自动检测技术课程教学研究与探索

王晓爽

长江大学工程技术学院 湖北荆州 434020

自动检测技术对测控技术与仪器、自动化等专业学生综合运用所学专业知识极为关键，在整个学科中起着承前启后的作用。它同时又是一门应用性非常强的专业核心课程，主要涉及各种传感器的基本原理、特性、测量电路和应用以及相关的信息处理技术，其应用领域十分广泛。近年来，随着检测技术领域的快速发展，对工科学生工程应用能力要求越来越高。结合我校办学宗旨及本课程教学特点，笔者对测控技术与仪器、自动化等专业理论和实践教学进行了全方位的探索和研究，取得了良好的教学效果。

1 教学内容改革

1.1 避免繁琐的理论分析和推导

自动检测技术课程内容众多且离散，知识密集且复杂，为了让学生更好地学会“应用”传感器进行非电量的检测，在讲授各种传感器工作原理时先通过动画演示让学生建立直观印象，再以避繁就简的方式向学生讲解传感器的工作原理，不进行深奥的理论分析和繁琐的公式推导，以便激发学生的学习兴趣和积极性。

例如：在讲述热电偶工作原理时，以动画演示实验过程：用酒精灯分别加热电偶的两端，两端存在温差时两电极间出现电动势，而无温差时电动势消失。通过这个示例，重点讲解电动势存在的原因并直接给出温差电动势的公式，而不把重点放在公式的推导上。

1.2 加大案例教学比重，侧重应用

根据培养工程应用型人才的目标要求，本课程在教学内容上引入大量工程应用实例来讲解各种传感器的工作原理和应用，形成以项目教学方法为主线的教学模式。把典型实例以任务方式剖开，对该系统的传感部分、测量转换电路部分分开学习。整个过程注重工程项目的设计分析和实际应用介绍，减少对内部机理方面的分析，学生在应用时能够合理选用传感器，知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法，对可能出现的传感器技术问题有一定的分析和处理能力。

例如，在介绍电阻应变式传感器时，使用幻灯片展示电阻应变式传感器不同应用下的实物图片，如日常生活中常见的电子秤、汽车称重、扭力扳手等，同时用生动的动画演示不同应用下电阻应变式传感器的反应。在介绍光电式传感器时，介绍了干手器和用于检测的光电式数字转速仪表的应用案例，通过案例使学生对传感器应用的认识更加深入。

2 教学方法与手段改革

为将教学内容讲解得更加生动、具体，提高学生学习的主动性和积极性，提高教学质量，笔者在教学中使用了多种教学方法和手段。

2.1 多媒体情境教学的应用

该课程工程实践性较强，为了形象生动地讲清楚各种传感器的工作原理，在多媒体课件中引入了大量的实际应用图片、动画和视频等多媒体素材，将抽象的知识感性化、具体化，让学生有直观的感受，使枯燥乏味的内容变得生动有趣，有利于学生对该课程兴趣的培养，同时这种情境教学方法拉近了理论和实际的距离，使学生感到简单易懂，提高了学习热情，增强了信心。

例如：在学习光栅传感器时，用传统的教学方法，学生很难理解莫尔条纹的形成及其移动过程，使用多媒体课件以动画的形式，可使学生直接看到莫尔条纹明暗相间的样子，随着指示光栅在标尺光栅上移动，还可以清晰地看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系。

2.2 探索型教学方法的应用

传统的灌输式教学方式已很难激发学生的学习热情，因此在授课过程中教师应积极转变角色，由知识的灌输者变为引导者。经过一段时间的摸索，我们采取探索型教学方法以适应自动检测技术课程的特点。

探索型教学方法主要通过实际生活或生产中大家熟知的现象或装置启发学生了解某种传感器或检测方法的应用，再安排学生自己搜索和查阅相关资料了解基本原理和应用方面的知识，最后通过提问和解答分析的方式掌握知识。

