基于纳米技术和器件对传感器原理与应用新教学的探讨

占世平+代媛

（1.湖南科技大学物理与电子科学学院 湖南湘潭 411201；2.湖南科技大学外国语学院 湖南湘潭 411201）

摘 要：随着近年来纳米技术的发展和新型纳米器件的不断涌现，极大程度上改变了人们的生活方式。而这些看似功能丰富的器件究其本质来说得益于不同类型和功能的新型传感器的集成和组装。本文从纳米技术和器件的视角对传感器原理及应用這门课的存在的问题以及教学方式进行新的探讨，进而寻求一种与时俱进和学以致用的新型教学方式。

关键词：纳米技术 传感器 教学方式 学习效果

引言

随着近年来电子科学技术的飞速发展，涌现出诸多令人惊叹的科技产品，例如谷歌的无人驾驶汽车、微软的全息眼镜、苹果的智能手表等等。这些高科技电子产品改变了人们的生活方式，并且创造了巨大的经济效益，为人类社会带来了重大变革。而它们得以正常工作的一个关键便是其内部各式各样的传感器，且绝大多是微纳米传感器。微纳米传感器的发展得益于纳米技术的革新，其性能较传统传感器具有体积小、集成度高和性能卓越等优势[1-2]。《传感器原理及应用》这门课程作为学生认识传感器的窗口，是物理相关专业、电气信息类专业基础课或专业方向课， 在教学中占有重要的地位。

一、问题与讨论

然而一直以来，学生关于《传感器原理及应用》这门课程的学习效果却不尽如人意，主要存在这样一些问题：（1）该课程包含了诸多高技术学科的交叉，不易于学生掌握，且对教学提出了可更高的要求。（2）对于大多数的传感器教材[3-6] 来说，其章节的划分都是根据传感器的工作原理进行分类的，如应变式、电容式、压电式等。内容划分太过于刻板，浮于表面。而对当前一些的电子科技前沿领域新动态、新成果极少涉及，存在书本理论与当前实际生产、应用以及科学研究相互脱节的现象；（3）学生对该课程的应用前景以及课程的意义缺乏深入的认识，对该门课程的定位不够明确，因而无法激发学生自身的学习兴趣。因此，《传感器原理与应用》该如何在调整知识结构、培养学生创新能力及科研素质方面发挥其应有的作用，这已成为我们亟需解决的问题。

二、方法与策略

针对传感器课程教学中所出现的这些问题，也有诸多学者从不同角度对此进行了探讨[7-9]。这里，我们以微纳米传感器的研究为载体，以创新教学方式为手段，将传感器基本理论与微纳米传感器的研究、应用实际相互结合，开展新型《传感器原理与工程应用》教学与课程建设的研究和探索。

首先，要阐明该门课程的重要性和关键性。提升学生对《传感器原理与工程应用》这门课在当今科学技术、信息产业、环境保护和工业生产等领域的认知与应用，了解当今传感器领域的研究和应用动态。

其次，培养学生的创新思维能力和实践的能力。将书本基本理论知识应用于实践，并进行大胆拓展。当融入微纳米技术时，或将所学宏观领域中的传感器知识应用于微观领域，可以制造出诸多性能优异的传感器件来。如一种微米级的高灵敏度气体生物传感器其本质就是利用了课本中电阻式传感器这一章节的基本原理来实现的，类似例子还有很多，值得探究学习。这一拓展性和创新性的融合能使学生的思维方式得到很好地锻炼。

第三，夯实学生在传感器领域的基础理论知识，扩展学生的知识面，激发学生的求知兴趣。要做到学以致用，基础知识是根本。通过该教研项目的实施，有助于增强学生自主学习、自主探索的兴趣和能力。

最后，对微纳米传感器的前沿应用和理论知识进行调研和整理。遴选出与课程教学内容紧密联系的部分研究新成果和新动态，建立纳米传感器与书本传统传感器相互关联、横向知识与纵向知识紧密联系、基础理论与前沿应用融为一体的教学体系与框架。

结语

本文从纳米技术和器件的视角对传感器原理及应用这门课的教学方式进行新的探讨，对当前课程教学中存在的问题进行了探讨和分析，并为寻求一种与时俱进、能够让学生学以致用的新型授课方式提供了可行的操作方案和策略，在提升传感器原理与工程应用这门课的教学效果方面具有一定的参考价值。

参考文献

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作者简介

占世平，男，1986年出生，讲师，理学博士，研究方向为纳米光学材料和器件