基于实验的传感器教学改进方法

华泽玺，王 栋

（西南交通大学，四川 成都 610031）

【教改创新】

基于实验的传感器教学改进方法

华泽玺，王 栋

（西南交通大学，四川 成都 610031）

传感器是一门理论性和应用性都很强的学科，内容分散，缺乏系统性和连续性，老师难教，学生难学。针对这一特点，为了提高传感器课程教学质量，提出了基于实验的教学改进方法。将实验引入课堂教学，使学生在实验演示中实现对抽象理论知识的掌握，实现实践与理论相结合的教学模式，对调动学生积极性、提高教学效果，起到了积极的作用。

传感器教学；实验教学；课堂教学

传感器技术与计算机技术、网络技术并称为支撑现代信息产业的三大技术支柱。传感器技术广泛应用于工农业生产及日常生活中，是自动化、电子信息、测控技术等专业的一门实践性和应用性很强的基础课程。培养出优秀的传感器设计、应用、创新型人才是传感器教育的当务之急，但该课程内容分散，缺乏系统性和连续性，实践性强，致使教师难教，学生难学，且大多为应付考试，死记硬背理论知识，“学而无用”成为一种普遍现象。因此，在教学过程中，如何提高传感器课程的教学效果，真正达到培养有用传感器人才，是一项重要课题。

一、传感器实验教学发展及现状

传感器及智能仪器仪表自上世纪60年代以来一直作为自动化、电子信息、测控技术等专业的一门专业课程，传感器技术被列为“八五”、“九五”的重点研究项目之一，并且于2003年3月被纳入到普通高级中学物理课程的教学体系中，传感器在当今科技发展及国民教育体系中所处的重要地位。长期以来，理论教学重于实验教学的观念根深蒂固，特别是对传感器这种实践性和应用性都很强的学科，缺乏实验教学会严重影响教学效果。虽然随着教学改革，素质教育的推广，实验教学得到了一定的发展，但仍存在以下几点不足。

1.实验与教学相分离，传感器课程的设置分课堂教学和实验教学两部分，一般为了课时安排的方便，先进行课堂教学，统一学习理论知识，然后在学期末集中安排实验课，这时有些学生对理论部分的内容可能已经生疏或淡忘，实验效果大打折扣。

2.实验内容设置缺乏创新，传感器实验主要是对传感器参数的测试，以验证性和演示性实验为主，功能性、综合性的实验较少。而对于实际应用中比较常见的器件选型、安装及连接方式等问题较少涉及，这些实验对学生的专业应用能力提高作用不是很大。

3.实验教学模式落后，学生实验中大多是按老师要求接线，手工记录数据，分析数据，然后给实验教师检查签字通过，课后写实验报告，通过考核。而且随着高校人数的增加，实验设备往往要2～3人一组共同使用，这样在实验过程中往往是一个学生做，同组人旁观，更有甚者完全不参与实验过程，只是抄一下实验报告就蒙混过关，教学效果很不理想。

二、实验引入课堂教学

传感器课程教材很多，但大多遵循由浅入深、循序渐进原则，先介绍传感器技术基础，在分类依次介绍应变式、电感式、电容式、压电式、光电式等经典的传感器基本原理、特性测量电路和应用；随后讲述半导体、超声波、数字式和智能式等传感器的基本原理和在工程中的应用。传感器种类繁多，应用范围广泛，内容多且缺乏连续性和系统性，因此在课堂讲解中结合实际，引入传感器应用实例或实物演示，以每一种实际传感器为基础来讲解理论知识，可以更好地帮助学生理解基础理论，并激发学习兴趣。实验引入课堂主要包括以下两个方面。

1.传感器应用实例的引进。现在学生在学习过程中很大的一个疑惑就是不知道所学知识有什么用，因此缺乏学习兴趣。在课程讲解中，将所讲传感器内容与生活中的应用联系起来，让学生切身感受到所学知识在现实生活和未来工作中的广泛应用。例如：当下火爆流行的iPhone5S引以为豪的指纹识别解锁技术是通过什么传感器实现的；最常见的手机触摸屏与之相关的传感器应用等。

2.传感器实物的引进。现在的课本教学，往往自身定位高高在上，给学生一种深不可测的感觉。传感器技术的重要性不言而喻，但如果只强调其在航空航天、军事高科技、精密电子产品等领域的应用，反而不利于激发学生学习兴趣。传感器实物引入课堂，使学生感觉所学知识并非空中楼阁，而是实实在在存在的事物，首先激发了学习的兴趣，然后再讲解此类型传感器的原理和特性，提高了学习效率，在起到了事半功倍的作用。

3.实验过程引入。在条件允许的情况下，将传感器实验过程引入课堂教学。对较常见的传感器，如电流互感器，可以在课堂上进行现场制作。一个不熟悉制作工艺的普通学生制作一个铜线匝数20匝左右的电流互感器也只需不到10分钟的时间，而现场制作的过程，可以使学生更加深刻地了解传感器的结构，进而引发对匝数、铁芯、铜线选型的疑问。对这些疑问的解答和讲解，自然地引出了传感器的基本原理和特性。这样不仅激发了学生学习的兴趣，而且有效地利用实验与理论知识相结合，提高了课堂教学质量。在条件不允许或是制作工艺较复杂的传感器，可以在课下对制作过程进行录像，然后在课堂上通过播放剪辑的录像进行讲解。对于实验教学中的验证性和演示性实验，也可以引入课堂教学。课堂教学与实验过程相融合，这样不至于到做实验的时候，所学的相应理论知识已经遗忘的情况。通过现场进行性能的记录、分析和讲解，巩固所学的传感器特性的知识。

4.案例教学的引入。案例教学中最突出的一个特征就是案例的运用。在传感器教学中，运用案例教学，可以大大缩短理论与实践的差距，提高学生解决实际问题的能力。比如在教学过程中，以一个完整的项目开发为案例，将传感器技术的内容和项目开发中的实际应用联系起来，着重考察实际项目中应注意的问题，如器材选型、参数设定以及成本控制等。这样不仅掌握了传感器课程的内容，也提高了实际项目操作能力。

三、结论

传感器教学是灵活多样的，教学方法也是非常之多的。本文将实验引入课堂教学，通过实验与理论结合进行的教学方法，激发学生主动学习的积极性，活跃课堂气氛，增强教学质量。现代科学技术迅猛发展，传感器与监测技术也随之飞速发展，这就不断给我们的教学改革提出了新的目标和要求。在教学过程中，不断改革和完善教学方法，培养更多的高质量实用性人才。

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G642.0

A

1674-9324（2014）21-0023-02

华泽玺，男，内蒙古人，副教授，西南交通大学电气工程学院；王栋，男，山东人，研究生，西南交通大学电气工程学院。