高等学校转型下“传感器与检测技术”课程改革与探索

罗刘敏，程　全,刘晓青

(周口师范学院 机械与电气工程学院,河南 周口 466001)



高等学校转型下“传感器与检测技术”课程改革与探索

罗刘敏，程全,刘晓青

(周口师范学院 机械与电气工程学院,河南 周口 466001)

摘要：在高等学校转型的背景下，以培养应用型技术人才为目标，对“传感器与检测技术”课程进行了改革与探索. 文中分析了课程的特点及当前教学中所存在的问题，提出了选择偏向工程应用的教材、以“工作为导向”达到“知行合一”的教法、增加课程设计环节、采用虚拟实验系统来辅助实验教学等具体改革措施, 有效地提高了课程的教学质量和学生的专业理论水平、实践动手能力和创新意识.

关键词：高等学校；传感器与检测技术；虚拟实验；课程改革

应用型本科作为一种新型的高等教育类型，其主要任务是培养高素质应用型人才. 周口师范学院获河南省第二批转型发展试点学校，学校确定了坚持“一个总体发展目标”、推进“两项改革”、加强“三项建设”、实现“四个提升”的转型发展思路. 为推动学校转型发展，学院开设课程应能充分体现“应用性”. 学院开设的“传感器与检测技术”课程是自动化专业和电子信息工程专业的专业基础课. 通过学习该课程使学生掌握常用传感器的工作原理、性能特点、常用信号处理方法及应用；能够根据实际的检测系统，合理地选用传感器，并对采用的转换电路有一定的分析和设计能力. 长期以来，“传感器与检测技术”课程在教学内容上侧重于定义的讲解、相关公式的推导、传感器原理的分析等内容，在教学方法上以教师课堂讲解为主，学生对传感器相关理论掌握较好，但对于实际工程中的应用了解较少，甚至是在学习完“传感器与检测技术”课程后，仍然无法正确理解传感器的实际应用价值. 为了改变目前的教学状况，多位同仁对该课程的理论教学和实验教学进行了改革和创新[1-6]. 笔者借鉴他人经验，结合具体教学实际提出了采用选择偏向工程应用的教材，以“工作为导向”达到“知行合一”的教法，增加课程设计环节，采用虚拟实验系统辅助实验教学等具体措施，使“教、学、做”融为一体，提高学生的工程实践能力，从而满足“应用型”本科院校对人才培养的要求.

1课程的特点

传感器作为“感觉器官”将被测量转换为电信号，传感器有很多种类，所以本课程信息量较大，涉及的范围面广；而各类传感器的工作原理又不相同，每一章节又基本是一个独立的个体，所以该课程又缺乏相应的连续性及系统性. 另外，传感器技术作为现代三大信息技术之一，应用场合十分广泛，涉及各个行业，因此该课程与实际结合十分紧密[6].

2当前“传感器与检测技术”教学中存在的主要问题

2.1教学手段及教学方法单一

在教学方法上主要以课程讲解为主，学生接触到的是传感器原理和一些简单的应用实例，没有见过传感器本体，对传感器缺少感性认识，并且课堂上介绍的传感器原理，让学生觉得既枯燥又乏味.

2.2实验课程以验证型实验为主

在实验课程上，目前“传感器与检测技术”课程的实验设备是实验箱，是把多种传感器、电源、处理电路、显示仪表集于一体，组成了一个完整的测量系统.这种实验箱主要完成一些验证型实验，设计型、综合型及应用型实验内容甚少，对学生的开放程度较低，学生只是按照实验指导书上步骤进行操作、记录相应的实验数据，对实验原理、采用的测量电路、实验方法及应用的场合缺少主动了解的意识[7]. 这种以验证型为主的实验方式，不利于培养学生做实验的兴趣，更不利于培养学生的实践能力和创新能力.

2.3理论和实践脱节

该课程在教学内容上主要侧重于各种传感器的原理. 随着科学技术的发展，新型智能传感器不断涌现，但是教材上和实验箱上并没有体现新型传感器，导致学生虽然学习了传感器课程，在实际应用场合依然不认识传感器本体，不会根据具体任务选择合适类型、合适精度的传感器，对传感器接线更不知如何下手.

3改革的措施

3.1选择偏向工程应用的教材

传统的教材，侧重各种抽象的传感器原理，内容涉及“力学”“热学”“光学”“电磁学”“模拟电子技术”“数字电子技术”“数字信号处理”“电路分析及自动控制原理”等课程，综合性很强，而每一章节又基本是一个独立的个体. 学生学习起来，感觉很吃力，慢慢地就对该课程失去了兴趣. 如果教材以传感器应用作为教学重点，将传感器元件的原理、测量电路、传感信号处理嵌入到各种应用项目中，将理论与实践真正融合在一起，激发学生学习传感器课程的兴趣.

