唐琳 陳超 陳勇

摘? 要 傳感器與檢測技術(shù)實驗是為了讓學生理論融于實踐，傳統(tǒng)的實驗使用實驗箱進行實驗，可能會讓學生對傳感器與檢測技術(shù)的學習只是一知半解。通過實驗課程改革，讓學生透徹了解傳感器與檢測技術(shù)。

關(guān)鍵詞 傳感器與檢測技術(shù)；實驗箱；光電式傳感器實驗

中圖分類號：G642.423? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）14-0117-03

0? 引言

傳感器與檢測技術(shù)課程是電子信息工程、機械設(shè)計制造及其自動化等相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)核心課。本課程通過對常用的各類傳感器的基本原理、測量電路和應(yīng)用特點等進行介紹和分析，培養(yǎng)學生具備對各類常用傳感器的選型和應(yīng)用能力[1]，開設(shè)的實驗主要包括電阻式、電感式、電磁式、熱電偶式、壓電式、光電式傳感器實驗。本文以光電式傳感器實驗為例，開展傳感器與檢測技術(shù)實驗課程改革探索。

1? 傳統(tǒng)的教學模式

1.1? 實驗設(shè)備的集成化

傳感器實驗室的設(shè)備都是以實驗箱的形式呈現(xiàn)給學生的，如圖1所示，在實驗過程中無法觀察到內(nèi)部的電路，做完實驗后不能分辨出傳感器器件，對于傳感器的認識只能是從書本或圖片上獲得。每個實驗箱又包含幾個功能實驗模塊，但是功能模塊只有一個整體的講解，或者是用某個圖標表示，學生使用過程中較難理解。在實驗過程中，若實驗箱上某個元器件已損壞，導致實驗結(jié)果錯誤，由于實驗箱是封閉的，無法逐一檢測實驗電路，就無法判斷到底是傳感器的損壞，還是某一個電子元器件損壞，或者是控制臺的損壞。即使能明確地判斷出某一個電子元器件已損壞，由于實驗箱是封閉的，也無法更換該元器件。

1.2? 接線孔少，連線多，接線亂

在實驗過程中，由于實驗板只留下少許的接線孔，學生只能按照實驗指導書的步驟和連線才能完成該實驗，對實驗指導書的依賴性強。由于實驗電路已經(jīng)確定，就只能按照實驗指導書的要求連線，才能確保完成該實驗。有時實驗箱上的連線孔需要同時連接很多條線，這時會使實驗箱的連線雜亂，不方便檢查，學生常常出現(xiàn)漏接、多接、錯接的現(xiàn)象。

1.3? 驗證性實驗為主

實驗內(nèi)容都是基于傳感器的基本特性原理，學生對于傳感器在實際生產(chǎn)上的應(yīng)用能力差。如光電式傳感器，光電實驗模塊用來驗證光敏電阻阻值隨光照強度的變化。學生在做實驗過程中必須先把實驗箱上的電路理解透徹，才能正確地做出實驗。同樣以光電實驗模塊為例，實驗箱只給出連線孔和部分電路，學生不知道內(nèi)部總的電路圖，雖然有實驗指導書，但是很難理解整個實驗的原理。

2? 實驗教學改革

實驗教學改革后不再基于實驗模塊箱，而是將實驗的元器件（光電元件、電子元件等）分發(fā)個學生，學生自己設(shè)計實驗電路，并將元器件焊接在電路板上，完成相應(yīng)的實驗任務(wù)。

2.1? 基礎(chǔ)性能實驗

基礎(chǔ)性能實驗的目的就是讓學生知道本傳感器的基本性能。光電式傳感器的基本性能實驗選用的元器件是光敏電阻，根據(jù)光敏電阻的原理，驗證光敏電阻的性能。

學生自己搭建實驗電路，自己焊接連線，并且每個組拿到的光敏電阻型號不同。該電路由發(fā)光元件和光電元件構(gòu)成，發(fā)光元件為發(fā)光二極管，光電元件為光敏電阻，二極管的亮度的控制可以由恒流源實現(xiàn)，也可以自己設(shè)計控制電路[2]。學生設(shè)計電路時可以參考圖2。

2.2? 綜合應(yīng)用性實驗

利用光敏電阻設(shè)計一個路燈，在白天有光照時，路燈熄滅；在夜晚無光照時，路燈亮。由于基礎(chǔ)性能實驗中每組學生驗證的光敏電阻阻值不同，因此，在綜合應(yīng)用型實驗中，每個組在設(shè)計電路的時候，電路中選擇的其他電子元器件也會不同，需要學生自己去計算、設(shè)計。學生設(shè)計電路時可以參考圖3。

