傳感器原理及應(yīng)用課內(nèi)實(shí)踐改革的研究

程慧　陳艷

摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步，地方應(yīng)用型本科高校的教育應(yīng)該更加貼合實(shí)際符合當(dāng)前時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程傳感器原理及應(yīng)用更應(yīng)該體現(xiàn)這樣的教學(xué)方向，以實(shí)際應(yīng)用為目的對(duì)傳感器原理及應(yīng)用這門課的課內(nèi)實(shí)踐進(jìn)行改革，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為形式，分橫向和縱向來設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容，橫向分布于多個(gè)實(shí)用性強(qiáng)的傳感器類型中，縱向分成兩個(gè)層次，基本設(shè)計(jì)要求和拓展內(nèi)容，方便不同基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，橫向和縱向的結(jié)合能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)的意識(shí)和能力，激發(fā)創(chuàng)造力，從而改善教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：地方應(yīng)用型;傳感器;項(xiàng)目設(shè)計(jì);橫向;縱向

中圖分類號(hào)： G642.0 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）15-0152-02

Abstract： Along with the progress of The Times， the place of applied undergraduate college education should be more realistic in accordance with the current development trend of The Times， as in electrical engineering and its automation professional foundation course principle and application of sensor should reflect the more teaching direction， for the purpose of practical application of the principle and application of sensor on the in-class practices of the course reform， the form of project design， points to design the content of the project， the horizontal and vertical transverse distribution in a number of practical sensor types， longitudinal is divided into two levels， the basic design requirements and development content， students of different foundation for selection and design， Horizontal and vertical combination can better cultivate students' awareness and ability of engineering design， stimulate creativity， and thus improve the teaching effect.

Key words： local application type; sensor; project design; horizontal combination;vertical combination

1 引言

傳感器原理及應(yīng)用這門課程是應(yīng)用型本科院校電氣工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，當(dāng)下科技進(jìn)步飛速，傳感器技術(shù)日新月異，但是這門課程的上課內(nèi)容已經(jīng)落后到嚴(yán)重與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)[1]，教材中主要討論電阻、電感、電容、壓電、光電、熱電等傳感器的工作原理、基本特性以及相關(guān)測(cè)試方法，著重講述這些傳感器的基本原理，學(xué)習(xí)之后根本不能解決實(shí)際工程中的測(cè)量問題，學(xué)生對(duì)枯燥無味的理論知識(shí)提不起興趣，教學(xué)效果不理想。

作為地方應(yīng)用型本科高校，在課程的改革上要切合實(shí)際，著眼于應(yīng)用并且要激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐熱情，我校為了更好地突出應(yīng)用型的理念，引入了課內(nèi)實(shí)踐的模塊，課內(nèi)實(shí)踐的成績與課堂表現(xiàn)、課外作業(yè)一起構(gòu)成了平時(shí)成績的總和，課內(nèi)實(shí)踐的改革相比較理論內(nèi)容更加決定了傳感器原理及應(yīng)用這門課程的改革效果[2]。

本文著重研究傳感器原理及應(yīng)用這門課的主要章節(jié)的課內(nèi)實(shí)踐內(nèi)容，以此來改善教材內(nèi)容知識(shí)老化、被動(dòng)式教學(xué)等問題。

2教學(xué)內(nèi)容分析

以池州學(xué)院16級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的傳感器原理及應(yīng)用的教學(xué)大綱為例，計(jì)劃教學(xué)學(xué)時(shí)40，其中理論教學(xué)34學(xué)時(shí)，課內(nèi)實(shí)踐6學(xué)時(shí)，其中電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器各占2個(gè)學(xué)時(shí)的課內(nèi)實(shí)踐。課內(nèi)實(shí)踐的形式有實(shí)驗(yàn)、課堂討論、案例分析、課程小論文、專業(yè)技法等。

存在的問題：（1）課內(nèi)實(shí)踐的學(xué)時(shí)相比于理論學(xué)時(shí)過少，不能很好地突出以應(yīng)用為主的理念。（2）課內(nèi)實(shí)踐所講授的三種傳感器都是傳統(tǒng)形式的，對(duì)于當(dāng)下廣泛應(yīng)用的圖像傳感器等幾乎沒有涉及，也沒有辦法有好的實(shí)例帶入這三種傳感器中。（3）這三種傳感器都以靜態(tài)特性分析為主，脫離了實(shí)際工程應(yīng)用中著重動(dòng)態(tài)特性的研究。（4）沒有難度分級(jí)，不適用于不同基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐。

3課內(nèi)實(shí)踐改革研究

3.1教學(xué)理念

要進(jìn)行課內(nèi)實(shí)踐的教學(xué)改革，首先要明確教學(xué)理念，傳感器原理及應(yīng)用是一門應(yīng)用于當(dāng)下工程實(shí)踐的實(shí)用型課程，應(yīng)該以應(yīng)用能力的培養(yǎng)為主線。逐步培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的意識(shí)和能力[3]。

3.2教學(xué)方式

從實(shí)驗(yàn)、課堂討論、案例分析、課程小論文、專業(yè)技法這些對(duì)已知材料進(jìn)行探討和分析的模式轉(zhuǎn)成利用傳感器知識(shí)結(jié)合模電、數(shù)電、單片機(jī)等知識(shí)自主進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的教學(xué)方式。傳統(tǒng)的課內(nèi)實(shí)踐方法中實(shí)驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，但是相對(duì)集成化的實(shí)驗(yàn)器材又限制了學(xué)生自主思考及設(shè)計(jì)的空間，也不能與其他學(xué)科交叉使用，有很大的局限性，課堂討論和案例分析是對(duì)已有系統(tǒng)進(jìn)行探討和分析，是一個(gè)比較被動(dòng)過程，脫離不了大的框架，同樣限制了學(xué)生的思維，課程論文等方式只有文字描述，作為工科學(xué)生更應(yīng)該著重動(dòng)手能力的培養(yǎng)。所以教學(xué)方式的改革為課內(nèi)實(shí)踐能否發(fā)揮實(shí)踐性能起到關(guān)鍵作用。

