传感技术专业课程实验教学改革与实践

孙红鸽 臧 义 曹 毅

[摘要]针对当前传感器技术实验教学中存在的问题，在教学内容、考核方法等方面提出了优化实验项目分类、规范实验报告要求、量化实验考核标准等具体改进措施。实践证明该措施能有效地激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力，引导学生的创新思维。

[关键词]传感技术；实验教学：改革；创新思维

[中图分类号]G40—057

[文献标识码]A

[论文编号]1009—8097(2009)13—0307—02

引言

高等学校是培养高素质创新人才的基地，如何培养出培养高层次高素质技能型人才以满足社会需要，已经成为当代高校教育的核心问题。实验教学是高等院校教学体系的重要组成部分，是实现素质教育和创新人才培养目标的重要教学环节，相对理论教学，更具有直观性、实践性、综合性、探索性和启发性，对启迪学生的思维，加强学生对理论知识的理解，培养学生掌握科学的实验方法与技能。提高学生综合素质、动手能力与创新能力起着关键性的作用。传感器技术是一门实践性很强的学科，其教学过程中实践教学环节的重要性也就尤为突出。

一传感技术实验教学现状

近年来随着社会发展对人才要求的进一步提高，实验教学工作已越来越引起人们的普遍关注，但是其现状仍不乐观。《传感器技术》作为自动化、测控技术及仪器等专业的一门专业基础课，其实验教学环节仍然存在如下现象：实验教学模式仍是应试教育模式，比如实验教学本身没有完全摆脱以验证理论为主、学生“照着做”的实验模式；长期的应试教育，养成了学生重视理论课学习而轻视实验课学习，学生对实验课是敷衍了事。整个实验过程中学生处在一种被动盲目的状态，学生只动手而很少动脑，缺少参与实验的主动性和积极性。实验教学方法方面，注重程序化训练模式多，发挥学生主动性不够；重知识传授多，培养学生动手操作力不够；注重灌输式教学方法多，采用启发式、研讨式教学方法少。实验教学内容方面，偏重于传统验证性实验，内容单一、陈旧，方式单调枯燥，学生对综合性、设计性实验的兴趣和动手能力没有得到提高；学生的创新心理得不到满足，创造能力得不到培养，个性得不到充分发挥。另外实验仪器设备条件相对比较薄弱，可能也是学生不重视实验课的原因之一。正是此类种种原因使得实验教学没有达到其真正目的，根据我校检测技术实验室现状提出一点个人见解，旨在提高学生的动手能力，培养创新型人才。

二传感技术实验教学改革探讨

1提高学生对实验课重要性的认识

要搞好实验教学和改革，必须要转变理论教学高于实践教学的这种轻视实验教学的传统思想观念。教学效果优秀与否在于教师，而学生的学习效果在很大程度上取决于他们对这门课程的重视程度。通常情况下，学生认为实验课是理论教学的辅助和补充，因此对其不够重视，导致实验做完后只是学会了一些简单的操作和仪器的基本使用方法，而忽略了实验过程中对问题的的分析和解决。所以必须提高学生对实验课的重视程度，变被动学习为主动学习，培养调动学生的积极性，最终实现学生自主创新能力的培养与提高。针对这些问题，我们将实验学时列入计划学时之内，并且体现在教学课表中，使实验教学与理论教学同步，且实验成绩作为该课程成绩的一部分：在采取了这些措施之后，学生对实验课程的重视程度有了明显的提高。

2加强对实验课的考核

学生最关心的就是成绩，因此成绩评定方式对于实验教学十分重要，要充分利用这一特点来设计合理的考核方案，在达到考察目的的同时，使学生通过实验能够深入理解理论知识，进而培养学生的动手、创新能力，为此，我们设计了较为合理的实验成绩评定公式：实验总成绩=纪律成绩(30％)+操作成绩(40％)+报告成绩(30％)。成绩评定的重点在于学生是否理解并灵活应用了所学知识，同时鼓励创新思想和创新实践过程，而不仅仅是实验结果的正确与否。成绩评定重视实验数据的处理过程而不仅仅是实验报告的形式。另外，对于设计性实验，考核公式中的操作成绩以当面验收为考核依据，通过演示和口头介绍展示实验过程及实验结果。虽然在实验指导及考核过程中，指导教师的工作量有所增加，但这种约束体制有利于培养学生的动手及创新能力。

3实验教学内容的改革

为了突出实践教学在培养学生应用意识与工程实践能力方面的作用，达到使学生消化理论、提高能力的目的，对传感技术的实验教学内容进行了一系列改革。

其一，保留一些基础验证性实验，如电阻应变、电涡流特性、光纤传感器特性实验等，使学生通过这些实验，理解传感器的基本原理和特性，消化并吸收理论教学内容。

其二，增加一些综合性实验，包括原理上的综合、方法上的综合以及传感器特性的综合；如利用电阻应变片设计数字电子秤，利用霍尔传感器设计测速电路等：也有方法上的综合，如可以利用多种传感器完成转速、位移、重量等被参数的测量。这类实验基本上都是在现有实验设备基础上能够完成的实验，目的是让学生在实验的过程中理解和吸收理论教学中的原理型知识，并加以简单应用。初学这门课程的学生对于这类实验很感兴趣，甚至由此对该课程产生好奇，极大的激发了学生深入探究传感器技术的欲望。

