳感器原理與測量檢測技術電路，內容深而難以理解；在教學手段上，一直沿用板書教學的基礎水平的傳統(tǒng)的教學手段，或者僅使用PPT演示教學[6]；在教學方法上，主要采用向單向注入式的“填鴨式”與“滿堂灌”的課堂講解為主的教學方法。

這種使用陳舊的教材內容，講解枯燥的教學內容，運用落后的教學手段，沿用單一的教學方法，使得傳感器相關課程教師的教學效率低，學生的學習效果差，遠遠不能滿足傳感器專業(yè)人才在新型技術高速發(fā)展和社會經(jīng)濟發(fā)展中的需要。

造成以上的種種現(xiàn)象的主要原因，一方面是學校對教學相關方面的資金投入力度不大，使得教師的教學手段仍然被傳統(tǒng)的教學手段所主導[7]，另一方面，在面對日新月異的教學現(xiàn)代化改革浪潮和不斷涌現(xiàn)的新型技術時，不少教師對出現(xiàn)的新技術不敏感，表現(xiàn)迷惘與困惑，不敢主動打破陳規(guī)，不敢主動學習新知識、新技術，導致新型理論知識儲備不足，加上學校缺乏開設實踐課的條件和課本內容脫離生產實際，也是造成傳感器課程教學手段和方法改革步履維艱的原因。

在人類的知識以幾何級速度不斷增加的現(xiàn)代技術迅速發(fā)展的社會大環(huán)境下，這將必定會促進人們不斷的更新他們的知識，以滿足現(xiàn)代社會生活的需要，才能跟得上現(xiàn)代科學技術發(fā)展的步伐[8]。由此可見，培養(yǎng)學生的學習能力是全社會的需要，也是現(xiàn)代教育教學的特點之一，因此，采用先進的教學手段與方法是教學變革的大勢所趨。

2 現(xiàn)代化教學手段與方法在傳感器教學過程中的運用

（1）教學方法的創(chuàng)新

1）項目案例教學法，把項目案例引人課堂教學，進行項目教學和案例教學。

項目案例教學法就是讓學生將所學的理論知識，直接地應用到實際工作項目中去[9]。這樣，極大地調動了學生學習知識的積極性，提高了學生的思考能力，增強了學生的決策能力。

在設計“教學加工兩用型微型數(shù)控銑床”時，如何利用傳感器控制數(shù)控銑床X、Y、Z軸運動極限，把這一工程實際應用與講述不同種類傳感器原理案例相結合，讓學生一邊學習各類傳感器原理知識，一邊思考如何利不同種類的傳感器來限制數(shù)控銑床X、Y、Z軸的運動，一邊動手驗證自己的學習效果。教師根據(jù)實際項目中出現(xiàn)的不同問題，及時調整實驗課的內容，讓學生邊學、邊思考、邊動手做，很好的改變了以往的傳感器實驗中以驗證性試驗為主的教學模式，不僅能提高學生的思考和動手能力，還大大提高了學生的學習興趣。

2）研究性教學法，在設計性實驗和綜合性實驗過程中可以引導學生參與研究工作，指導學生開展一些傳感器相關的實踐項目，進行研究性教學法[10]。

設計性實驗和綜合性實驗，同樣可以應用到設計“教學加工兩用型微型數(shù)控銑床”項目中，開發(fā)不同類型的傳感器來控制數(shù)控銑床X、Y、Z軸運動極限，例如，電感式傳感器、光電式傳感器等等。

通過這些在“教學加工兩用型微型數(shù)控銑床”項目中的設計實驗的研究性教學法，很大程度上調動了學生的學習主動能動性。實驗中只給出控制數(shù)控銑床X、Y、Z軸運動極限這一設計目標要求，其他的內容學生根據(jù)所學知識獨立完成，加強了學生對工程項目的認知能力和設計能力，同時也為學生提供了更為廣闊的空間來發(fā)揮自己的潛能。

3）自學與討論式聯(lián)動教學方法。自學與討論式聯(lián)動教學方法是先由教師發(fā)布學習的內容與目標，并提出相關內容的重難點，再由學生根據(jù)發(fā)布的內容，自主學習，并對學習內容進行討論與質疑，最后由教師對學生自主學習提出的問題進行講評和總結，檢查學生的學習效果，從而使學生獲得相關的知識[11]。

