实践教学中的课程融合技术探索——以传感与检测技术课程为例

胡海燕

【摘要】鉴于传感器在现实生活与工业生产中的重要应用，对高等职业院校开设的传感与检测技术课程的内容与教学方法进行了探讨，指出了传感器课程现有的教学手段和教学内容不能完全满足学生学习的兴趣，针对传感器课程实施效率不高、专业认识不清的现状，提出采用分层次设计任务的方式，将传感与检测技术、单片机技术以及PLC技术相结合教学，强调测试与应用设计，通过采用任务驱动的教学方式调动了学生对传感器知识的掌握及应用的积极性，增强了学生专业学习的方向性。

【关键词】传感器 任务驱动 课程框架

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）10-0220-01

1.序言

传感器在现实生活及工业生产中具有不可替代的重要地位，随着电子信息技术、物联网技术的飞速发展，传感器技术已经深深融入到到我们的日常生活。传感与检测技术这门课程是电子信息、电气自动化、铁道通信信号和铁道机车车辆专业学生的一门必要的专业课，已经存在并应用了几十年，在专业领域的设置上具有承前启后的作用。

分析现阶段的传感与检测技术教材，内容的设置基本上都是着重从工作原理及结构剖析方面讲述，面对传感器器件的集成性，原理性的讲解相对较为抽象，需要学生具有较强的理解能力。而新时期高职学生面临的根本问题是能够充分的运用传感器知识分析检测系统的任务，检测信号的可信度。文章着重从培养学生对传感器的应用能力为出发点，采用任务驱动的方式，从两个层面上展开，分别针对不同的物理特性，设计相应的传感器测试任务，同时，对学生进行分层次教学，设计不同类型的传感器测试与应用系统，与模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术、PLC技术相结合，不仅使学生能够正确的学习如何选择使用传感器、认识传感器，更大程度上大大提高了学生对传感器学习的兴趣，加深了各种课程之间的相辅相成的关联性理解，增强了专业学习的方向性。

2.传感器课程任务驱动框架的设计思路

文章着重从传感器的应用角度出发，将传感与检测技术、单片机技术相融合，设计了一系列的非电量检测与控制系统，目的是让学生自主认识传感器信号的作用，通过对一学年电子、自动化专业学生学习传感器课程的满意度以及学生参加各种技能竞赛的跟踪，一个明显的状态就是学生对传感器的应用和系统分析能力大大提高了。

根据日常生活及实际生产中传感器应用的广泛性，分别针对温度、位移、压力、流量、光照强度等物理量设计了测量温度的简易温度计及热电偶与热电阻温度测量系统、位移检测系统、流量（压力）检测系统、光电传感器报警系统。基于不同物理量的传感器任务框架图如图1所示。

图1 基于物理效应的传感器课程任务框架

3.任务模块的设计与实施

鉴于温度检测在国防工程、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用，文章以温度传感器为例，对于高职电子信息技术专业的学生而言，首先要求能够熟练的掌握不同类型的温度传感器的应用领域以及学会如何选择、使用各种温度传感器及相应测量转化电路，在此基础上针对学习能力较强的部分学生可以开展功能教学，分配不同的任务，完成温度的测试、显示、设定、报警等功能。因此，分别从温度测量以及温度检测系统两个方面来设计任务。

考虑到热敏电阻通常用于温度补偿电路，热电偶和热电阻是工业生产中的常用测温传感器，因此，分别设计了基于热敏电阻的简易温度计和基于热电偶与热电阻的温度测量系统。热敏电阻、热电偶、热电阻任务设计框图如图2所示。

图2 温度传感器测量模块

简易温度计的设计思路是让学生掌握热敏电阻传感器的应用。测量电路采用电桥电路，以热电偶电子温度计作为标准，在0～100℃通过对比设置温度、电压变化范围，将热敏电阻对温度的敏感变化转换为相应的电压变化，调节不同的水温则可以直接通过电压值读出对应的温度值。通过简易温度计系统的设计，一方面提高了学生的学习兴趣，另一方面使学生深入掌握热敏电阻的原理及应用。

热电偶与热电阻温度测量系统是用热电阻和热电偶作为测温元件，使用温度变送器作为测量仪表。整个系统采用热电阻、热电偶、标准温度计对温度进行对比测试，分别对冷水、热水、空气、散热器、融化的焊锡进行测温，并对测量结果进行对比。通过这种对比分析方式，可以使学生直观的观察热电偶、热电阻的测温原理，同时能够深入的了解热电偶、热电阻测量温度过程中的不同的变换过程，以及原理性的差异，明确了对于温度量检测如何选择温度传感器。

温度扩展系统是在简易温度计与测温仪表的基础上，将单片机小系统引入到课程中，首先将温度测试程序下载到单片机中，用单片机代替测温系统中的测温仪表，便于学生将传感器与单片机课程结合，同时，单片机课程的教学中，可以借助于温度系统模块的功能，以单片机进行温度采集控制为主，传感器电路为辅的方式，将专业课程有机融合，使学生更加深入的理解传感器在不同学科、不同领域中的地位和作用，激发学生学习的兴趣，锻炼学生自主学习以及分析问题、解决问题的能力，也使学生对专业方向及就业有了更加明确的认知。

4.总结

采用任务驱动的传感器与执行器课程实施，改善了传感器课程大量原理性知识的枯燥性，通过采取下发任务、小组讨论、教师对小组方案进行评价、装配及调试电路等一系列手段，更大程度地调动了学生学习传感器课程的积极性，同时加深了对传感器课程在专业领域中地位的认识。通过任务实施的模式，不仅锻炼的是学生对不同传感器的运用及分析、判断能力，更加深了学生对模拟电子技术、电子技术、单片机课程的关联性认识，从而对于专业定位、就业方向有了更加明确的认识。

参考文献：

[1]徐军，冯辉主编，传感器技术基础與应用实训[M]，电子工业出版社。

[2]何希才编著，常用传感器应用电路的设计与实践[M]，科学出版社。

[3]吴旗主编，传感与自动检测技术[M]，高等教育出版社。