汽车传感器与测试技术课程教学方法探讨

李丽，贝绍轶，倪彰

摘 要：文章针对汽车传感器与测试技术的课程特点及目前教学过程中所存在的问题，依据工程教育专业认证对汽车类专业人才培养目标及毕业要求相关标准，以教学手段、教学内容、实践教学设计、考试方式等为切入点，探索适应本课程特点的教学方法，为后续的课程教学提供一定的参考和依据。

关键词：汽车传感器；测试技术；汽车类专业；教学方法

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）21-0082-03

Abstract： This paper discussed the characteristics and problems existing in the course of automobile sensor and detecting technology. Based on the cultivation target of engineering education professional certificate of talents from vehicle-related majors and relevant standard of graduation requirement， the author tried to explore teaching method which is fit for the characteristics of the course from the following perspectives： teaching method， teaching content， teaching design of practice and the method of examination and such proposal will provide reference for teaching activities in the future.

Keywords： automobile sensor； detecting technology； vehicle-related majors； teaching method

引言

随着电子信息技术的迅速发展，现代机械产品已成为集机械、电子、信息、控制为一体的复杂机电系统。作为复杂机电产品的代表，汽车的电子化程度也在不断提高。汽车的动力性能、操纵性能、安全性能、舒适性能等各个方面的改进和提高，都需要依靠良好的电子控制系统来实现汽车功能的精确控制，汽车电子控制系统的技术水平也已成为现代汽车档次的重要判断标准[1]。汽車电子控制系统一般由传感器、控制电脑、执行器组成。作为汽车电子控制系统获取信息的关键部件，汽车传感器的性能好坏直接影响汽车技术性能的发挥。据统计，一辆一般级别的小型轿车上大约安装了几十只到上百只传感器，而配置高的豪华型汽车上的传感器数量可多达两百余只，并且传感器的种类也呈现多样性的特点[2]。因此，掌握车用传感器的结构、工作原理及在汽车上的应用和检测方法对于从事汽车行业的学生来说至关重要[3]。

目前，汽车传感器与测试技术已被设置为我校汽车类专业（车辆工程、汽车服务工程）的核心基础课程，课程内容包括测试系统和汽车传感器两部分，涉及精密机械、信息技术、微电子、材料科学、光学、声学等多方面专业基础知识，是一门技术性、实践性均较强的课程。通过该课程的学习，学生应掌握测试技术的内容与任务、一般测试系统的组成、信号的分类及其描述方法、测试装置的静态和动态特性、信号失真原因和实现不失真的条件，掌握常用传感器的结构和工作原理、及其在汽车中的应用，了解汽车测试技术的现状与发展趋势。由于该课程计算及公式推导较多且知识点分散，使课堂教学枯燥乏味，且随着汽车产业的飞速发展，汽车传感器与测试技术的新知识、新内容又在不断涌现，课堂教学内容很难面面俱到。如何适应社会发展的需求，改革汽车传感器与测试技术课程教学模式和教学方法，着重培养学生的自主学习能力、实践能力及创新能力，提高教学效果，是该课程亟待解决的问题。

一、课程的地位

依据车辆工程、汽车服务工程专业的工程教育认证标准，其专业培养目标中的工程素养明确要求学生掌握车辆工程（汽车服务工程）及相关学科的基础理论、专业知识与技能，具有车辆工程（汽车服务工程）领域技术设计、研究、系统集成和综合应用能力。在涉及的“设计/开发解决方案”毕业要求中也明确指出：车辆工程（汽车服务工程）专业能够设计针对车辆工程（汽车服务工程）领域复杂工程问题的解决方案，涉及满足特定需求的车辆系统、单元、部件或工艺流程，控制单元、汽车零部件等故障诊断流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。从车辆工程、汽车服务工程专业的人才培养目标和毕业要求中可以看出：汽车传感器与测试技术是培养学生解决专业复杂工程问题能力重要环节，是培养学生专业核心能力的必修课程之一。

