信息技术与“传感器与自动检测技术”课程整合

陈鸿雁

（重庆理工大学电子信息与自动化学院，重庆 400054）

信息技术与“传感器与自动检测技术”课程整合

陈鸿雁

（重庆理工大学电子信息与自动化学院，重庆 400054）

根据重庆理工大学“传感器与自动检测技术”课程建设的教学实践，在论述信息技术与改课程整合必要性的基础上，提出了信息技术在该课程教学中的整合举措。

信息技术；课程建设；课程整合

信息技术的飞速发展和广泛应用，对教育产生了深刻影响。高校教学正经历着前所未有的深刻变化，以信息技术带动高等教育改革已成为当今国际高等教育发展的共同趋势。如何更好、更有利地实施教学，培养出具有创新精神和创新能力的人才，信息技术与课程整合为解决该问题提供了有效的途径。本文在论述了“传感器与自动检测技术”课程的特点和目前教学现状的基础上，探讨了信息技术与高校“传感器与自动检测技术”课程进行整合的实践问题，在教材选择、课程讲授、实验设计等方面作了一些有益的探索和实践，取得了良好的教学效果。

一、信息技术与“传感器与自动检测技术”课程整合的必要性

“传感器与自动检测技术”课程自20世纪80年代末陆续出现在工科各专业的本科生教育的教学计划中，并逐步成为工科专业的主干课程之一。迄今为止，全国约百多所高等工科院校包括冶金、纺织，矿业、船舶、航空、汽车.建筑、仪器仪表等机械工程类专业都相继开设了有关的测试技术课程，本科、专科、电大、夜大、函大等都几乎把它作为主干课列入了教学计划，不少院校还开设了硕士生的测试技术学位课。该课程是在精密加工技术、新材料技术、自动控制技术、信息技术以及计算机技术学科发展基础上建立起来的一门理论与实践相结合的课程，讲述了传感器与自动检测系统的基本概念、传感器的变换原理，各种物理量的动态测试与实验设计，数据分析，在建立工程概念、培养解决问题能力方面起着奠基石的作用，对学生的未来发展具有重要作用。该课程的特点是理论性强、概念抽象、分析方法多；与数学联系紧密；工程实践性强。该课程在教学中，普遍存在着“教师难教、学生难学”的状况，主要表现如下：（1）内容多，课堂信息量大，学生对教学内容难以及时进行有效的消化，使教学效果受到影响。（2）“传递—接受”的传统教学模式已经根深蒂固，集体教学的教学组织形式被广泛接受。如多年来的传统教学使学生养成被动接受知识的习惯，主动参与意识较差，不能激发学生学习兴趣。多年以来，“以教师为中心，以课堂为中心，以教材为中心”的教学观念已经形成，在教学过程很少有同学主动参与讨论。（3）在理论教学中普遍采用黑板的单一教学方式，使得学生只能依靠做习题来巩固和理解所学知识，而大量应用性较强的内容学生则不能实际动手设计、调试和分析，严重影响和制约了教学效果，由于黑板式教学，课程中大量系统分析、系统处理的结果缺乏可视化的直观效果，学生将大量的精力和时间用于繁杂的手工数学运算，而未能真正理解其实际应用，教学中的负面效应越来越突出。（4）实践环节方面，以前开设的实验课，主要是通过模拟仪器，搭建硬件电路来实施的，由于受到硬件电路与元器件性能的限制，实验的实时性和灵活性较差；受教师数量和实验场地不足、实验室开放时间等很多因素的制约，实验的开放性未能全面实现。

因此，将信息技术应用于课程的教学中，充分利用现代化信息手段，通过对精品课程网站的建设，弥补传统教学的不足，提高教学效率，培养学生信息技术技能和解决问题能力十分必要。

二、信息技术在教学中的具体实施

（一）整合课程内容，注重教材建设

教材是实施教学的重要保证，教材的编写、选用及质量的高低直接影响着教学效果。要实现信息技术和课程整合，必须要有适应信息技术环境的教材。

主要讲述的是各种物理量的测量以及传感器的原理及设计方面的内容，并应加入计算机测试系统及虚拟仪器技术和介绍一些先进的测试技术或特种的测试技术，诸如激光、CCD、光纤等典型的光测技术和红外、超声等无损检测技术。专业不同，教材编写的侧重点也不同。为满足“厚基础，宽口径”的改革要求，各专业应根据各自专业的特点，调整测试技术的教学内容要求。与此同时，测试技术作为一种应用十分广泛的实用技术，一方面必须强调理论与实践相结合，才能有助于测试技术知识的深入学习，和测试技术的快速发展；另一方面，随着相关学科技术的飞进发展，测试技术也在突飞猛进的发展，以计算机技术、光电技术等为基础的现代测试技术在整个测试技术领域知识中越来越占有重要的地位。为了进一步加强教材建设，应注意以下几方面：第一，进一步加强测试系统系统设计的观念，在教材及授课过程中收集及增强实际测试系统设计实例。第二，加强实验环节，培养学生实际设计测试系统、调试测试系统、标定测试系统以及熟练运用常用测试仪器、仪表的能力。第三，进一步协调“自动检测技术”课程与其他相关课程的统一性及连贯性。从而帮助学生学会运用所学测试技术知识设计或构成现代的测试系统。从我们授课情况来看，这样的内容安排是合理的，可以使学生的学习从浅至深、从易至难，从而使学生在掌握分析方法的基础上，学会相应的设计方法，以达到学以致用的目的。但传统的系统分析方法和设计手段，难以解决很多实际工程问题，而利用计算机这种先进工具，运用信息技术的手段解决工程领域中的一些实际问题，已经成为时代的需要。为了适应信息技术环境下传感器与自动检测技术教学的发展，需要优化教学体系、整合教学内容。为此，我们编写了教育科学“十一五”国家级规划课题研究成果教材，由高等教育出版社出版。