2.3? 綜合設(shè)計性實驗

綜合設(shè)計性實驗選用的光電元件是光敏二極管，利用光敏二極管的特性設(shè)計一個非接觸式門鈴，當有人“按”門鈴的時候，門鈴響并帶提示燈光；無人“按”門鈴的時候，門鈴靜音，且提示燈熄滅。

本實驗給學生提供了一些基本電子元器件和紅外對二極管，學生根據(jù)已有的元器件設(shè)計電路并完成實驗任務(wù)。學生設(shè)計電路時可以參考圖4。

3? 改革后教學效果

針對傳統(tǒng)的實驗教學問題，進行相應(yīng)改革并實施，學生實物展示如圖5所示，實施效果如下。

3.1? 加深了學生對傳感器的認識

學生通過實際操作，對傳感器的原理、性能、應(yīng)用等方面有了更深刻的認識。如在光敏電阻基礎(chǔ)性能實驗中認識了光敏電阻，通過控制通過發(fā)光二極管的電流來控制其亮度，其亮度又影響光敏電阻的阻值，控制電流的變化引起光敏電阻的阻值變化，而實驗電路設(shè)計成光電耦合器的電路模式，讓學生直觀地認識電生產(chǎn)光、光影響電的這一變化過程可以通過空氣作為媒介，拓展知識面。

3.2? 增強了學生的設(shè)計能力

綜合應(yīng)用性實驗是一個光敏電阻的基本應(yīng)用，雖然這個設(shè)計很簡單，但是和生活中的例子相結(jié)合，提高了學生的興趣。綜合設(shè)計性實驗就是一個跨學科的實驗，需要學生利用已有的元器件來搭建電路，滿足設(shè)計要求。非接觸式門鈴這個實驗不僅僅要求學生掌握光敏二極管的原理和應(yīng)用電路，還需要做整體設(shè)計、其他元器件的選型，這樣就會涉及電工電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)等學科的內(nèi)容，實現(xiàn)多學科的融合。

3.3? 增強了學生的動手能力

基礎(chǔ)性能實驗、綜合應(yīng)用性實驗、綜合設(shè)計性實驗都需要學生自己焊接電路板，不僅能讓學生認識各種元器件，還能讓學生學會排查問題。在進行設(shè)計電路的理論教學時，很多學生覺得原理非常簡單，但在實際操作過程中會出現(xiàn)各種各樣的問題。如在焊接過程中會出現(xiàn)漏焊、虛焊、多焊、錯焊等情況，但是電路板不像實驗設(shè)備是封閉在箱子里的，這個時候?qū)W生就可以使用萬用表來檢查電路中的一些問題，在這個過程中對電工電子技術(shù)的相關(guān)知識認識得更深。在檢查電路的過程中，學生也可以及時發(fā)現(xiàn)元器件是否損壞，并能夠及時更換。

3.4? 提高了學生的自我學習能力

在實驗電路板焊接的過程中，一些元器件的規(guī)格書需要學生自己動手查閱，不再是按照實驗指導的要求，將相對應(yīng)的線連接起來就能完成實驗。如運算放大器，很多學生都是第一次接觸和使用該實物，就需要自己去查閱它的規(guī)格書，要弄清楚它的用法以及每個引腳的作用，再與設(shè)計的電路相對應(yīng)，找出需要使用的引腳。

4? 結(jié)論

經(jīng)過實踐，傳感器與檢測技術(shù)實驗課程教學改革效果非常明顯：通過實驗內(nèi)容的調(diào)整，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識；改變了教學方式，提高了學生的自我學習能力；通過項目設(shè)計，提高了學生的設(shè)計能力[3]；通過增加實踐環(huán)節(jié)，提高了學生的動手能力，增強了學生的積極性，拓寬了學生的知識面。

參考文獻

[1]朱紅霞.傳感器實驗課程教學創(chuàng)新性改革初探[J].科技風，2019（13）：8，12.

[2]張建忠.傳感器與檢測技術(shù)[M].北京：北京郵電大學出版社，2019：26-27.

[3]張錚，吳瓊水.《傳感器原理》實驗課程教學改革探討[J].長江大學學報（自科版），2011（7）：127-128，281.