光电工程专业传感与检测原理课程教学改革探讨

李英+唐智勇

摘要：传感与检测原理课程是光电工程学院开设的一门重要专业基础课。针对传感与检测原理课程内容分散但实践性强的特点，结合光电工程学院教学与科研的实际情况，对课程的教学改革进行探讨，主要从体现专业特色的教学内容、采用现代教学手段以及实践环节等方面进行分析。这些课程教学改革的实施都有助于培养具有从事光电信息工程及现代光学技术领域的科学研究与工程应用，并具有一定创新能力的高级工程技术人才。

关键词：传感器；教学方法；教学内容

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）16-0118-02

一、引言

光电工程学院培养以光电信息工程、精密检测技术为平台，能应用传感技术、电子技术、信息技术和精密机械设计与制造技术研究开发适应于现代化工业发展自动化和智能化工业检测系统和成套装备的专业人才。而传感器与检测技术是我校光电工程学院的专业基础课，其综合性很强，涉及到机械、电子、控制、光学、电磁学等方面的知识，并且与学生的毕业论文、课程设计、科研实践等环节密切相连。

随着信息化时代的到来，传感与检测技术已发展成为一门完整的学科。其中传感器是获取信息的器件，是现代工业生产过程特别是自动化生产过程的首要部件和信息技术的源头。“现代的科技发展都离不开传感器”，传感技术在促进工业发展和现代科技进步等领域内发挥着越来越重要的作用。现在自动化程度越来越高，对传感器的依赖性也越来越大，因此在光电工程专业的课程设置中，传感与检测类课程一直是光电工程专业课程体系中一个重要组成部分。根据学校、学院专业培养目标和技术要求，如何让学生学好这门课，如何用好这门课的知识，是我们一直在思考的问题。但是目前课程学习中学生的积极性都有待提高，因而很有必要针对我院实际情况对此课程进行一定的改革。

二、教材的选用以及教学内容的局部调整

教材的选择应符合我院专业培养的要求并且应具有光电工程的专业特色，针对后续专业课程如“光电检测技术”、“光学测量”、“自动控制原理”等要求学生具备一定的检测技术方面的知识，再加上我院学生整体上电路方面的知识相对薄弱的特点，经过更换几次教材，最后我们选定的是自编的《传感与检测原理》。

根据教学大纲32个课时的要求，我们对教学内容做了如下调整：适当控制光电传感器的学时，避免与光电检测技术课程重复的内容（如光电导、光生伏特器件等），结合专业特色，增加一些新型的传感器的介绍比如红外探测器、图像传感器、智能传感器等。一方面使光电学院的学生能够及时了解当下热门传感器的发展动态，其能达到的性能指标，以及一些新型的传感器的发展，紧跟时代发展，为学生在以后的毕业设计奠定一定的检测技术方面的基础，对专业知识的完善起到一定的辅助作用。

结合专业特点，突出知识体系的重点和难点，特别是针对光电学院的学生以后做毕业论文或工作中可能会遇到的传感器（如光纤传感器、霍尔传感器等）做重点详细的介绍。

三、教学方法的改革探索

按照课程大纲的要求，在讲授过程中，分别介绍了应变式、电容式、电感式、压电式、霍尔式、光纤、CCD、温度传感器等一些经典传感器的基本原理、特性、测量电路及其应用。各种传感器章节相对独立，可以适当地调整讲授的顺序。传感器的讲授基本遵循从组成结构、工作原理、分类、等效电路、特性参数到应用这一思路。另外结合较常见的被测量，教师适当地总结归纳常用的传感器的使用要点及其选择依据，如都是测量位移的传感器，应变式传感器、电容式传感器或电感式传感器在使用的时候区别在哪；又比如都是做开关，电容式传感器和电感式传感器在原理上是否有区别，等等。

以前我校的教学模式是以课堂讲授为主，根据教学内容开设少量的验证性试验。这种教学模式过于注重原理的分析，学生只是机械化地记住了传感器的一些基本概念和工作原理，但是当要解决实际问题时却感觉无从下手，缺乏对传感器的直观认识，甚至有学生体会不到传感器的实际应用价值。鉴于此，我们有必要对传统的教学模式进行探讨，通过教学方法、教学模式的改革让学生切身感受到将“传感与检测技术”的知识学以致用的快乐，实现传统教学方法所未能达到的效果。