在講解工業(yè)機器人、電梯等設備上所用新型傳感器技術時，學生要根據(jù)教師所發(fā)布的新型傳感器的功能，自己收集相關資料，并在課堂上自己進行歸納和講解。然后將自己整理的理論知識到工業(yè)機器人實訓室和電梯館去驗證。整個教學過程中，教師負責對學生的學習情況進行監(jiān)督并提供指導意見，在整個過程中，學生要學習如何發(fā)現(xiàn)問題，學習如何解決問題。理論知識與實驗相結合，一方面極大地提高了學生的學習興趣與課堂參與程度，對傳感器了有更加實際性的了解，另一方面也提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和動手能力。

（2）教學手段的改進

1）利用多媒體輔助教學。信息技術的快速發(fā)展，也為教育提供了多種多樣的教學手段，運用多媒體課件如PPT演示、傳感器應用視頻的播放、現(xiàn)場實物模擬教學和教師與學生互動教學等輔助教學手段與傳統(tǒng)教授方式相結合[12]。

教師每學期查閱參照不同版本的教材以增加教學的信息量，關注最新的傳感器相關技術信息，及時更新教學內容，在開闊了教師和學生們的知識面的同時，也很好地避免了照本宣科的單調理論教學，使用大量不同的教學軟件和多媒體素材以及最新的傳感器相關技術信息，編寫內容豐富多樣、趣味橫生的課件和教案。

利用圖像、動畫、影片等輔助教學手段展示傳感器原理、運行、變化過程和理論模型等，更加清楚明了、形象生動的闡明和演示各種傳感器的結構，很好地調動了學生學習的積極性，活躍了課堂氣氛。

2）引入“虛擬現(xiàn)實”教學方式?！疤摂M現(xiàn)實”教學方式就是在課堂上利用計算機技術模擬處理現(xiàn)實問題的一種教學方式[14]。

在講解新型傳感器技術在電梯設備中的應用時，傳統(tǒng)的傳感器課程教學，學生只能接觸到有限的書本知識，無法直接、全面地了解現(xiàn)場的學習內容，限制了學習的效果性和目的性。而通過引入“虛擬現(xiàn)實”教學方式，讓學生帶上VR裝備，身臨其境模擬對各類電梯傳感器進行安裝和調試，使學生掌握傳感器在電梯上的應用。還可以讓學生“進入”電梯轎頂，直觀的感受傳感器在電梯運行時的工作情況，給學生以真實性和交互性，可以為學生逼真展示出電梯上各種傳感器模型。并且可以通放大設備，讓學生“進入”各類傳感器內部，更好的了解傳感器的結構、性能、原理和參數(shù)等等。這種“虛擬現(xiàn)實”教學方式，讓學生直觀地體驗所學的傳感器相關知識在現(xiàn)實設備中的應用，驗證了所學知識，極大地提高了學生的學習積極性和學習積極性。如圖1所示，為電梯安裝傳感器VR片段截圖。

圖1 電梯安裝傳感器VR片段截圖

3）開發(fā)網(wǎng)絡教學。運用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡技術手段，開發(fā)建立網(wǎng)絡教學平臺，將其融入教學過程中，制作與教材相配合的“網(wǎng)絡作業(yè)與練習”，能夠很好的培養(yǎng)學生的思維判斷和接收新知識的能力[15]。運用網(wǎng)絡教學平臺的功能，設定學習關卡，指定學生主動學習網(wǎng)上的最新傳感器技術信息，并對學生網(wǎng)上學習情況進行測評，從而很好的彌補了課程教材不能及時更新的不足。通過網(wǎng)絡教學平臺的互動功能，實現(xiàn)教師與學生之間，學生與學生之間的實時互動、專題問題討論與解答，從而實現(xiàn)了知識獲取的最大效益。如圖2所示，為學習網(wǎng)絡教學平臺。

圖2 學習網(wǎng)絡教學平臺

3 結束語

在現(xiàn)實的傳感器課程教學中，許多的教學手段和方法還是沿用以往的傳統(tǒng)教學方式，比較陳舊，學生在課堂上絕大多數(shù)是被動的接收知識、記憶知識，難得有機會積極主動的參與，這在很大程度上束縛了學生的學習思維方式和創(chuàng)新精神。在知識經(jīng)濟的爆炸式發(fā)展需要有創(chuàng)新能力的人才的今天，這種傳統(tǒng)的課堂教學方式，已經(jīng)不利于人才創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。因此，有必要改進現(xiàn)有的教學手段與方法，以適應新形勢下知識經(jīng)濟對發(fā)展教育的需要。