應(yīng)用物理專業(yè)“傳感器原理與技術(shù)”理論教學(xué)淺談

殷月紅 曹國華

摘 要 “傳感器原理與技術(shù)”具有多學(xué)科交叉性，綜合性強。本文在STS教育思想下，結(jié)合國內(nèi)教學(xué)現(xiàn)狀，探究應(yīng)用物理專業(yè)對此課程的理論教學(xué)的改革，旨在培養(yǎng)懂原理、重應(yīng)用的技術(shù)創(chuàng)新型人才。本文針對教材選擇，反向輸入教學(xué)模式對傳感器原理與技術(shù)理論課程教學(xué)進行初步探索。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用物理 STS教育 反向輸入 傳感器原理與技術(shù)

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，傳感器日益走進人們的視野，并已廣泛深入工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、軍事醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域中。傳感器技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)之一，被喻為電五官，擔任信息采集的重要職責。目前，傳感器原理與技術(shù)已經(jīng)是理工科院校電子信息類專業(yè)的基礎(chǔ)教學(xué)課程，兼具非常強的實踐性和應(yīng)用性。

1“傳感器原理與技術(shù)”理論教學(xué)改革現(xiàn)狀

傳感器技術(shù)涉及多學(xué)科知識，其綜合性非常強，分為理論教學(xué)和實驗教學(xué)。其中理論教學(xué)主要以各類傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、測量電路、應(yīng)用電路等為主，相似而又不同的各類傳感器學(xué)習(xí)讓學(xué)生覺得枯燥乏味，缺少條理性和前后連貫性。同時理論課上學(xué)生難以直觀感知各類傳感器，學(xué)習(xí)的積極性和興趣需要進一步提高。

近年來，國內(nèi)一些高校相繼開展了傳感器技術(shù)教學(xué)實踐，取得了一些成功的經(jīng)驗。南京理工大學(xué)針對理論教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)形式進行改革，在教學(xué)內(nèi)容上引入前沿傳感器知識，讓學(xué)生能夠及時了解傳感器的最新動態(tài)。借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，采取興趣小組，學(xué)生自行搜集和學(xué)習(xí)相關(guān)資料，并到講臺上給同學(xué)們講解，課堂討論，以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。經(jīng)過兩年的試點運行，取得良好的教學(xué)成果。

2 STS教育背景下理論教學(xué)探索

2.1針對專業(yè)選擇教材

目前傳感器原理與應(yīng)用的教材一是基于物理原理對傳感器進行分類講解，比如電容式、電感式、電阻式等;此類教材利于理解各類傳感器原理，但同時由于傳感器種類繁多，就不可避免導(dǎo)致知識的硬性疊加和重復(fù)，對學(xué)生理論知識的接收和提取要求非常高。另一類是基于用途對傳感器進行分類的教材，針對應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生，在教材選擇傾向于反向思維，選擇按照傳感器用途進行分類講解的教材，避免理論的再輸入和累積，以易于理解和熟悉的方式引入傳感器，根據(jù)社會應(yīng)用尋求技術(shù)創(chuàng)新，再追根溯源，探尋和掌握科學(xué)理論，將STS有效結(jié)合。選擇用途分類的教材有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免理論知識講解的枯燥與重復(fù)。值得提出的是同一用途的傳感器，常涉及多個物理理論，比如力敏傳感器，涉及電容、電阻、諧振等，這樣就要求合理安排課程時間，避免一刀切。電子科技大學(xué)采用用途分類教材，進行教學(xué)實踐，并取得良好的教學(xué)效果。由此可見，適合的教材和因材施教的教學(xué)模式是決定理論教學(xué)能否取得成功的重要因素。

2.2充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳感器發(fā)展迅速，日新月異，這就要求我們在教學(xué)中將傳感器的發(fā)展趨勢和各類新型傳感器傳遞給學(xué)生，提高學(xué)生的認知能力。同時鼓勵學(xué)生利用無線網(wǎng)絡(luò)和智能手機查閱資料，提高檢索信息的能力，拓展視野。以往的教學(xué)模式主要以教師為主，學(xué)生為輔，多為學(xué)生被動接受知識。在傳感器原理與技術(shù)理論教學(xué)中，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。通過不同用途傳感器劃分學(xué)習(xí)小組，組內(nèi)學(xué)習(xí)任務(wù)合理安排，責任劃分，以小組為單位實現(xiàn)課堂教學(xué)。充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，給予學(xué)生肯定。教師的主要任務(wù)是指導(dǎo)和引導(dǎo)學(xué)生，最終目的是學(xué)生獲取知識，提高專業(yè)技能，成為具有思考能力和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才。

2.3反向輸入教學(xué)，理論和實踐相結(jié)合

在應(yīng)用物理專業(yè)背景下開展“傳感器原理與技術(shù)”理論教學(xué)，需要充分結(jié)合學(xué)生的理論背景，采用反向輸入教學(xué)模式。針對已經(jīng)實現(xiàn)的傳感器鼓勵學(xué)生自主探索其依據(jù)的科學(xué)原理和物理理論。在學(xué)生理解理論的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生進行科研開發(fā)和技術(shù)探索，結(jié)合專業(yè)實驗室進行研究工作，形成“產(chǎn)品—理論—產(chǎn)品”的學(xué)習(xí)模式，不僅讓學(xué)生了解傳感器背后的原理，更是讓學(xué)生對傳感器技術(shù)有深一步的理解，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供平臺。以力敏傳感器為例，我們通過生活中非常普遍的超市稱重秤引入，鼓勵學(xué)生探尋其科學(xué)原理;進而引出其電阻應(yīng)變片的物理機理，通過學(xué)生掌握理論的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生自主思考制作基于此原理的傳感器。經(jīng)過一定的教學(xué)實踐，通過合理安排教學(xué)計劃及教學(xué)內(nèi)容，采用反向輸入的教學(xué)模式，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得良好的教學(xué)成果。在后期的教學(xué)中將進一步對教學(xué)模式進行探索，更有效實現(xiàn)具有扎實理論基礎(chǔ)，良好創(chuàng)新思維的人才培養(yǎng)。

3結(jié)束語

本文章通過對“傳感器原理與技術(shù)”理論教學(xué)較全面的研究，根據(jù)應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)習(xí)背景，設(shè)計理論教學(xué)方案。通過合理選擇教材，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，采用翻轉(zhuǎn)課堂和反向輸入的教學(xué)模式，力求實現(xiàn)理論和實踐相結(jié)合的教學(xué)。鍛煉學(xué)生的理論理解能力和動手能力，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作意識，增強學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，實現(xiàn)學(xué)有所獲，進而培養(yǎng)全面發(fā)展的復(fù)合型人才。

作者簡介：殷月紅（1979-），女，山東聊城人，博士，講師，主要從事熒光納米材料及應(yīng)用研究。

參考文獻

[1] 郭紅英.“傳感器與檢測技術(shù)”實驗教學(xué)改革探索[J].當代教育實踐與教學(xué)研究，2016（11）：160.

[2] 汪文明.綜合傳感器實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計探討[J].物理與工程，2008，18（06）：30-33.