傳感與檢測技術(shù)課程教學(xué)改革初探

史玉立

【摘 要】傳感與檢測技術(shù)課程作為五年制大專機(jī)電一體化、電氣自動化專業(yè)的基礎(chǔ)課程，一向存在教師授課難，學(xué)生聽懂難的問題。本文針對傳感與檢測技術(shù)課程與職業(yè)類學(xué)校學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)出發(fā)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和實踐教學(xué)方面對課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與實踐。在進(jìn)行教學(xué)改革后，將該課程在多個班級進(jìn)行了實踐，實際效果證明對該課程的改革提升了教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】傳感器；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號： TP212-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0250-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.112

【Abstract】As a basic course of electromechanical integration and electrical automation specialty in five-year college， the course of sensor and detection technology has always been difficult for teachers to teach and students to understand. Based on the study characteristics of sensor and detection technology course and vocational school students，this paper explores and practices the teaching reform of the course from the aspects of teaching content，teaching means and practical teaching.After the teaching reform，the course has been practiced in many classes.The actual results show that the reform of the course has improved the teaching effect and stimulated the students'innovative ability.

【Key words】Sensors；Teaching methods；Teaching reform

0 引言

在信息社會的今天，傳感器在自動檢測、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而傳感與檢測技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大核心技術(shù)之一。五年制大專電氣類學(xué)生的就業(yè)崗位主要分布于生產(chǎn)第一線，都需要具備傳感器與自動檢測的知識與技能，而傳感與檢測技術(shù)課程是五年制大專機(jī)電一體化、電氣自動化專業(yè)等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

在該課程中，學(xué)生需要了解自動化控制常用傳感器的結(jié)構(gòu)原理、測量電路和性能特點(diǎn)，及一般安裝使用方法，掌握常見傳感器的基本應(yīng)用方式。課程涉及內(nèi)容廣泛，不僅涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)、電工電子等專業(yè)知識，還涉及到工業(yè)現(xiàn)場的一些實際情況和傳感器材料工藝學(xué)，在進(jìn)行傳感器的應(yīng)用時還涉及到自動控制原理、計算機(jī)等知識。

1 現(xiàn)存問題

傳感與檢測技術(shù)課程具有實踐性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，但是其課程內(nèi)容相對較為分散，缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性，學(xué)生學(xué)習(xí)有難度。

高職院校的傳感器課程承襲自高校課程，在教學(xué)內(nèi)容上側(cè)重于各種傳感器原理及其常用測量電路的講解， 在教學(xué)方法上主要以課堂講解為主；在理實一體化課程中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容針對不同的傳感器開設(shè)的教學(xué)實驗，也主要是對各種傳感器的原理進(jìn)行驗證，學(xué)生即使清楚了解了相關(guān)傳感器的原理，而對傳感器的應(yīng)用仍然了解不足。

而現(xiàn)今傳感技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展， 各種新型的傳感器不斷涌現(xiàn)，基于原理介紹的傳感器難免不足，而基于原理驗證的實驗設(shè)備與實際生產(chǎn)應(yīng)用的傳感器有一定差距，添置難度大，維護(hù)成本高。

2 改革方案

傳感器課程實踐性高、應(yīng)用性強(qiáng)，對于培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力、提高綜合素質(zhì)和開發(fā)創(chuàng)新思維有著重要作用。從機(jī)電一體化13屆開始，我校主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法（教學(xué)模式）和考核方式三個方面對本課程進(jìn)行了教學(xué)改革。

（一）教學(xué)內(nèi)容的改革

目前，傳感器所應(yīng)用的教材總類較多且偏重理論知識的學(xué)習(xí)，課程改革針對高職學(xué)生的特點(diǎn)，同時考慮到原有教學(xué)內(nèi)容與教材的陳舊與落后，結(jié)合本門課程教學(xué)方法改革的具體內(nèi)容，對教學(xué)內(nèi)容與教材進(jìn)行改革。