该书根据我国当前本学科领域课程设置与教学改革的实际情况，注意对传统的课程适当选择和裁剪以形成本课程体系。该书力求内容丰富、全面、新颖，叙述由浅入深。采用“少而精”及“理论联系实践”的原则。对传感器原理部分力争讲请物理概念。对传感器的应用部分则充分结合生产和工程实践。同时，注意了补充反映新器件、新技术的内容，力求使读者了解前沿学科，还对传感器与检测技术的工程应用和技术实现的思想、思路作了引导。有助于读者将传感器与工程检测方面的知识有机地联系起来，为解决实际的工程问题打下基础。同时，教材提供了多媒体课件，各章均提供了一定数量的习题，以帮助教学组织中针对不同专业特点进行侧重面的选择和学生自学参考。

（二）利用信息技术，优化课堂教学

为了改变课堂教学中，“教师一黑板一学生”或“教师一电子教案一学生”的教学模式，应充分运用启发式教学以提高教学效率。在教学中为充分发挥学生的主观能动性，让学生自觉地获取知识。我们不但采用“启发式”、“渗透式”和“讨论式”等教学方法，还在教学中用我校所建设的精品课程网站，让课堂教学在空间、时间及教学内容上得到延伸。网站作为教学的辅助手段，其特点是学生可以在任何时间、任何地点进行学习；课程内容可动态更新；能够方便的访问国内外相关网站的信息资源。它以Internet网为依托，打破了传统的教学模式和教学环境的界限，形成了一个开放的网络教学系统。网站的教学系统集网络课堂、考试系统、在线答疑、网络辅助教学、即学即用和信息搜索等为一体，生动形象地展示了教学内容，不仅使教学生动形象，而且还为教学提供了一个无限的时空环境，从而使学生对学习内容的理解更加深刻，学习思路更加开阔，学习效率更加提高。利用网站进行辅助教学，建立了一种符合现代教育发展要求的全方位的教学模式。

（三）整合教学方法，注重教学效果

多媒体在教学中的运用已经表现出越来越多的优势，但在采用多媒体课件后，课容量增大，教师从书写变为讲解，课件切换太快，不能留给学生足够思考、探究的时间，导致学生对知识的理解过于肤浅，对教学内容难以及时进行有效的消化，为此，我们自制了课件，而且在授课过程中将传统的板书教学和现代教学软件进行合理结合。其中，对于分析、推导采用传统的板书教学方法，以加深学生对相关知识的理解，而对于传感器和测试系统的具体应用，则采用多媒体课件以提高教学效率，特别是在讲解光栅、热电偶等传感器的应用时候，我们制作了动画，使同学能够直观地学习，使教师易教、学生易学，取得了良好的教学效果，而且课件的适时出示给大多数学生留有足够的思考时间，使学生能够积极参与，促进了教学形式的多样、教学过程的优化和教学质量的提高。

（四）改进实验教学，延伸课堂教学

通过多年的研究，我们针对课程，自主开发建立了一套全面开放的网络化综合管理实验系统，延伸课堂教学，拓展学习空间。网络化的自主实验教学系统是对教学模式、管理模式、交互方式等进行全新建构后形成的数字化自主、互动的实验教学和实验室管理工作环境。

我们将课程的实验教学分为三大模块，即验证性实验、综合性实验和设计性实验。验证性实验主要强化学生对典型传感器的理解和消化，使学生通过对典型传感器的认识，把理论上所描述的传感器和各种实际应用联系起来。综合性实验以典型检测系统为实验对象，运用已有的知识，剖析系统的结构、选择传感器、记录检测系统的特性，从而使学生具有运用所学的知识、技能进行分析和综合的能力。设计性实验是一项综合性较强的工作，它要求学生在具备一定实验能力的基础上，把所学到的模电、数电、控制元件、传感器、传感器与自动检测技术、仿真方法、计算机等知识进行综合，用科学的方法、技术来分析、解决实际问题。

针对以上三大模块的实验，学生均可通过网络虚拟实验平台进入预习环节。通过该平台，点击需要做的实验，回答预习提问，达到一定分值后，进入仿真实验。仿真实验完成后，将相关数据提交给老师，老师在线评阅通过后学生方才可以在网上预定该项实验的实做。它具有资源上的共享性、内容上的开放性、实验上的交互性，并能对学生实验的水平和预习质量做出实时评价。对有能力的学生，可以通过网络虚拟实验平台，根据实验和自己的需求，快速建成一个超越真实环境约束的大型虚拟实验环境，去体会新的技术和知识，验证自己对某些实验方法和电路的想法，可以使学生感受到实际系统和虚拟系统的统一，从不同角度加深对理论的理解和掌握，从而提高学习的兴趣和主动性。

三、结语

目前我们在信息技术与我校课程整合方面进行了一些实践并取得了一定的成绩，但严格地说这项研究还处在实验和探索阶段，需要经历不断完善的过程。随着信息技术与该课程整合的深入进行，作为教师要勇于面对现代信息技术对课程建设的挑战，不断学习现代教育技术，树立新的教育观念，掌握现代教育手段，不断探索现代信息技术与课程整合的方式与方法，形成该课程的特色，进而推动我校教育改革的进程。

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（责任编辑张佑法）

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1007－7111（2011）02－0076－03

2011－01－09

重庆理工大学高等教育研究资助项目（2009019）

陈鸿雁（1970—），女，硕士，副教授，研究方向：自动控制与检测技术。