传感器与检测技术课程的教学改革探索与实践

张琼 郭红英

摘要：针对传统的传感器与检测技术课程在教学现状方面的一些不足之处，理论教学方式的单一以及实验教学的有限，提出了教学改革方案，以理论教学、实验教学、课程设计为一体的教学方式，使学生通过线上线下理论知识的学习与讨论、仿真及实验的设计分析与验证，以及以项目为主导的课程设计的实践，能更好地对传感器与检测技术进行学习和实践，提高学生对传感器的实际应用能力。

关键词：传感器与检测技术;教学改革;课程设计;仿真;传感器应用

中图分类号：TP393        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）27-0228-02

Abstract：In view of the shortcomings of the traditional sensor and detection technology course in the teaching situation， the single theoretical teaching method and the limited experimental teaching， this paper puts forward a teaching reform scheme， which integrates the theoretical teaching， experimental teaching and course design， so that students can learn and discuss the theoretical knowledge online and offline， analyze and verify the simulation and experimental design， And the practice of project-based curriculum design can better study and practice sensor and detection technology， and improve students' practical application ability of sensor.

Keywords： Sensor and detection technology; Teaching reform; Curriculum design;Simulation;Sensor applications

1 引言

傳感器与检测技术作为信息技术的关键之一，已经渗透到人类的科学研究、工程实践和日常生活的各个方面。随着5G技术的普及与应用，物联网、智能汽车等行业的蓬勃发展，传感器作为智能制造的核心之一，对我国发展智能制造技术起着重要的作用。传感器与检测技术是工科电子技术类专业一门重要的技术实践课程，其目的在于培养学生在传感技术方面具有较广的认识，能在测量领域完成生产过程中的信息检测[1，2]。

2 教学的现状与问题

在传统的教学中，传感器与检测技术采用理论教学和实验教学相结合的方式，在理论教学方面，主要讲授传感器的传感机理、结构、测量电路和应用方法等，主要集中在理论分析。在实验教学方面，由于实验室设备的限制，传感器实验主要是验证型实验，实验主要是对几种传感器如红外温度传感器MLX90614、光频传感器TSL230等进行信号采集，验证的是通过不同的传感器将相应的非电量转换为电量的过程。实验过程单一，学生只能看到信息采集的结果，不能主动地将理论知识联系到实际，缺乏对传感器与检测技术的综合认知，与目前培养应用型人才的目标不匹配。由于传感器与检测技术的实践性和应用性，使实验教学成为课程教学的一个重要环节 [3，4] 。

3 教学改革的方案

为了符合社会对应用型人才的需求，培养学生的实践能力，增加学生学习的积极性和主动性，提出了以理论教学、实验教学、课程设计为一体的教学方式，以项目式为目标的教学理念，使学生们对传感器与检测技术有更深入的学习与实践。

3.1 理论教学

传感器与检测技术的理论教学结合线上教学的优势，采取线上线下相结合的授课方式，以项目教学法为核心，提出课程项目设计要求，重点放在传感器的测试及应用上，线上教学依托学习通平台建课，合理安排学习内容，讲授基础的知识点，关于传感器的原理、结构、特性等，利用线上教学的优势，学生可以在平台自主学习并完成相关任务点，可以针对不同学生的进度及需求，对于部分较难懂的知识点重复观看，培养学生自主学习的能力，网络课程跟踪的数据可让教师更好了解学生学习行为的特征，同时，对于一些线上教学的聚焦分散，碎片化学习的缺点，可以通过线下的课程项目设计的需求作为内驱动，以线下的项目设计与实践来检测学生线上学习的成果。对于一些重点、难点、疑难问题在线下进行讨论解答[5，6] 。

3.2 实验教学

传统的实验教学是将已有的传感器及相关设备进行验证，验证型实验限制了学生的思维，设计类实验较少。通过教学改革，在理论讲解的基础上，设计传感器的应用实例，在实验教学设计中以学生为主体，结合已有资源，优化实验教学内容，考虑不同层次水平的学生的基础知识点掌握不同，在已有的基础验证型实验的情况下，增加一些综合型和设计型的实验。

结合目前实验室现有的条件，综合型和设计型实验要求学生以仿真为主，实验教学可以通过Matlab软件对传感器的静态特性如线性度、灵敏度、重复性。迟滞性等静态特性进行验算，也可以通过Simulink仿真对传感器进行建模，对动态特性进行仿真分析，通过仿真，分析影响传感器动态特性的具体因素，以及其改善措施。通过Ewb、Mutlsium软件对传感器电路进行仿真分析，验证测试电路的是否能检测相应的信号[7]。