“传感器原理”课程理论与实践相结合的教学模式探索

王波　赵彦平

摘要：针对本专业“传感器原理”课程理论课不能紧随现代科技的发展，实践课不能着眼于实际应用的缺点，本文提出采用理论教学和实践教学相结合的教学方法，实践紧跟理论教学内容，理论教学辅助实践环节，两者相辅相成，协调发展。理论课内容紧跟时代发展，实践过程采用灵活多样的形式，有利于提高教学质量，开拓学生视野，培养学生创新能力。

关键词：教学改革；传感器；理论教学；实践教学

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2018）32-0145-02

一、引言

随着现代科技的发展，自动化程度越来越高，传感器的应用也越来越普遍，在移动通信、汽车、生物医学、军事航空等领域得到广泛应用。传感器是人类感知世界的重要工具，是测控系统检测和采集信号的首要环节和关键技术[1，2]，将在物联网中将发挥重大的作用，在未来的生活中将在工业制造业、医学卫生领域、安全防范领域以及可穿戴式运动设备等领域发挥巨大的推动作用。

我院测控技术与仪器专业开设的“传感器原理”课程是本科生大三必修的专业基础课，该课程主要讨论如何运用电测方法和各种原理的传感器测量位移、形变、加速度、压力和温度等非电量的测试技术，主要内容包括：电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器和压电式传感器等传感器的工作原理、基本特性以及相关测试方法[3]。该课程有广泛的应用背景，是测控技术与仪器专业学生必须掌握的专业知识。该课程是电路、模拟电子技术、数字电子技术和信号与系统的后续课程，也是单片机、自动控制等课程的基础。该课程理论紧密联系实践，对提高学生电子测量、自动检测及自动化设计能力具有重要的意义[4]。

该课程由于长期以理论教学为主，课内实验为辅，使学生很难理解和应用实际内容。教学内容分散、彼此孤立，并涉及到力学、热力学、光学、电磁学等其他学科知识[5]，内容多而且枯燥难懂，导致学生学习积极性不高。课内实验主要是验证性实验，教学内容与实际应用需求脱节，不能激发学生的创新能力[6]。为了提高教学质量，激发学生的学习兴趣以及培养学生的创新能力，我们在教学过程中拟采用理论教学和实践相结合的教学方法，合理设计实践案例，充分调动学生学习的积极性和创造性。

二、理论教学和实践相结合的教学方法

传统理论教学方法课堂的采用以教师为主导的单向注入式教学方式，侧重讲解各类传感器的内部结构和原理。教学过程枯燥、乏味，难以激发学生主动参与的兴趣，不利于学生专业知识和基本技能的积累。该课程实践教学环节无论在内容上、形式上还是条件上都存在明显不足。内容上只是简单的验证理论课的内容，跟不上实际应用的需求。形式上在固定时间，固定实验室进行实验，实验过程僵化，限制了学生的想象能力。而且实验室的硬件条件更新缓慢，满足不了当代社会日新月异的发展需求。

针对《传感器原理》理论教学和实践教学中存在的问题，本文提出采用理论教学和实践教学相结合的教学方法，实践紧跟理论教学内容，理论教学辅助实践环节，两者相辅相成，协调发展。

（一）优化课程内容，采用多种教学方式

由于教材内容滞后，跟不上现代科技的发展，在教学过程中在介绍基本原理的同时，适当增加最新内容。根据不同的教学内容，采用不同的教学方式。基本原理部分，采取启发式和诱导式教学方法，使学生做到举一反三，融会贯通。和最新应用相关的内容，由学生自己查阅资料，整理文献。在保证完成教学任务的同时扩展学生的知识面。对于和日常生活密切相关的内容，采用分组讨论式教学方式，教师给学生步骤任务，学生分组讨论，激发学生参与教学活动的热情，提高教学效率。

（二）根据实践内容，采用多种实践形式

实践教学着眼于现代科技社会的具体应用，需根据不同的理论课程采取不同的实践形式，主要包括：基础性的验证实验和综合设计实验等。对于应变片单臂特性实验、差动变压器测位移实验和电容式传感器的位移实验等基础性实验，仍然采用原来的CSY-998型传感器实验仪进行验证性实验，以加深课堂理论知识的理解。为了培养学生能应用传感器知识设计相关非电量电测电路的能力，设计部分综合设计实验，如基于超声传感器的定位系统综合实验。要求学生利用相关的接口电路和应用电路，自行设计出传感器测量电路。对于一些新型的应用，由于实验室设备陈旧，跟不上实际应用的发展，可以利用LabVIEW软件进行仿真。LabVIEW仿真软件是图像化编程软件，能够在虚拟环境完成数据采集、处理和显示的系统功能。对于日常生活中的具体应用，给学生步骤设计任务，让学生利用课余时间查找资料，设计方案，利用仿真软件调试，最后到实验室进行验证。根据实践内容，采用多种实践形式，既紧跟理论发展，又培养了学生的动手能力，同时激发学生创新意识，进一步提高教学质量。

三、总结

传感器原理这门课程理论性强、内容丰富、概念抽象、涉及知识面广、分析方法多、信息量大，同时应用广泛，发展快速，所以在教学过程中要理论与实践相结合。在理论教学中采用不同的教学方式激发学生参与教学活动的热情，提高教学效率。实践教学紧跟理论课内容，采用多种实践形式，培养学生的动手能力、创新能力。理论教学和实践教学这两个环节相辅相成，协调发展，使学生树立起系统知识的整体概念，提高学生的综合素质。

参考文献：

[1]谢春利，刘俊杰.传感器系列课程的教学改革与实践[J].大连民族大学学报，2017，19（1）：83-86.

[2]韩飞，刘磊.《传感器原理及应用》教学改革探讨[J].黑龙江科技信息，2016（1）：91-91.

[3]严钟豪，谭祖根.《非电量电测技术（第2版）》[M].机械工业出版社，2010.

[4]王静.“传感器原理及应用”课程教学改革与实践[J].榆林学院学报，2017，27（4）：103-105.

[5]金梅，张立国，金菊.“传感器原理与设计”课程立体教學模式的改革[J].电气电子教学学报，2016，38（4）：48-50.

[6]杨睿.《传感器原理及应用》课程实践教学改革与创新[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2015，33（4）：571-574.