“傳感器原理”課程理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式探索

王波　趙彥平

摘要：針對(duì)本專業(yè)“傳感器原理”課程理論課不能緊隨現(xiàn)代科技的發(fā)展，實(shí)踐課不能著眼于實(shí)際應(yīng)用的缺點(diǎn)，本文提出采用理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，實(shí)踐緊跟理論教學(xué)內(nèi)容，理論教學(xué)輔助實(shí)踐環(huán)節(jié)，兩者相輔相成，協(xié)調(diào)發(fā)展。理論課內(nèi)容緊跟時(shí)代發(fā)展，實(shí)踐過(guò)程采用靈活多樣的形式，有利于提高教學(xué)質(zhì)量，開(kāi)拓學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；傳感器；理論教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）32-0145-02

一、引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，傳感器的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，在移動(dòng)通信、汽車、生物醫(yī)學(xué)、軍事航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳感器是人類感知世界的重要工具，是測(cè)控系統(tǒng)檢測(cè)和采集信號(hào)的首要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)[1，2]，將在物聯(lián)網(wǎng)中將發(fā)揮重大的作用，在未來(lái)的生活中將在工業(yè)制造業(yè)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生領(lǐng)域、安全防范領(lǐng)域以及可穿戴式運(yùn)動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮巨大的推動(dòng)作用。

我院測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)開(kāi)設(shè)的“傳感器原理”課程是本科生大三必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要討論如何運(yùn)用電測(cè)方法和各種原理的傳感器測(cè)量位移、形變、加速度、壓力和溫度等非電量的測(cè)試技術(shù)，主要內(nèi)容包括：電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器和壓電式傳感器等傳感器的工作原理、基本特性以及相關(guān)測(cè)試方法[3]。該課程有廣泛的應(yīng)用背景，是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生必須掌握的專業(yè)知識(shí)。該課程是電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和信號(hào)與系統(tǒng)的后續(xù)課程，也是單片機(jī)、自動(dòng)控制等課程的基礎(chǔ)。該課程理論緊密聯(lián)系實(shí)踐，對(duì)提高學(xué)生電子測(cè)量、自動(dòng)檢測(cè)及自動(dòng)化設(shè)計(jì)能力具有重要的意義[4]。

該課程由于長(zhǎng)期以理論教學(xué)為主，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)為輔，使學(xué)生很難理解和應(yīng)用實(shí)際內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容分散、彼此孤立，并涉及到力學(xué)、熱力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等其他學(xué)科知識(shí)[5]，內(nèi)容多而且枯燥難懂，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用需求脫節(jié)，不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力[6]。為了提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中擬采用理論教學(xué)和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，合理設(shè)計(jì)實(shí)踐案例，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。

二、理論教學(xué)和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法

傳統(tǒng)理論教學(xué)方法課堂的采用以教師為主導(dǎo)的單向注入式教學(xué)方式，側(cè)重講解各類傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理。教學(xué)過(guò)程枯燥、乏味，難以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與的興趣，不利于學(xué)生專業(yè)知識(shí)和基本技能的積累。該課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)無(wú)論在內(nèi)容上、形式上還是條件上都存在明顯不足。內(nèi)容上只是簡(jiǎn)單的驗(yàn)證理論課的內(nèi)容，跟不上實(shí)際應(yīng)用的需求。形式上在固定時(shí)間，固定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程僵化，限制了學(xué)生的想象能力。而且實(shí)驗(yàn)室的硬件條件更新緩慢，滿足不了當(dāng)代社會(huì)日新月異的發(fā)展需求。

針對(duì)《傳感器原理》理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文提出采用理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，實(shí)踐緊跟理論教學(xué)內(nèi)容，理論教學(xué)輔助實(shí)踐環(huán)節(jié)，兩者相輔相成，協(xié)調(diào)發(fā)展。

（一）優(yōu)化課程內(nèi)容，采用多種教學(xué)方式

由于教材內(nèi)容滯后，跟不上現(xiàn)代科技的發(fā)展，在教學(xué)過(guò)程中在介紹基本原理的同時(shí)，適當(dāng)增加最新內(nèi)容。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，采用不同的教學(xué)方式?；驹聿糠郑扇l(fā)式和誘導(dǎo)式教學(xué)方法，使學(xué)生做到舉一反三，融會(huì)貫通。和最新應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容，由學(xué)生自己查閱資料，整理文獻(xiàn)。在保證完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面。對(duì)于和日常生活密切相關(guān)的內(nèi)容，采用分組討論式教學(xué)方式，教師給學(xué)生步驟任務(wù)，學(xué)生分組討論，激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的熱情，提高教學(xué)效率。

（二）根據(jù)實(shí)踐內(nèi)容，采用多種實(shí)踐形式

實(shí)踐教學(xué)著眼于現(xiàn)代科技社會(huì)的具體應(yīng)用，需根據(jù)不同的理論課程采取不同的實(shí)踐形式，主要包括：基礎(chǔ)性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等。對(duì)于應(yīng)變片單臂特性實(shí)驗(yàn)、差動(dòng)變壓器測(cè)位移實(shí)驗(yàn)和電容式傳感器的位移實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，仍然采用原來(lái)的CSY-998型傳感器實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以加深課堂理論知識(shí)的理解。為了培養(yǎng)學(xué)生能應(yīng)用傳感器知識(shí)設(shè)計(jì)相關(guān)非電量電測(cè)電路的能力，設(shè)計(jì)部分綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如基于超聲傳感器的定位系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生利用相關(guān)的接口電路和應(yīng)用電路，自行設(shè)計(jì)出傳感器測(cè)量電路。對(duì)于一些新型的應(yīng)用，由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊，跟不上實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展，可以利用LabVIEW軟件進(jìn)行仿真。LabVIEW仿真軟件是圖像化編程軟件，能夠在虛擬環(huán)境完成數(shù)據(jù)采集、處理和顯示的系統(tǒng)功能。對(duì)于日常生活中的具體應(yīng)用，給學(xué)生步驟設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生利用課余時(shí)間查找資料，設(shè)計(jì)方案，利用仿真軟件調(diào)試，最后到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)實(shí)踐內(nèi)容，采用多種實(shí)踐形式，既緊跟理論發(fā)展，又培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

三、總結(jié)

傳感器原理這門課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容豐富、概念抽象、涉及知識(shí)面廣、分析方法多、信息量大，同時(shí)應(yīng)用廣泛，發(fā)展快速，所以在教學(xué)過(guò)程中要理論與實(shí)踐相結(jié)合。在理論教學(xué)中采用不同的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的熱情，提高教學(xué)效率。實(shí)踐教學(xué)緊跟理論課內(nèi)容，采用多種實(shí)踐形式，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力。理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)這兩個(gè)環(huán)節(jié)相輔相成，協(xié)調(diào)發(fā)展，使學(xué)生樹(shù)立起系統(tǒng)知識(shí)的整體概念，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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