二、课程的教学现状

汽车传感器与测试技术课程包括测试系统和汽车传感器两部分内容。测试系统部分计算及公式推导较多，要求学生具备扎实的数学基础。以第一章信号描述及分析为例，该章节既涉及信号幅值的积分计算，又涉及信号频谱的三角函数展开式、复指数函数展开式的公式推导。抽象的理论知识、复杂的公式推导枯燥难懂，学生学习较为吃力。汽车传感器部分内容广、知识点多且更新快，仅传统传感器就涉及电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器等十余种[4]，由于知识点冗多繁杂，课堂教学难以全部兼顾，需要在教学过程中去繁就简，利用有限的教学时间最大限度地培养学生的自主学习能力、实践能力与创新能力。

汽车传感器与测试技术理论与实践并重、内容多且更新快的课程特点对教学方法提出了极高的要求，但目前汽车传感器与测试方法课程教学无论在理论教学还是在实践教学环节都存在一定不足，主要存在的几个问题如下：

（一）教学手段不够丰富，学生缺乏学习兴趣

传统的汽车传感器与测试技术课程讲授模式主要采取板书加PPT的方式，教学手段单一，难以生动直观的传达复杂抽象的教学内容，学生学习起来较为吃力。在理论教学中，尤其是牵扯到公式推导的部分，如信号的频域分析，往往老师花费了大量时间讲解学生还是无法充分理解，教学效率较低。虽然在教学中引入了一些图片、动画视频等多媒体素材以帮助学生理解这些内容，但学生对于学习这些知识的意义无法得到直观深刻的认识，学习兴趣较低。因此，对汽车传感器与测试技术这门课而言，更重要的是通过实物展现与操作演示将理论知识与实践内容有机结合起来，从而帮助学生直观而深刻的认识所学理论知识的意义及具体应用，进而激发学生的学习热情。此外，当前以教师为主，学生被动学习的教学模式严重束缚了学生学习的积极性和主动性，整体教学质量较差。如何发挥学生学习的主体作用，充分调动起学生自主学习的兴趣，从而达到教学事半功倍的效果，是探索新的教学手段中应当注意的问题。

（二）教学内容重点不够突出

汽车传感器与测试技术课程的教学内容简单的以传感器工作原理的不同进行分类编排章节，各类传感器同等讲解，与学生所学专业的贴合度不够紧密，教学重点不够突出。目前该课程的教学内容就已经较为冗多繁杂，而随着科技的发展，有关汽车传感器与测试技术的新知识、新内容又在不断涌现，面面俱到的课堂讲授难以在有限的教学时间内最大限度的向学生传达课程核心内容，学生在学习的过程中也容易迷失重点。如何去繁就简，帮助学生在繁杂的知识点中准确把握核心内容，是汽车传感器与测试技术这门课程教学的难点之一。

（三）实践教学缺乏设计性训练

目前的实践教学环节验证性实验较多，教师过于注重实践操作方面的训练，在实践教学环节的讲授基本集中于实验步骤的具体操作，而对实验内容及实验方案设计理念的讲解较为缺乏。学生按照实验操作指南按部就班的完成实验，对实验内容及实验方案设计缺乏深度理解与思考，存在知其然而不知其所以然的现象，往往做完实验之后收获甚微。实践教学环节设计性训练的不足，难以有效训练学生的实践创新能力。如何减少验证性实验，安排难度适当的设计性实验，逐渐培养起学生的实践创新能力，是实践教学环节应当着重考虑的问题

（四）考核方式较为单一

汽车传感器与测试技术课程采用期末考试为主，平时成绩为辅的考核模式。期末考试的比重过大，导致部分学生产生侥幸心理，认为平时不必认真学习，期末考试前临时突击即可通过考核，在教学过程中出现学生到课率较低，作业抄袭情况严重等现象。不良学习氛围的形成也严重挫伤了踏实认真学习的学生的學习热情。有些学生平时认真学习，但期末考试一次发挥不当，最后的成绩反而不如一些临时突击的同学。因此，改革考核模式，降低单次考试的比重，实现多元化的考核，对于树立良好的学风，保证考核的公平公正，充分考察学生各方面的综合能力，具有重要意义。

