主頁 > 技（jì）術文章 > 試論高職院校《傳感器技術及應用》課程的教學改革 2024-10-18

試論高職院校《傳感器技術及應（yīng）用》課程的教學改革

摘要：《傳感器技術及應用（yòng）》是一門繁雜的交叉學科，也（yě）是（shì）理工類專業的一（yī）門重要課程。為（wéi）了適應社會對高素（sù）質技能型人（rén）才的（de）要求，我們對該課程的教學內容、教學方法進行了大膽的改革。實踐證明（míng），學生的學習積極性、技能及分（fèn）析問題、解決問題的能力得到了很大（dà）提（tí）高，課程（chéng）改革取得了很（hěn）大的成功。
　　　《傳感器技術及應（yīng）用》課程既是（shì）電子（zǐ）、自動（dòng）化、機電一體化等專業的一門專業課，在現代檢測與控製（zhì）係統中有著舉足輕（qīng）重的作用，也是一門內容繁雜的交叉（chā）學科。從轉換原（yuán）理上（shàng）來說，涉及電學、磁學（xué）、光學（xué）、化學等學（xué）科；從（cóng）應（yīng）用角度來看，又與（yǔ）測量學、電子學、計（jì）算機技術及自動控（kòng）製技術等緊密聯係；從每一種傳感器的轉換機理及應（yīng）用場合來說，內容相對（duì）獨立；就學習方（fāng）法來說（shuō），又（yòu）是理論（lùn）與實踐相（xiàng）結合的一門課程。
　　隨著企業對高素質技能型人才（cái）要求的提高，我院在教學中本著“技能為（wéi）主、理論夠用”的原則，結合企業對於工作（zuò）人員傳感器應用能力的要（yào）求，對《傳感器技術及應用》課程的教學進行（háng）了大膽的改革，切實體現（xiàn）教學過（guò）程的實踐（jiàn）性、開放性和（hé）職業性，取得了比較好的教學效果。