3.3教學(xué)學(xué)時(shí)及分配

教學(xué)學(xué)時(shí)40，其中理論學(xué)時(shí)20，課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時(shí)20，其中霍爾傳感器、壓電傳感器、光電傳感器、氣體傳感器、熱電傳感器各5個(gè)學(xué)時(shí)。

3.4教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容分成橫向和縱向，橫向在幾個(gè)應(yīng)用最廣泛的傳感器中安排項(xiàng)目設(shè)計(jì)，縱向在每種傳感器中安排不同難度的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中給予某些要求讓學(xué)生進(jìn)行選擇，以此滿足不同基礎(chǔ)的學(xué)生對(duì)傳感器應(yīng)用的體驗(yàn)，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

學(xué)生在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中，可以自行分組進(jìn)行選題，小組成員需要完成以下任務(wù)：撰寫項(xiàng)目任務(wù)書、對(duì)傳感器等模塊進(jìn)行選型、繪制電路圖，進(jìn)行仿真及編程調(diào)試、完成項(xiàng)目后，每組由一名同學(xué)進(jìn)行PPT講解。通過完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作，學(xué)生不僅僅可以深刻掌握所學(xué)的傳感器理論知識(shí)，更鍛煉了自己的設(shè)計(jì)分析能力，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的邏輯能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[4]。如果團(tuán)隊(duì)覺得能力有余，還可以添加難度較高的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，此項(xiàng)額外加分。

霍爾傳感器計(jì)劃安排磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)器項(xiàng)目。內(nèi)容：請(qǐng)結(jié)合單片機(jī)和霍爾傳感器對(duì)磁性產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)并顯示出來，需要經(jīng)過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調(diào)試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內(nèi)容：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)不僅可以計(jì)數(shù)磁性產(chǎn)品還可以計(jì)數(shù)非金屬產(chǎn)品。

壓電傳感器計(jì)劃安排超聲波測(cè)距儀項(xiàng)目。內(nèi)容：請(qǐng)結(jié)合單片機(jī)和超聲波傳感器對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量，在小于一定距離時(shí)進(jìn)行報(bào)警并顯示，需要經(jīng)過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調(diào)試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內(nèi)容：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)超聲波測(cè)距儀當(dāng)距離大于某一個(gè)值或小于某一個(gè)值時(shí)都會(huì)報(bào)警，并實(shí)時(shí)顯示距離值。

光電傳感器計(jì)劃安排智能路燈項(xiàng)目。內(nèi)容：請(qǐng)結(jié)合單片機(jī)和光電傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)路燈在夜晚及有聲音的時(shí)候才開啟，需要經(jīng)過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調(diào)試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內(nèi)容：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一款太陽能充電路燈，在夜晚及有聲音的時(shí)候才開啟。

氣體傳感器計(jì)劃安排酒精測(cè)量儀項(xiàng)目。內(nèi)容：請(qǐng)結(jié)合單片機(jī)和氣體傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量酒精濃度的系統(tǒng)并能顯示數(shù)值，大于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)會(huì)報(bào)警，需要經(jīng)過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調(diào)試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內(nèi)容：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一款既可以測(cè)量酒精也可以測(cè)量甲烷氣體的氣體測(cè)量儀。

熱電傳感器計(jì)劃安排溫控風(fēng)扇項(xiàng)目。內(nèi)容：請(qǐng)結(jié)合單片機(jī)和熱電式傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)可以根據(jù)溫度設(shè)定自動(dòng)開啟的風(fēng)扇，需要經(jīng)過傳感器的選型、原理圖的繪制、刻板、元器件的焊接、程序的編寫及調(diào)試，成品演示及PPT講解的過程。拓展內(nèi)容：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)跟隨溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇。

以上是課內(nèi)實(shí)踐內(nèi)容的橫向和縱向分布，以此為框架可以引申更多的項(xiàng)目內(nèi)容并分成多個(gè)拓展等級(jí)。橫向還可以涉及圖像處理傳感器、陀螺儀等目前在智能設(shè)備上應(yīng)用比較廣泛的傳感器類型，縱向可以再細(xì)分幾個(gè)難度等級(jí)，學(xué)生可以根據(jù)成員的水平及時(shí)間限制合理選擇。

3.5考核

考核點(diǎn)要分布在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中，即使項(xiàng)目運(yùn)行不成功也要根據(jù)學(xué)生的完成情況給予相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，在傳感器選型及電路圖設(shè)計(jì)部分要重點(diǎn)給分，硬件的設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的基本功。

4結(jié)語

基于應(yīng)用型本科教育的背景下，傳感器原理與應(yīng)用課程的教學(xué)改革必須朝著實(shí)踐的路子走下去，課程理念要更符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[5]，理論教學(xué)環(huán)節(jié)要簡潔明了并且重點(diǎn)突出，通過合理的設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)踐內(nèi)容帶動(dòng)學(xué)生掌握傳感器的精髓并且在實(shí)踐中的運(yùn)用，對(duì)應(yīng)于不同的項(xiàng)目要求合理選擇傳感器類型，對(duì)同一個(gè)項(xiàng)目也可以選擇不同性價(jià)比的傳感器，實(shí)踐教學(xué)如果要求做出實(shí)物更能提高動(dòng)手能力，這是進(jìn)一步改革的方向。

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