三、教学方法的改进建议

针对汽车传感器与测试技术课程的典型课程特点及目前教学过程中所存在的问题，本文对该课程的教学方法提出了以下几点改进建议。

（一）丰富教学手段

针对汽车传感器与测试技术课程理论内容较多且概念抽象，枯燥乏味的现实状况，建议在课件中引入丰富多样的多媒体素材，并结合现有的汽车传感器实验器材进行理实一体化教学，将上课地点由普通教室转换到汽车传感器实验室，将课堂多媒体教学与实验教学有机的结合在一起，可将抽象理论直观化、形象化，从而实现对重点难点内容深入浅出的讲解[5]。此外，教师在教学过程中可转变角色，采取以问题为导向，课堂讲授加自主学习的教学模式，提升学生学习的主体地位[6]。比如，在压电式传感器的课堂教学中，教师可先以煤气灶电子点火装置等日常生活中所见到的压电式传感器为例讲述压电式传感器的应用，引发学生对压电式传感器学习的兴趣，在对压电式传感器的工作原理及工作特性进行讲解之后，要求学生分组自主学习实验室中所提供的汽车上所使用的压电式传感器如压电式爆震传感器、压电式载荷传感器、燃油压力传感器等，并要求每组学生选择其中一种进行深入学习，根据该种压电式传感器的工作环境和约束参数指标，从结构设计、性能指标、工程造价、安装维护等方面对该种压电式传感器进行设计论证，并提交相关的学习报告。多样化的教学手段，可引发学生的学习兴趣，调动学生自主学习的积极性，从而提高课堂教学效果。学生在自主学习的过程中能够逐渐掌握探索新知识、新技术的方法，从而提高学生在飞速发展的汽车产业中的适应能力。

（二）改革教学内容

针对汽车传感器与测试技术课程内容多且知识点分散的现状，根据汽车类专业学生的专业特点对教学内容进行适当调整，强化与专业贴合度较高部分内容的讲解，可有效的去繁就简，最大限度的满足社会和行业对学生专业知识的要求，实现毕业生能力与工作岗位的良好对接。而针对不断涌现的关于汽车传感器与测试技术的新知识、新内容，可让学生以平时作业的形式自主选题完成调研报告，报告内容包括新技术的理论分析，新产品的结构、工作原理及应用范围等。学生在完成调研报告的过程中，需要搜索大量有关汽车传感器与测试技术新进展的内容以选择合适的命题，并需要以所学专业知识为基础进行深入分析，整个过程可以有效训练学生掌握新技术、新产品的能力，进而达到授学生以“渔”而非授学生以“鱼”的目的。此外，在对传感器在按照工作原理的不同进行分类讲解之后，可补充根据汽车传感器输出量或测试对象的不同进行分类的对比性学习[7]。比如在对同一测试对象，汽车车速，进行检测的过程中，可采用光电式、霍尔式、电磁感应式和可变磁阻式等多种车速传感器，这些车速传感器可以安装在汽车从动轮、驱动轮、驱动桥主减速器或变速器输出轴上[3]。学生可以选择某一具体车型，根据该车型结构布局特点对车速传感器类型及安装位置进行设计论证。在对比性学习的过程中，学生可对所学知识进行不断总结，对理论知识体系进行融会贯通，从而实现对各类传感器的灵活应用。

（三）深化实践教学

汽车传感器与测试技术属于应用技术学科，具有较强的实践性，但简单的验证性实验枯燥乏味，学生按照实验操作指南不需深入思考即可完成整个操作过程，难以有效训练学生的实践创新能力。因此，在课程实践教学环节应当减少验证性实验，增加设计性实验。在具体的操作过程中，可采取开放实验室的方式，通过布置大作业，以汽车领域中具体的工程问题为题，要求学生充分利用实验室平台，分组探究解决所提出的具体工程问题的方案方法，自主设计相关实验对所提出的方案进行可行性验证，最后的实验结果以PPT的形式进行公开展示讲解，各小组在听取其他组的方案过程中，需对各组方案的优缺点，如可行性，实用性，经济性等进行评价。在整个设计性实验的过程中，学生在不断的发现问题不断的解决问题，这在充分调动学生学习积极性的同时也会赋予学生掌握知识技能的成就感，从而培养起学生自主学习的兴趣。