教學(xué)過程中將現(xiàn)有教材僅作為參考資料，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中要求學(xué)習(xí)的傳感器基本原理，以職業(yè)實踐活動為主線，選取多個普遍應(yīng)用、原理典型的傳感器，編寫教學(xué)講義， 以此作為學(xué)生與教師之間學(xué)與教的應(yīng)用教材。

新編講義內(nèi)容中，采用項目教學(xué)為主要方式，設(shè)置若干以傳感器應(yīng)用為中心的任務(wù)，任務(wù)選自工業(yè)生產(chǎn)實例，包含常見傳感器的原理、應(yīng)用、編程實現(xiàn)、調(diào)試等內(nèi)容，讓學(xué)生帶著目的進(jìn)入課堂，了解相關(guān)知識后動手實踐，完成相關(guān)應(yīng)用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。例如在電阻應(yīng)變式傳感器的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生完成電子秤的制作并最終完成重量的稱量，為了完成電子秤的制作，學(xué)生需要了解電阻應(yīng)變式傳感器的相關(guān)原理及檢測電路，使理論學(xué)習(xí)和實踐學(xué)習(xí)得到了融合，并以實踐為主，鍛煉了學(xué)生的動手能力。

項目化教學(xué)法的應(yīng)用，解決了傳感器課程的不連貫性和不系統(tǒng)性在講授過程中所帶來的諸多問題，最終實踐項目的實現(xiàn)，加深了學(xué)生對知識的理解，提高了學(xué)習(xí)效率，增加了課堂知識的容量。

在該課程中，我校原先采用的設(shè)備是亞龍YL-CG2003傳感器與檢測技術(shù)實訓(xùn)臺，該套設(shè)備由試驗臺部分、激勵源與顯示部分、處理（模塊）電路部分和數(shù)據(jù)采集通訊部分組成。包含多個傳感器設(shè)備，主要對各種傳感器的原理進(jìn)行驗證。在實際應(yīng)用了多年后，發(fā)現(xiàn)這套設(shè)備存在很多問題：1.設(shè)備實用性不強(qiáng)。該套設(shè)備自帶的傳感器與工廠應(yīng)用的傳感器模塊有較大不同，學(xué)生學(xué)習(xí)后僅學(xué)會傳感器的原理，對實際生產(chǎn)中應(yīng)用的傳感器仍舊不夠了解。2.設(shè)備靈活度不夠。該套實驗設(shè)備僅能對自帶的傳感器進(jìn)行原理驗證，無法對學(xué)校自行采購的實際生產(chǎn)中應(yīng)用的傳感器進(jìn)行實驗，也無法對新出現(xiàn)的傳感器模塊進(jìn)行實驗，靈活度較差。3實驗設(shè)備易損壞，維修成本高，維修周期長。傳感器是電類多個專業(yè)的必修課，開課率較高。該實訓(xùn)室在一學(xué)期使用過后，模塊即損壞過半，必須反饋亞龍公司進(jìn)行維修，維修成本高昂，維修周期較長，不能滿足日常教學(xué)使用。

在對傳感器課程內(nèi)容進(jìn)行改革后，本著貼近實際生產(chǎn)過程，切實提高學(xué)生應(yīng)用傳感器能力的目的，根據(jù)傳感器課程改革后的內(nèi)容，我校引進(jìn)了實際生產(chǎn)中應(yīng)用的傳感器模塊，配合完成各個項目實驗。為了完成對傳感器的檢測和基本應(yīng)用，我校采取了Arduino控制芯片對傳感器進(jìn)行控制。Arduino控制芯片可搭配各類傳感器進(jìn)行控制，完全能過滿足傳感器的課程需要。同時該芯片接線方便，使用簡單，效果明顯，價格低廉，不易損壞，其拓展性還有利于課程的后續(xù)更新。而模塊化的傳感器與工廠生產(chǎn)使用的一致，價格低廉，易于維護(hù)，操作簡單，還可以隨技術(shù)的進(jìn)步而進(jìn)行快速更新，與實際生產(chǎn)不脫節(jié)。