例如：在课堂上讲解完工程实例后，可设置几个实际现场中会遇到的问题，先让学生依据教材去思考，再由教师和学生一起探讨解决方案，然后教师提出问题，学生回答，在一问一答的过程中完成重点和难点的学习。下课前，教师布置学生课下利用互联网搜索了解各种传感器的性能指标、安装注意事项和具体应用实例等。在下次上课时，学生将自己的搜索结果作为作业上交。通过这种方法，学生可阅读较多数量的文章，查看大量现场照片，获取许多课堂上无法一一给出的专业信息。

另外，也可让学生用课余时间自主学习后，在课堂上分成若干小组讨论，最后提交相应报告。这样可充分发挥学生的主观能动性，活跃课堂气氛。

2.3 考核方式的改革

在课程作业方面，调整以往以课后习题为作业的方法，采取大作业的方式，要求学生主动搜集信息，完成对传感器品牌、厂家、性能、参数等因素的了解与认识，或是对某一工程案例的具体分析等。考试方面，采取开卷考试方法，学生可以将一大沓资料带到考场。考试不要求学生背诵公式定理，而是将工业现场可能出现的各种问题摆在学生面前，考核学生分析问题本质和工程应用的能力。要求学生利用试卷给出的图表分析自动检测系统的原理；通过分析试卷给出的资料，写出工程说明书，画出系统原理框图，工作流程，对其中的一些重要数据进行计算等。

3 注重实践环节，培养学生创造性思维能力

3.1 主导思想

本课程实践教学环节建设的主导思想如下：第一，要求学生在实验前了解本课程的实验教学环境、实验教学大纲、开设的实验项目、基本仪器使用说明和各种传感器安装使用过程中应注意的问题等，为实验做好准备。第二，减少验证性实验，增加设计性、综合性实验，结合其他学科(如单片机、测控系统等)开设课程设计部分，以增加学生的动手能力和了解自动检测技术在整个学科中的地位。第三，开放实验室，建立培养学生自主学习的长效机制，学生学完课程后仍然可以利用实验室的平台，独立从事科学研究。第四，设置创新实验室，鼓励学生参加学校每年一度的大学生科技创新活动、大学生电子设计竞赛等面向大学生的群众性科技活动。每年都有大批学生积极投入到各类电子设计大赛、科技创新活动中去，取得了可喜的成绩。

3.2 加强实验课指导

实验课是验证理论、应用理论和锻炼学生动手能力的重要环节。在指导实验时，采用启发式教学方法，提示学生要注意观察实验现象、发现问题、分析问题、解决问题。例如：在霍尔传感器特性实验中，部分学生测量的输出特性曲线不呈线性，这时可以提醒学生思考是什么原因造成这样的结果；磁场的梯度分布对测量的线性度有什么影响；如果输出特性不是线性的，灵敏度如何计算；如何调整磁路部分来提高传感器灵敏度。学生通过观察实验现象思考解决问题，这是对所学理论知识一个很好的巩固和加深。采用启发式的方法启迪学生，可以发展学生的发散思维，做到举一反三、学以致用。

在实验过程中，针对同一被检测量，还开展了比较教学。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一样，测量精度也有所差别。通过比较和分析测量数据误差的产生及其解决方法，学生达到对本课程知识理论体系的融会贯通，激发学习和思考的兴趣。

4 结束语

依据学校的特色办学思想，通过几年的教学实践，对教学内容、教学方法做了适当的改革。调整后的教学内容更侧重应用，补充了适合的案例，丰富的多媒体素材增强了教学的生动性，探索式教学方法对课堂教学进行了拓展，加强了学生学习的主动性，激发了学生的学习兴趣，提升了知识量。教、学、做一体化的一系列实践课程，加强了学生的动手能力和思考能力。从近几年的网上教评结果来看，所做的教学调整与改革受到学生的欢迎和好评，取得了较好的教学效果。

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