（四）完善考核方式

改变原有的期末考试为主，平时成绩为辅的考核模式，降低期末考试在总体成绩中的比重，实现考核方式的多元化。具体可采用“N+2”的考核模式，考核的课程总成绩大致分布如下：平时成绩占总成绩的10%；两次过程性考核各占总成绩的10%；实验占总成绩的10%；大作业占总成绩的20%；期末考试占总成绩的40%。其中平时成绩按上课出勤率及作业完成情况综合评定，作业内容包括对有关汽车传感器与测试技术新知识、新技术的调研报告。两次过程性考核分别对测试系统及汽车传感器两部分内容进行测试。实验成绩在考核学生的实践操作能力的同时考察学生对实验现象的分析能力及实验过程中出现问题的解决能力。大作业主要考察学生运用所学专业知识解决实际工程问题的能力，学生在解决问题的过程中需要对所学知识进行融会贯通，所提交的项目研究报告锻炼了学生的文字表达能力及总结概括能力。期末考试的命题中应包括基本概念题、分析题和计算题，其中基本概念题包括选择题、判断题、名词解释等，比重占总成绩的30%；分析题包括简答题和论述题等，比重占总成绩的40%；计算题主要考察学生利用所学专业知识对具体工程问题进行量化分析的能力，比重占总成绩的40%。采用“N+2”的考核模式，切实保证了考核模式的客观性与全面性，引导学生从注重考试结果转向注重学习过程，有助于创建良好的学习氛围，充分训练学生的自主學习能力及实践创新能力。

（五）科研助力教学

依托我校拥有的江苏省新能源汽车动力系统集成控制重点实验室、江苏省报废汽车绿色拆解与零部件再制造工程技术研究中心、江苏省汽车传动系统部件制造技术工程技术研究中心、江苏省汽车管路总成工程技术研究中心等4个省级学科平台及常州市新能源汽车控制与运用重点实验室、常州市汽车零部件缺陷分析与检测公共技术服务平台2个市级学科平台，围绕汽车传感器与测试技术教学内容，有针对性地开展学生的科研训练、创新创业训练。学生通过参与教师的相关科研项目，将所学的汽车传感器与测试技术的知识和实验技能运用于科研项目之中，在科研项目中消化、吸收、实践、创新，激发学生科学研究及专业课程学习的兴趣，培育学生的创新思维，提高学生学习的积极性。同时，将教师的科研项目分解为若干子课题，使学生申报省级以上的大学生创新训练计划项目，师生共同围绕科研课题开展研究，形成师生互动、互溶的科研氛围，开拓学生的专业视野，培养学生解决复杂工程问题的能力，激发学生的创新动力，掌握创新方法与技巧，提升学生的创新能力。

四、结束语

课程教学方法改良是提高教学质量的有效途径。本文从汽车传感器与测试技术的课程特点及存在问题入手，探索适应本课程的教学方法。通过课堂多媒体教学与实验教学的有机结合、课堂讲授加自主学习的教学模式来丰富教学手段，通过根据专业方向调整教学重点、增加对比性学习促进理论的融会贯通来改革教学内容，通过减少验证性实验、增加设计性实验来深化实践教学，通过多元化的考核方式来综合评定学生的学习成果、培养学生良好的学习态度，通过科研项目促进学生消化、吸收、实践、创新所学知识。多种教学方法的有机结合，切实提高了教学质量，培养了学生的自主学习能力、实践能力与创新能力，从而使教学真正发挥了人才培养的核心作用。

参考文献：

[1]尹靖康，孟庆达，周颖.现代汽车电子系统中智能传感器的应用[J].时代汽车，2017（6）：45.

[2]邓岐杏，巫尚荣.汽车电控系统常规传感器测试系统的研究[J]. 大众科技，2015，17（8）：61-62.

[3]冯俊萍.汽车测试技术及传感器[M].重庆大学出版社，2009.

[4]任玮.《传感与检测技术》课程评价方案与教学效果[J].考试周刊，2011（3）：151.

[5]郑焱，张丹，崔伟，等.发动机原理课程教学方法探讨[J].江苏理工学院学报，2016（22）：119-121.

[6]张迎雪.浅谈传感器与检测技术课程教学[J].科学大众：科学教育，2012（11）：155.

[7]杨帅，周毅，徐慧星，等.《汽车试验传感器技术》课程教学改革与初探[J].教育教学论坛，2013（45）：30-31.