（二）教學(xué)方法的改革

傳統(tǒng)的傳感器課程主要采用課堂講授的教學(xué)方法進(jìn)行理論知識的學(xué)習(xí)，理論學(xué)習(xí)后在相關(guān)實驗設(shè)備上驗證原理，以提高學(xué)生對課堂所學(xué)理論知識的進(jìn)一步理解。

改革后將傳感器課程調(diào)整為理實一體化課程，依托學(xué)校超星泛雅平臺，建立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資料庫及在線知識檢測平臺，完成電子教案集、教學(xué)課件、微視頻、習(xí)題與參考資料、網(wǎng)上課程論壇等的建設(shè)，采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺組織課程所需資源，貫穿教學(xué)整個過程。教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行日常課程教學(xué)，學(xué)生可以實現(xiàn)在線學(xué)習(xí)、查閱資料、在線交流、在線測試。實現(xiàn)課堂以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，減輕教與學(xué)的負(fù)擔(dān)。

課前，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行預(yù)習(xí)任務(wù)的發(fā)布，學(xué)生可以通過手機(jī)、電腦進(jìn)行接收，完成課前任務(wù)，可以在論壇上和老師、同學(xué)展開討論，提前了解課程內(nèi)容。課中，課程所需信息化資源如課件、視頻等都可以在網(wǎng)站上獲得，教師發(fā)布任務(wù)，通過學(xué)生對各個環(huán)節(jié)的掌握情況決定課程進(jìn)度，還可以對掌握程度不同的學(xué)生進(jìn)行分層教學(xué)，為學(xué)有余力的同學(xué)提供更多的資源，對學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生提供幫助。課后，教師發(fā)布任務(wù)，學(xué)生從網(wǎng)站提交作業(yè)，完成相關(guān)測試，在論壇展開討論，從老師、同學(xué)處獲得幫助。

（三）考核方法改革

傳統(tǒng)的課程考核方法主要是通過考試考核學(xué)生對理論知識的掌握程度，這種一次性的考核方法不能真正地反映出學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度及其專業(yè)應(yīng)用能力，而一個良好的評價體系能夠激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

為了能夠更好的反應(yīng)出學(xué)生在本門課程中的學(xué)習(xí)情況，本課程的評價機(jī)制主要分兩個部分完成。一部分是最終的理論考試，占到總課程評價的30%；一部分是學(xué)生課堂上完成實訓(xùn)項目的評價，由教師打分、小組自評和小組互評完組成，此部分評價占課程評價的40%。

此外，日常課程中采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺收集過程性數(shù)據(jù)，包括平時測試分?jǐn)?shù)、資料查閱情況以及教師發(fā)布內(nèi)容完成情況等；在課堂中教師記錄學(xué)生上課表現(xiàn)，工作臺整理情況等，共占課程評價的30%。新的評價機(jī)制降低了最終考試成績在總體成績中所占的比例，更多的是綜合考查學(xué)生的綜合能力和專業(yè)應(yīng)用能力，也調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)課程培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的作用。

在對傳感器課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方法進(jìn)行改革后，我校在13、14、15屆機(jī)電一體化及電氣自動化班進(jìn)行了課程實施，實際教學(xué)效果證明改革后課程取得了較為顯著效果。教師教授課程的難度極大下降，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣上揚(yáng)，動手能力、創(chuàng)新能力等都得到了極大的提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐瑩，薛凌，云祝磊.面向生物醫(yī)學(xué)工程系的《測試技術(shù)與傳感器》課程模式改革[J].教育教學(xué)論壇，2015年第49期.

[2]張鵬、吳東艷、張凌志.項目教學(xué)法與傳感器課程改革探索[J].中國電力教育，2014年第05期.