传感器实践教学创新体系的研究与实践

摘 要：实验教学不但能加深学生对所学理论知识的认识，而且它在培养学生的实践能力和创新意识等方面具有十分重要的作用。实验教学是理论联系实际的重要一环，是课程教学的重要组成部分。针对目前《传感器与检测技术》课程的实验教学模式单一的问题，本文提出“以传统教学实验为基础，综合性教学实验为加强，课外科技实践为补充”的多模式结合的实验教学方式，对如何更好地完成该课程的教学的预期目的进行了分析与探讨。

关键词：实践教学 传感器 教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（a）-0045-02

实验教学是培养学生理论联系实际、综合技术应用、创新意识和能力等的重要环节和途径。《传感器与检测技术》[1～2]是一门实践性很强的课程，对这门课来说，实验教学更是理论联系实际的重要一环[3]。通过长期的教学实践，我们认识到要让学生学好这门课程，除了加强理论教学内容外，实践教学对帮助学生深入理解与掌握本学科具有不可替代的重要作用。加强实践教学不但提高学生的实践操作能力，培养学生的创新意识，而且进一步加深了学生对所学理论知识的掌握，从而达到该学科预期的实践效果。

注重培养学生的实践动手能力和独立设计能力，可提高学生参与实验的积极性和主动性，本文提出了“以传统教学实验为基础，综合性教学实验为加强，课外科技实践为补充”的多模式结合的实验教学方式，并对每种模式的实验教学方法如何提高该课程的教学质量进行了分析与探讨。

1 传感器课程实验的基本设计思想

在现代测控技术中，传感器技术是一项重要技术。《传感器与检测技术》课程中对不同类型传感器的工作原理、测量电路及其应用等相关知识进行介绍，是测控技术与仪器、自动化等专业比较重要的专业课程。通过教学，我们发现该课程教学具有如下特点：第一，教学内容量大，学生除传感器与检测技术基础知识外，还包括众多电工参量、机械参量、热工参量、成份参量的检测原理、方法与技术等内容；第二，知识涉及学科多，教学中涉及电学、光学、力学、数学、生物学、材料、机械原理和计算机技术等多门学科；第三，内容分散性大，各章内容之间的联系并不甚紧密，并且都涉及多门相关课程知识及这些知识的综合应用等。这些特点使得学生开始做实验时通常感觉思维跟不上、不知道从何学起的感觉。因此，在实验教学的设计中，仅仅应用传统的单一模式的实验教学，会极大影响学生学习的主动性与积极性，且不利于学生综合实践能力的提高。因此，我们对这门课程的实验教学设计采用“以传统教学实验为基础，综合性教学实验为加强，课外科技实践为补充”的多模式结合的方式，即通过传统的教学实验使学生对各类传感器的基本工作原理、应用进行初步的理解；通过综合性教学实验加强学生对多传感器、多学科知识综合运用的深入理解；通过课外科技实践进一步提高学生综合运用及动手能力。实验教学设计思想坚持由基础性向综合性，由认识性向创新性递进的循序渐进培养过程，既保证学生对基础理论知识的理解，同时还要使学生具有实际动手操作、应用的能力。

2 多模式实验教学方式探讨

2.1 传统教学实验为基础，要求学生理解基本理论知识

传统教学实验包括“基本型实验和验证型实验”。基本技能型实验主要是对常规的仪器、仪表的认识及使用。验证型实验指通过一些简单的实验，如通过教师在讲授理论的课堂演示等，来验证课程中的基本理论，加深对相关理论的理解和认识。实验内容包括电容式传感器、霍尔传感器、温度传感器、电阻式传感器、压电式传感器的特性等。

目前的传统教学实验存在着实验设备陈旧、实验手段单一、实验内容设置不合理等问题，但传统教学实验对于学生理解本课程的基础知识，激发学生实验的积极性具有十分重要的作用。我们通过更新实验设备，丰富实验手段，整合实验内容等方法，建立与理论课程相匹配的实验课程，从而使得传统教学实验不但能培养学生学习该课程的兴趣，而且更能激发了学生主动实验的积极性，为后续实验教学打下坚实的基础。