3.2以“工作为导向”达到“知行合一”的教法

本科生学习的目的不仅仅要学习某一知识体系，而是应该更进一步获得用所学的知识去解决生产实际问题的能力——动手能力. 以“工作为导向”的教法，针对实际工作中每一个工作过程相关的知识点，将工作环境在课堂上体现，达到与学习环境有机结合. 在教学过程中，本着“实用、适用”的原则，以注重学生应用能力的培养为重点，达到实现企业与学校的无缝对接. 具体过程：以项目为引导，进行传感器原理的讲解，将常用传感器分为几个项目单元，每个项目单元均包含一个典型的案例，在讲解的过程中，从项目设计要求入手，然后根据项目的具体要求，介绍相关的知识点，在讲解相关知识点的过程中，启发学生进行项目制作，主要讲解项目的设计、制作及调试，并且在讲解的过程中，插入相关视频及传感器实物图片，让学生对传感器本身有一个感性认识，这样以来，可以激发学生的求知欲及培养学生对该课程的兴趣，真正做到以“工作为导向”达到“知行合一”.

3.3增加课程设计环节

课程设计是学生学习的一条有效途径.本课程设计是在学完相关课程知识之后，综合利用所学的传感器知识去完成一个传感器设计或传感器应用系统设计.通过此环节能有效的培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力，并能在课程设计中培养学生的团队合作能力.使学生在课程设计实践中学会查阅相关技术资料，熟悉和掌握设计的基本技能，为今后工作打下良好的基础.课程设计可以学生自己命题，也可以教师命题，每个题目分组完成.要求完成实物制作或仿真验证、完成课程设计报告.课程设计报告主要内容包括：方案设计，硬件设计(包括单元电路的设计计算、元器件选择及整体电路图)，软件设计，本设计的特点，存在问题及课程设计的收获和心得体会.

3.4采用虚拟实验系统辅助实验教学

传统的传感器实验教学都是在CSY 系列传感器实验平台上完成，实验内容和实验方式都比较单一.虚拟仪器采用的编程语言为Labview，是一种图形化编程语言，能根据需求灵活修改人机界面. 在实验教学中采用虚拟实验系统辅助常规的实验教学，不仅能提高学生的学习兴趣及学生的动手操作能力，而且能培养学生的创新能力，同时也能提高“传感器与检测技术”实验教学的效果和质量，有力地推动了教学改革.

4结论

通过几年的教学与总结，笔者从教材选择、教学方法、教学手段、教学内容及实验教学进行了分析研究，并做了适当的改革.侧重应用，做到“以工作为导向”，激发了学生的学习兴趣，加强了学生学习的主动性，提升了实践能力.所进行的教学调整与改革，通过实践取得了较好的教学效果.在以后的教学中，只有不断探索，不断总结，才能有效提高教学质量，培养出具备实际工程实践能力和创新意识的专业技术人才.

参考文献：

[1] 黄伟,翟江辉. 虚拟仪器技术在传感器实验教学中的应用[J].科技信息,2012(31):266.

[2] 郑春娇.“传感器与检测技术”教学与考试方法改革的几点措施[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2011，13(3):128-130.

[3] 张红.传感器课程教学现状分析与改革对策[J].中国现代教育装备,2010(23):112-114.

[4] 周利,祝杰.“传感器”课程内容革新及实验教学改革与实践[J].中国电力教育,2013(2):141-142,144.

[5] 张鹏,吴东艳,张凌志.项目教学法与传感器课程改革探索[J].中国电力教育,2014(5):78-79.

[6] 姚齐国,胡即明,李林.传感器原理及应用课程教与学的思考[J].高等教育研究,2009,26(4):35-37,40.

[7] 程啟华,吴京秋.基于校企合作的传感器与检测技术课程实验改革和开发[J].中国电力教育, 2011(3):144-145.

Reform and exploration of “sensors and detection technology” curriculum based on universities transformation

LUO Liumin, CHENG Quan，LIU Xiaoqing

(School of Mechanical and Electrical Engineering，Zhoukou Normal University，Zhoukou 466001，China)

Abstract:In the context of the transformation of undergraduate institutions, sensor course has carried on the reform and exploration for to train applied technological talents. This article analyzes the characteristic of the course and existing questions in current teaching modes. Gives the measures of reform： selecting the textbook for engineering application, with the “task oriented” to achieve “unity of knowledge and action” of teaching , increasing curriculum design, using the virtual experiment system to assist the experimental teaching. Through several years of reform explorations, the quality of the teaching of this course, the students' level of professional theory, practice ability and innovation consciousness are improved.

Key words:universities; sensor and detection technology; virtual experiment;curriculum reform

收稿日期：2014-12-20;修回日期：2015-01-28

基金项目：周口师范学院教育改革研究项目(No.J201419)

作者简介：罗刘敏(1982- )，女，河南鹿邑人，讲师，硕士，主要研究方向：智能控制.

中图分类号：G642.0

文献标志码：A

文章编号：1671-9476(2016)02-0084-03

DOI：10.13450/j.cnki.jzknu.2016.02.020