其三，开设一些简单的设计性实验，利用实验台上的某一部分，与学生自行设计的内容连接，来实现对某一信号的检测。如在直线霍尔式位移传感器实验中，让学生自己设计一个信号转换电路来替代实验台配套的处理模块，并将其测量的实验结果与原来的结果进行比较，分析差异的原因，并在其基础上进行改进。这类实验主要是一些设计量小、费时少、需要另加元件也较少的项目。目的是在加深理解理论教学中转换电路作用的同时，锻炼学生的实际动手与设计能力。

其四，开设综合设计型实验，该类实验项目主要是实验教师根据课程及实验大纲要求，设置情景，提供材料，提出问题，在此基础上，让学生通过分析问题、资料收集、理论验证，最后提出解决问题的方法；使学生进一步认识到传感器在控制过程中的实际作用，使其在解决问题中获取知识、应用知识，以培养其创新精神、提高其综合素质和实践能力。例如，针对目前家用天然气设备增多的同时，天然气安全隐患也随之增长的现象，让学生利用传感器设计一个简单的天然气安全报警器，要求实现的功能是检测空气中甲烷(CH₄)浓度的含量(天然气主要成分是CH₄，浓度介于4～16％时会发生爆炸)，当超出安全限时可以实现声光报警：设计中所必需的元器件由实验室提供。对于这类实验项目，需要学生自己查找资料设计天然气安全报警器的检测电路，并通过实验进行验证。在此实验过程中学生不仅领会了传感器的作用，还了解了传感器在生活中的应用，更重要的是锻炼了学生的动手和实践能力。再比如可以让学生自己制作一些小产品模型，如自动避障小车、恒温控制仪、湿度检测仪等与生活息息相关的各种小仪器，让学生在做实验的同时，也真正的体

会到传感技术在生活中的无处不在。通过一届学生的试验我们发现学生对这类实验项目的兴趣非常高，而且有很多其他班级、年级的同学都期待能够早日步入检测技术实验室，来体验生活中的传感技术。因为实验学时所限。该类实验只局限在一些较简单的设计项目上，起到抛砖引玉的作用。

其五，研究型实验。研究型实验的目的是培养学生独立分析问题、解决问题的能力。对于该类实验，实验室提供进行开发的各种仪器设备，如计算机、示波器、仿真器、开发板、传感器等，学生自拟题目，自由组队，分工合作。在实验进行之前要求学生进行方案论证、可行性分析以及设计‘结果预期，由主要指导教师对报告进行审核，通过后学生方可进入实验阶段，在实验过程中指导老师及实验室老师应给予必要的技术指导。实验结束后由主要完成人并提交实验报告及相关研究论文，并进行汇报。该类实验项目设为全校公开实验项目，或定位为面向全校开放检测技术实验室。目前此项工作正在运行并计划长期坚持下去，我们期待它的成功，并坚信一定能培养出具有更强竞争力的人才。

4实验教学方法的改革

实验课是验证理论、应用理论以及锻炼学生动手能力的重要环节。在实验指导的方法上，应改变传统的灌入式实验教学方法，采用多种方式同步进行。例如：启发式教学方法，以问题为中心，让学生发现并提出问题，或教师提出问题，或师生共同提出问题，在此基础上，通过分析、资料证明、理论验证，提出解决问题的方法，让学生在问题的提出与解决中获取知识、应用知识，培养创新精神和实践能力：实验探讨教学模式，主要是教师和学生共同设置实验目的，讨论实验要求，分析实验对象、条件，预测实验结果，让学生手、眼、脑并用，广泛参与实验操作，动手实验，观察实验，记载实验，分析实验等。对于实验指导方法要因人而异。有时还要具体问题具体分析。

如今多媒体教学和网络教学已经成为现代教学的发展主流，利用图文并茂、生动形象的多媒体教学，可以激发学生的积极性与创造性、变被动为主动学习。网络教学可以实现资源共享，而且可以不只是单一的学生或者老师搜集信息，很多学生和老师可以共同收集信息，很多人都可以参与进来，把一个在学校里的平台，拿到了全世界，同时又可以随时享用别人的成果。将多媒体和网络教学引入到实验教学环节，丰富了教学内容，拓展了教学情景，推进了实验教学的信息化，构建起了自主学习的新型教学模式。同时使用多媒体实验教学可以降低实验消耗，提高教学效率。当然这就要求教师制作出高水平的多媒体课件，不仅要集中各项教学信息，而且要题材新颖、方式独特，互动性好，能够直接用于课堂教学及网络教学。此外，设计并开发基于网络的虚拟传感器实验室也是我们实验室建设和实验教学改革的又一发展方向。

三总结

传感技术实验课教学改革涉及面广、环节多，是一个比较复杂的问题。在此只是在提出一点见解，目的是让实验教学在教学中能够更好的发挥作用，通过实验教学环节让学生的实验能力得到充分的训练和提高，更重要的是激发学生的主观能动性和创造性，变被动式接受为主动性探索，让学生真正的能够感受到学以致用，最终实现人才培养由“继承型”向“创新型”的根本转变。