2.2 综合性实验教学为平台，培养学生对多学科知识综合理解运用能力

在传统的《传感器与检测技术》的基础实验基础上，如何进一步提高学生实践操作能力，培养学生创新意识，就成为本课程中实验教学重要的内容。综合性的实验教学以其集验证性、设计性为一体的特点已被广泛提倡。

综合性实验包括综合型实验和设计型实验，是集验证性、设计性为一体的实验，从剖析系统结构、建立系统的数学模型， 到观察、记录系统的运行特性，从而用评判一个系统的有关知识全面地分析、综合这一系统的各项性能，让学生运用所学的知识和技能进行分析、综合。

在实训的安排上，以培养学生综合实践能力和创新思维为主要目的，从简入繁，循序渐进，将检测技术、传感器技术、微处理器技术、控制技术等课程内容有机地结合起来，比如在实验室建设中，增加了类似于“DRVI可重构传感及虚拟测试技术实验台”的设备，该类设备满足了“传感器原理、虚拟仪器、工程测试技术、测试信号分析、计算机测控系统”等传感测试课程群基础性及综合设计性实验实训需求。

以实验教学中“机器视觉多元检测实验”为例，该实验中应用了CCD技术、电机技术、机器视觉检测技术等，学生首先可以通过该实验了解机器视觉检测技术，掌握CCD传感器工作原理及其应用，同时，学生还可以通过整个系统中传感器及相关部件相互间的相互位置对检测结果的影响进行分析评测。另外，在通过此类综合性的实验，学生不仅了解了与机器视觉多元检测技术相关的知识，而且加强了对机械、电机、控制等相关知识的综合理解和应用，从而扩展了学生的知识领域，增强了学生的实践应用能力。

通过这些综合型、设计型实验不但提高了学生的独立操作能力，培养学生综合运用相关理论知识分析问题和解决问题的能力，而且同时激发了学生的学习兴趣。

2.3 课外实践为补充，提高学生综合知识运用与实践能力

在不断完善实验教学基础上，为学生提供丰富的课外实践活动，不但扩展学生学习理论知识的范围，而且更能增强学生对理论知识的实践应用能力。给学生创造参加各种课外实践操作的平台，如科技竞赛、创新创业大赛等。在参赛过程中，学生们分工、协作、合作、竞争。学生们通过运用其所学的理论知识，进行多学科理论知识的综合，首先要提出相关问题，然后对所提出的问题进行理论分析，最后用科学的方法来解决实际的问题。在此过程中，教师要作好协助学生选择应用背景、探索性较强的课题，协助指导学生对其所选择的课题进行分析和引导进行相关工作等，不但要为学生创造更好的研究氛围，如指导学生如何查阅文章、资料收集、调研分析等；还要邀请相关领域教师、专家进行专题讲座，鼓励学生更多地交流、学习、思考，掌握前沿领域知识。通过做好上述工作，不但使学生拓展思维，而且更能增强学生的学习信心。

以学生参加的创新创业大赛为例。比赛要求选择“智能小车”为设计主题，要求学生设计一款可自动识别路径的智能小车。在设计过程中，学生可亲自动手研发制造该智能小车，通过发挥自己的主动创新能力，选择各种不同的机械元件等实现自己的设计。在整个参赛过程中，学生不但独立相关操作，从而巩固了对书本理论知识的的理解，增强学生实践操作能力，拓展其知识范围，提高其创新意识和创新能力。

3 结语

《传感器与检测技术》这门课程所涉及众多类型学科、教学内容比较分散、内容量大，该课程的实验教学是其教学过程中的重要组成部分，对其教学效果有着直接的影响。在通过以上对该门课程实践教学方式的探索，我们已经在教学过程中取得了一些成绩，但这些还远远不够，想要进一步的来提高教学质量，在日后的教学中我们还需要不断进行探索和总结，为社会培养出更多更优秀的专业技术人才。

参考文献

[1] 吴莉莉，林爱英，刘存祥.《传感器原理与应用》课程教学方法探索[J].高教论坛，2008（4）：114-116.

[2] 陈静.传感器与检测技术教学改革探索[J].中国现代教育装备，2011（15）：94-95.

[3] 张东，程正富.《传感器原理》课程实验教学设计[J].重庆文理学院学报：自然科学版，2006，5（1）：84-85.