1.调动学生的积极性，激发学生学习的兴趣。教学方法改革的一个关键问题就是如何吸引学生的注意力，培养学生对课程的学习兴趣。在《传感器与检测原理》课程的教学过程中，我们通过平时生活中比较常见的现象来引出相应的教学内容，如通过对吊扇和空调的对比，举出温度传感器的作用；又如教室里的自动感应灯、审讯室的监听设备、家用的电磁炉都是怎样工作的；又如医学上的进步：X照影技术、内窥镜手术等如何实施；机器人如何识别周围环境；最新研制的无人驾驶汽车怎么实现在高速路上的行驶；等等。通过分析吊扇和空调工作原理的区别，引出传感器的重要性。这些实例大大激发了学生的学习兴趣，使学生认识到了学习该课程的重要性，为学生学习该课程后续内容作了准备。

2.充分运用现代教学手段合理使用教具。传感与检测技术课程的特点是原理多，公式复杂，推理较多。在传统以往的教学中，教师在黑板画原理图或组成图时，一方面图形较为复杂占用很多时间，另一方面图形缺乏立体感，无法形象地描述检测过程，无法激发学生的学习热情。因此在教学过程中，我们通过运用多媒体，让传感器参与的控制/检测系统的过程和结果比较形象化、立体化，让学生对其工作原理有了感性的认识；通过PPT，学生了解了各种不同类型传感器的形状，对传感器有了比较直观的印象。多媒体课件的引入充分激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛，使学生对检测系统有了比较全面的认识。

3.教学与实验相结合。为加强学生的动手能力、创新意识并促进学生对课堂知识的消化吸收，我们设置了相应的实验环节。通过实验学生自己动手接触各种不同类型传感器并搭建其相应的检测系统，一方面通过实验来验证原理，加强对基本定义的理解，另一方面增强了学生的测试技能、动手能力及实际问题的分析能力。endprint

4.教学与科研相结合。重视教学和科研的结合提高了学生的学习兴趣并拓展了学生的知识面，比如在讲霍尔传感器时，结合实际科研，采用霍尔传感器来定位，通过实际检测系统，对霍尔传感器的应用，包括霍尔元件的电路处理等进行介绍说明，加深学生对霍尔效应和对霍尔传感器工作原理的理解。又比方说，要设计一个测温系统，我们根据不同的测量温度和精度要求会选用不同的温度传感器。又比方结合我校光学工程的特色，在他们比较熟悉的光学类的科研项目中，通过具体的项目介绍各种不同光电类传感器的选取依据，包括不同类型的光源的选取。通过传感与检测原理知识在实际科研中的应用，学生可以更了解传感与检测原理课程学习的重要性。这种模式使学生认识到了传感与检测技术在科研中的重要性，并激发了学生学习的热情。

5.教学与生活、社会需求相结合。目前，部分同学缺乏对课程学习的兴趣，不了解对本课程学习的意思，光学工程专业部分同学甚至认为跟他们以后的工作、研究方向没有关系，缺乏上课的积极性，不能很好地集中注意力。再加上枯燥理论的学习让他们很难集中精神听课，因此，在课程的讲授中最为重要的就是如何培养学生的学习兴趣，激发他们对本课程的学习热情。在知识点的讲授过程中，根据专业方向的不同，要有侧重点，通过一些热门的话题或他们比较感兴趣的话题引出知识点，如在介绍一种传感器的时候，通过列举一些现实生活中较常见的现象或者仪器，比如在介绍应变式传感器的时候，首先向学生介绍他们较为熟悉的电子秤重计的工作原理等，在介绍电感式传感器时可以先给大家介绍窃听器、拾音器等他们比较感兴趣的设备和比较感兴趣的话题。让学生比较直观地了解不同传感器的工作原理以及它的应用，让学生认识到，传感器在我们平时生活中随处可见，提高其学习的积极性。

四、结语

通过光电工程学院传感与检测原理课程的改革，通过总结教学过程中的经验和教训，在充分调动学生学习积极性的基础上，不断探索最为合适的教学方法，做到因材施教，为光电工程学院培养具有从事光电信息工程、测控技术与仪器及现代光学技术领域的科学研究与工程应用，并具有一定创新能力的高级工程技术人才。

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