工程教育背景下“檢測(cè)技術(shù)”教學(xué)改革探討

陳振學(xué)，劉成云，常發(fā)亮

(山東大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250061)

檢測(cè)技術(shù)是當(dāng)今信息社會(huì)必須使用的一門重要技術(shù)。在我國(guó)高校的自動(dòng)化類、計(jì)算機(jī)類、信息類和電子類等專業(yè)中都已開(kāi)設(shè)有相關(guān)的“檢測(cè)技術(shù)”課程［1，2］。本文介紹筆者在“檢測(cè)技術(shù)”校級(jí)精品課程建設(shè)中，所進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容和方法上的改革，主要從課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。

1 課堂教學(xué)改革

“檢測(cè)技術(shù)”課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)、典型傳感器原理、過(guò)程檢測(cè)技術(shù)及自動(dòng)檢測(cè)中的共性技術(shù)和新發(fā)展［3］。

1)有側(cè)重點(diǎn)的課堂教學(xué)

“檢測(cè)技術(shù)”課程中傳感器的原理和測(cè)量電路聽(tīng)起來(lái)比較枯燥乏味，而傳感器的應(yīng)用結(jié)合生活中的實(shí)例會(huì)比較有趣。因此，我們?cè)谑谡n時(shí)可以先介紹傳感器在生活中的一些常見(jiàn)應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生帶著疑問(wèn)再去學(xué)習(xí)傳感器的原理和測(cè)量電路，這樣效果就會(huì)好很多。

2)工程應(yīng)用型教材的使用

我們編寫并講授的工程應(yīng)用型教材［4］，以應(yīng)用為目標(biāo)，兼顧寬度與深度的統(tǒng)一，注重基礎(chǔ)性與先進(jìn)性相結(jié)合、學(xué)科性與實(shí)用性相結(jié)合以及檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)裝置(產(chǎn)品)相結(jié)合。在闡述典型參數(shù)的檢測(cè)技術(shù)時(shí)，首先對(duì)該參數(shù)的常用檢測(cè)方法進(jìn)行一般性講解和縱橫比較;然后選擇其中一種或兩種方法進(jìn)行較深入的闡述，包括傳感原理、調(diào)理電路、性能特點(diǎn)、選用要點(diǎn)、安裝校驗(yàn)和故障處理等，以滿足深度方面的要求。在每一章末都安排有實(shí)際工程背景的例題和習(xí)題，學(xué)生可利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

為了讓學(xué)生掌握課程中的核心內(nèi)容，我們?cè)谥v授利用電容式傳感器測(cè)量金屬板材厚度的原理時(shí)，提出以下三個(gè)問(wèn)題:①定性說(shuō)明其測(cè)量與控制原理;②檢測(cè)滯后主要是由于什么原因造成的?③應(yīng)用自控理論說(shuō)明檢測(cè)滯后對(duì)該控制系統(tǒng)的性能帶來(lái)哪些影響?

這些問(wèn)題都是教材中沒(méi)有講到，但是又關(guān)系到以后傳感器的使用問(wèn)題，同時(shí)也可藉此檢查學(xué)生對(duì)所學(xué)自動(dòng)化知識(shí)的綜合與分析能力。

3)結(jié)合教師研究課題和工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)

工科院校教師應(yīng)該具有一定程度的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)教學(xué)工作是很有利的。比如講授電渦流式傳感器時(shí)，首先提到在機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、錢幣廠和監(jiān)獄等重要場(chǎng)所，都有安全通道采用金屬探測(cè)儀進(jìn)行安全檢查。由此，我們引出金屬探測(cè)儀的工作原理:由于金屬的電渦流效應(yīng)，當(dāng)探測(cè)線圈靠近金屬物體時(shí)，金屬導(dǎo)體表面會(huì)產(chǎn)生電渦流，由電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使探測(cè)儀振蕩回路中的能量損耗增大，檢測(cè)出這種變化并轉(zhuǎn)換成聲音報(bào)警信號(hào)，便可以判定探測(cè)線圈下面是否有金屬物體［5］。再如講解圖像傳感器時(shí)，首先介紹CCD 圖像傳感器在軍事、民用和醫(yī)療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，然后結(jié)合筆者所從事的模式識(shí)別與圖像處理的研究方向和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹如何制作和使用CCD 圖像傳感器，最后再來(lái)解釋CCD 圖像傳感器的原理。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

1)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式只是模仿性的實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證已知的結(jié)果而已［6］。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)內(nèi)容上，適量增加了部分設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，如利用熱電偶傳感器制作溫度感應(yīng)器，制作光柵傳感器測(cè)量微小位移等。

2)實(shí)物型實(shí)驗(yàn)

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中，購(gòu)置了部分典型的傳感器，如懸臂梁式稱重傳感器和型熱電偶等，供學(xué)生自行拆裝，將傳感器內(nèi)部實(shí)物的構(gòu)造展示出來(lái)。這樣，教學(xué)效果比一些簡(jiǎn)單的文字教學(xué)或平面圖教學(xué)要好得多。這種教學(xué)模式不完全等同于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不能拆開(kāi)傳感器的，只能進(jìn)行使用操作，而這種模式能讓學(xué)生了解到傳感器的內(nèi)部構(gòu)造。并且消耗費(fèi)用并不大。

3)實(shí)驗(yàn)中的討論學(xué)習(xí)

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中采用了討論式學(xué)習(xí)。要求學(xué)生在課前做好預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，查閱相關(guān)的資料文獻(xiàn)，先闡述自己對(duì)該實(shí)驗(yàn)的理解，然后組織大家討論，最后由教師總結(jié)并補(bǔ)充學(xué)生討論中的疏漏。另外，對(duì)在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，大家可以采用討論方式來(lái)解釋或者嘗試解決這些問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)“檢測(cè)技術(shù)”課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了該課程的教學(xué)質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，該課程的教學(xué)內(nèi)容和方式還需不斷改革和完善，我們將繼續(xù)進(jìn)行探索以進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。使本科學(xué)生畢業(yè)以后能在自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用方面有一個(gè)質(zhì)的飛躍，以適應(yīng)杜會(huì)的需要。

［1］ 徐科軍. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)(第2 版)［M］. 北京:電子工業(yè)出版社，2008

［2］ 苑惠娟，秦勇，周真.“傳感技術(shù)”課程設(shè)計(jì)改革探索［J］. 南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，.2010，32 (4):91-92

［3］ 鄒紹芳，吳開(kāi)華，馬莉. 檢測(cè)技術(shù)課程交叉教學(xué)研究［J］. 杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，4 (4):74-76

［4］ 李現(xiàn)明，陳振學(xué)，胡冠山. 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用［M］. 北京:高等教育出版社，2012

［5］ 周杏鵬.“檢測(cè)技術(shù)”課程教材建設(shè)與教改實(shí)踐［J］. 南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào). 2005，27 (3):68-70

［6］ 徐科軍.“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”課程建設(shè)探討［J］. 南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(3):23 －24.