传感器与检测技术课程教学探讨

秦 岭

武汉工业学院 湖北武汉 430022

传感器与检测技术课程教学探讨

秦 岭

武汉工业学院 湖北武汉 430022

随着科学技术的发展和教学改革的不断深入，传感器与检测技术教学模式和课程内容体系已经很难适应高等教育发展的要求，因此本文从传感器与检测技术课程教学的实际情况出发，对教学内容体系的优化以及教学方法的改革进行了探索和研究，并取得了良好的教学效果。

传感器与检测技术；课程内容；教学方法；实践教学；评价体系

传感器与检测技术课程是自动化、电气工程及其自动化以及电子信息等专业学生的一门实践性非常强的专业基础课。本课程是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用性技术学科，课程内容众多且离散，知识密集且复杂，加之理论学时较少，从而导致学生主动学习的积极性较差，教学效果不甚理想。因此，基于学校关于创新型应用人才的培养目标要求，结合本课程的教学特点，对课程教学与实践进行了全方位的探索和研究，并取得了良好的教学效果。

一、优化课程体系内容

目前，我校传感器与检测技术课程的主要参考教材严重滞后于快速发展的科学技术：有的教材侧重于通过数学分析讲解检测原理和信息处理，然而对于相应的传感器的结构和运用却介绍较少，从而缺少感性认识，导致学习枯燥，不利于学生对实际检测系统的组建能力和工作分析能力的培养；有的教材以基本传感器工作原理分类编排章节，内容重复不够精炼，而且没有涉及新型传感器和新型检测技术的理论知识及其应用，不利于学生拓宽知识面，不符合宽口径人才培养模式。因此，为了能反映科学技术的发展，适应社会对检测技术人才的要求，有必要对传感器与检测技术课程内容进行优化和整合。经过调整，本课程教学内容主要分为3个模块，其内容层次清晰，重点突出，并且有机的结合在一起，形成了一个完整的体系。

1.传统传感器模块，包括典型传感器的工作原理、特性分析和测量电路及其信息处理。在实际的教学过程中，夯实基础理论的教育和基本技能的培养，以掌握理论，强调应用为教学重点，不再重复讲解各种传感器的工作原理及其内部结构，而是选择典型传感器，重点讲述其检测原理和特点，而后展开自主类比学习和课堂讨论，达到掌握和理解其它同类传感器的检测原理和特点。同时也适当的增加一定的数学分析推导，以增强学生的拓展能力。例如，对于压电传感器的测量电路，可以结合电子技术，从数学的角度定性分析压电传感器采用不同的等效形式时其测量电路的工作原理及其优劣，这样可以清晰学生的学习思路，从而使学生能根据不同的工作条件和测量要求选择不同的测量电路。

2.新型传感器模块，包括数字化传感器、固态图像传感器、典型的导航系统简介等内容。为了培养学生对实际工程测试的方案设计和创新思维能力，在课堂教学过程中，要注重各个模块知识点之间的交叉与比较。新型传感器模块较之传统传感器模块，理论深度和难度进一步增加，因此，这部分内容的讲授旨在学生了解新型传感器在各个领域中的典型应用以及传感器技术的最新发展和应用进展，从而丰富学生的知识面，为将来进一步的发展打下基础。

3.检测技术模块，包括检测技术的基础知识，智能检测技术和多传感器的信息融合技术等内容。为了突出现代传感器向集成化、网络化和智能化的方向发展，结合传感器的工作原理和特性分析，从测量精度、抗干扰能力和故障容错能力等多个角度将传统检测技术和现代检测技术相比较，从而拓宽学生的视野，有助于学生创新能力和科学研究能力的培养。

二、更新课程教学方法

1.互动式教学

传统的“以教师为中心”的教学模式很容易打击学生的主动学习性，抑制了创新型应用人才的成长，所以教师在课程教学中要转变角色，努力提升学生学习的主体地位，充分采用课堂讲授、课堂讨论和自主学习的教学模式。例如，在压力类传感器的课堂教学过程中，首先以典型的“压电传感器”为例，讲解其测量原理和特点，重点突出其能量转换过程，然后指出测量压力信号还有其它传感器，但是这些传感器是将压力信号转换成什么信号？它们各有什么特点？适合于什么场所？怎么样根据工作要求进行选择传感器？在学生利用课余时间自主学习后，在课堂上分成若干小组进行讨论，最后提交相应的工作报告。这样在教师的引导下充分发挥了学生的主观能动性，提高了学生的学习积极性，使课堂教学活跃起来，从而取得良好的教学效果。

2.启发式教学

在教学过程中，教师以问题为导向，采用启发式教学方法，即在每次课程开始时，结合本次课程的教学目标、教学重点和难点，联系工程实际，把教学内容设计成一个或多个具体的问题，同时要因势利导，引导学生探究怎样解决这些问题，最后是为什么采用这种方法以及如何才能掌握好这一技术方法，这一系列问题有利于学生开动大脑、启迪思维，从而掌握本次课程目的及方法。

3.立体式教学

培养学生的学习兴趣是教师取得良好教学效果的重要条件之一，但在实际的工作中，学生会因为理论知识的难度化和抽象化以及学习过程的不连续而失去兴趣。因此，基于现代教育技术，采用黑板、多媒体课件与网络学习相结合的立体化教学体系。教学课件以教材内容为基础，引入动画、图片、视频等多媒体素材，增加多种有助于讲解理论和工程实际的表现手段。此外，教师还可利用网络进行辅助教学，学生可以根据自身的需求和能力利用课程网站进行自学、预习、复习、答疑、自测等。已建立的教学网站内容包括：教学和实验教学大纲、实验教学内容、部分网络实验、电子课件、网上教学环境、网上课程介绍、相关参考文献和资料，供学生上网浏览，从而为学生自主学习和个性化教学提供保障。

三、强化实践教学环节

传感器与检测技术是一门应用技术学科，具有很强的实践性，因此本课程实践教学环节建设的主导思想如下：第一，减少验证性实验，增加设计性、综合性实验，培养创新型人才。第二，增加学生自主设计实验部分，开设课程设计部分，给学生一个展示自己能力的空间和舞台。第三，开放实验室，建立培养学生学习的长效机制，学生学完课程后仍然可以充分利用实验室的平台，独立从事科学研究，增强学生勇于攀登科学高峰的意识。第四，引入虚拟测量仪器，开阔学生知识面，提高实验教学质量。第五，利用网络资源进行辅助教学，学生可以在进行实验前了解本课程的实验教学环境、实验教学大纲、所开设的实验项目、基本仪器使用说明等，为实验作好准备，同时也提供一个相互交流的平台。

目前，我校传感器与检测技术课程实验教学内容主要分为：基础性实验、设计性实验和综合性实验三个层次。其中基础性实验以验证性实验为主，依附于课堂理论教学，侧重于加强学生对基本传感器元件的工作原理和性能的理解，从而掌握基本的实验技能和实验方法；设计性实验主要面向工程实际应用的设计和研究，培养学生能有效运用所学的知识进行简单的检测系统的设计与应用；综合性实验着重于培养学生的分析和处理实际问题的能力，即以电子技术和自动控制原理等课程为理论基础，基于单片机技术和传感器技术，由学生通过查阅文献资料自主设计具有一定功能的自动控制系统，包括信号的检测、信号处理及转换、信号显示、信号控制等。实验教学项目内容层次分明，目的明确，由简入难，循序渐进。学生必须完成规定的基础性实验项目，再根据自身的情况，选择设计性实验项目，自主选择实验时间进行实验，并提交实验报告。此外，由于实验地点和实验资金的限制，综合性实验主要采取课程设计模式进行。

在实验过程中，还开展了相似比较教学和故障分析教学。针对同一被检测量，当采用不同的测量传感器时，由于它们的结构不同，工作原理不同，因而测量的方法也不同，测量精度也有所不同。通过比较和分析测量数据误差的产生及其解决方法，从而达到对整个理论知识体系的融会贯通。同时，对于实验中出现的线路或仪器故障，鼓励学生自己动手分析故障原因并加以排除，并基于此，对生产、生活实际中可能出现的各种检测故障进行分析，这样可以帮助学生消化和理解理论知识，引导学生认识和积累专业事实，激发学生学习和思考的兴趣。

四、改革教学评价体系

传感器与检测技术课程的教学目标是在掌握基本检测技术理论知识的基础上，注重对学生基本技能的培养和训练，提高学生创新意识和科研能力，因此必须要有较为完备的综合评价考核体系。学生的成绩不能以一次考试的成绩而定，而要贯穿于整个教学过程，即在完成每一模块课程内容的讲授后，进行相应的考试，并把每次成绩进行加权平均后以阶段成绩的形式作为最后总分成绩的一部分。这样不仅可以检验学生对基础理论知识的实时掌握情况，而且还避免了学生平时不努力学习，到期末考试前才临时突击学习的情况发生。基于此，本课程采用多元化考核方法，主要以平时成绩(10%)、实验成绩(30%)、阶段成绩(30%)、笔试成绩(30%)等作为课程的最终考核成绩，其中平时成绩包括学生的出勤率、课堂问答以及作业情况3个方面的考核，实验成绩从实验预习报告、实验操作、现场问答和实验报告的质量4个方面进行考核，笔试成绩则注重于考核学生对基础理论知识的综合运用。此外，为了能衡量学生在平时体现的创新性思维，例如针对在实验教学中能对实验中出现的仪器故障进行分析和解决；在课堂讨论教学中能提出自己的分析思路和见解等情况，可以考虑给予一定的创新加分，具体原则是在成绩总分不超过100分的情况下最多加10分。只有采取系统的、严格的考核办法，才能使学生真正重视课程教学环节，才能提高学生勤于思考、勇于探索的能力。

五、结束语

总之，教师在实际教学过程中，要重视理论联系实际，并且通过指导学生自主开展各种实践活动，促使学生把动手与动脑结合起来，独立思考，学会学习、学会动手、学会分析问题和解决问题。虽然目前教学改革工作取得了一定的成绩，但所做的只是改革的初步，今后还要继续努力，不断的调整教学内容，改革教学方法，加大立体化教学体系的建设，争取使整个课程教学水平更上一个新的台阶。

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Exploration on the information of course teaching in sensor and detection technology

Qin Ling
Wuhan polytechnic university, Wuhan, 30022, China

With the development of science and technology and the teaching reform deepening, the traditional teaching model and course content of “Sensor and Detection Technology" is difficult to adapt to the requirements of the development of higher education. So from the actual conditions of “Sensor and Detection Technology", exploration and research, for the optimization of teaching content and the reform of teaching method, are carried out in the article, and achieved a good teaching result.

sensor and detection technology；course content；teaching method；practical teaching；evaluation system

book=88,ebook=506

2010-01-19

秦岭，硕士，讲师。