　　理論教學的改革
　（一（yī））教學內容模塊化:
　　因為該（gāi）門課程（chéng）內容繁多，教（jiāo）學課時又有限（40～60學時）,教學內（nèi）容不可能麵麵俱到；而（ér）且在企事業的實（shí）際應用中，不同行業所（suǒ）使用的傳感器也各（gè）有側重。針對以（yǐ）上特點，我們將教學內容分為（wéi）基礎模塊和（hé）選用模塊。基礎模塊包含測量基礎知識模塊、溫度測量模塊、光（guāng）測量模塊、磁測（cè）量模塊；選用模塊（kuài）包含力測量（liàng）模塊、位移（yí）測量模塊、其他傳感器模塊（如超聲（shēng）波、火焰（yàn）等（děng）傳感器）及傳感器網（wǎng）絡模塊。基礎模（mó）塊為各專業必講內容，而選學模（mó）塊則供不同專業在組織教學時選用（yòng），如機電一體化專業可選學位（wèi）移、力傳感（gǎn）器模塊，而電子類專業則不選或降低要求，以滿足不同領域的要求。
　　（二）教學內容的優化:
　　目前（qián）的傳感器教材在內容的編排方麵，考慮到係統性和完整性，順序一般安（ān）排為（wéi）基礎知識、各種類型（xíng）的傳感器、信號（hào）處理電路，最後介紹智（zhì）能型傳感（gǎn）器和（hé）傳感器網絡等新知識，這樣的安排不太適（shì）合職業（yè）院校對（duì）學生職業（yè）能力培養的要求。如“信號處理（lǐ）電路”的內容安排在各種傳（chuán）感器內容之後，當講到該（gāi）部分時，相關實驗都已做過了，這時再來學習接口電路意義不大。為此（cǐ），我們在組織教學時，對部分內容進行了調整。（1）將“信號處理電路”的內容放在基礎知識模塊。這樣調整的好（hǎo）處（chù）是，在學（xué）習具體（tǐ）傳感器之前（qián），先掌握對傳感器輸（shū）出（chū）信（xìn）號的處理電路，等講到具體傳感器時（shí），學生便能針對不同的傳感器選擇相應的（de）處理電路，並進行相應的實踐，做到學以致用，提高技能。（2）將“智能型傳感器”一（yī）章打散，把對應的智能型傳感器放到每一個具體的傳感（gǎn）器教學模（mó）塊中。目前，傳感器的智能化（huà）、集成（chéng）化已（yǐ）走向成熟（shú），很多半導體製造商都（dōu）研製、生產出了各種智能化、集成化的（de）傳感器及（jí）傳感器專用處（chù）理電路，將該內容分（fèn）布到每（měi）個模塊中，一是可以使（shǐ）學生對智能傳感器的學習更有針對性，二是能做到將最新技術、產品介紹給學生，三是每一模塊仍自成一體，不會使教學（xué）內容離（lí）散。為此，我院編印了部分智（zhì）能型、集成化傳感器補充讀物，供（gòng）學生課後（hòu）閱讀。（3）教學過（guò）程（chéng）的組織（zhī）淡化理論，重在應用，充（chōng）分應用現代教學手段。
　　該門課程教材的主要內（nèi）容為轉換原理（lǐ）、基本特性等，而職業（yè）院校畢業（yè）生的去向主要為生產一線（xiàn），重點在於應用，隻要知道如何使用、選（xuǎn）擇傳感器即可，很少需要進行理（lǐ）論（lùn）研究。因此，在教學（xué）中隻需要讓學生（shēng）定性地了解傳感器的（de）工作原理，熟悉其基（jī）本特性（xìng），對於（yú）原理（lǐ）性的理論推導可以不做要求。對（duì）於一些定理，隻要知道定理內容及在生產實際中的（de）應用即可，對於定理（lǐ）公式（shì）的推導則（zé）沒必要詳細介紹。對此部分內容感興趣的學生可以（yǐ）自學，有問題再向教師請教或自己查閱資料。例如熱電偶傳感器（qì）的中間溫度定律，學生（shēng）隻要明白該定律的作用為熱電偶傳感器的冷端補償，至於該（gāi）定律的理論推導則無須占用（yòng）課堂時間。學生學習的重點在於如何根據傳感器手冊、應用場合、測量範圍等指標選用傳感（gǎn）器，而對於很多公式（shì）、理論等內容則以學生自學為主，重點在於培養學（xué）生的（de）技能（néng）。
　　在教學（xué）過程中，對於（yú）基本概念的（de）教學仍然（rán）采用傳統的教學手段，對於新技術（shù）、新知識或相對比較簡（jiǎn）單的內容，如“傳感器網絡”、“超聲波傳感（gǎn）器”等（děng）內容則采用多媒體（tǐ）教學。對於一些智能型傳感器，則要求學生充分利用網絡資源，了解傳感（gǎn）器發展的最新動態。
　　實踐教學的改革（gé）
　（一）實（shí）踐教學內容的改革:
　　在教學（xué）中，我院將實踐教學內容由傳統的實驗調整為實驗、實訓和課程（chéng）設計。
實（shí）驗教學內容的改革目前，傳感器教學主要（yào）是在學完理論（lùn）後（hòu）做1～2個實驗，這些實驗絕大部分屬於（yú）原理性（xìng）、驗（yàn）證性的參數或性（xìng）能測試（shì）類實驗，而且（qiě）現在的各種傳感器實驗儀（yí）也隻能做驗證性的實驗，應用性、綜合性的實驗幾（jǐ）乎沒有，導致學生對待實驗興趣不高（gāo）、實驗效果不理（lǐ）想等（děng）問題。針對這一現象（xiàng），結（jié）合職業院校對人才的培養目標，我院在保留幾（jǐ）個（gè）典型的原理性、驗證性實驗（如電阻應變片性能測試）的基礎上（shàng），大量增加實訓環節。原（yuán）理性（xìng）實驗供學生（shēng）測量傳感器的特性，以培養學生科學的實驗方法。實訓環節為每（měi）學完一個傳感器模塊後，針對所（suǒ）學內容，讓學生設計、製作一個相應物理量的測量電路（lù），主要訓練學生對傳感器（qì）的選擇（zé）、信（xìn）號處理電路（lù）設計（jì）等實際應（yīng）用（yòng）能力。每個實訓設計成（chéng）小型項（xiàng）目，主要內容為：（1）溫度傳感器應用實訓；（2）壓力傳感器應用實訓；（3）磁（cí）傳感器應（yīng）用實訓；（4）轉速測量應用（yòng）實訓。實訓的目的在於培養學生綜合運用所學知識的能（néng）力，根據需要選擇相應的傳感器，掌握常見傳感器測量電路的調試方法、步驟等。這樣，學生走（zǒu）上工作崗位以後能夠很快地進入角色。
課（kè）程設計教學內容的改革課程設計是職業類院校（xiào）培養學生實際（jì）技能的重要環節（jiē），通過課程設計可以培養學生綜合（hé）運用（yòng）所學知識解決工程實際（jì）問題的能力，以進一步鞏固、深化、擴展本課（kè）程所學的理論（lùn）知識，並用來指導實踐技能。根據企業需要及人才培（péi）養方案的（de）要求，我院測控類專業安排一周專門時間的課程設計，通過一周的綜（zōng）合訓練，激發學生的學習興趣，培養（yǎng）學生的技能，並取得了理（lǐ）想的效果。
　　（二）實踐教學的實施:
　　實驗教學傳（chuán）感器基本特性測試實驗仍采用傳（chuán）統的方法，在CSY-2000型（xíng）傳感器實驗儀上完成。學生主要根據實驗指導書給出的步驟測量若（ruò）幹個數據，並根據測量數據繪製出（chū）相應傳感器的特（tè）性曲線，計算其靈敏度等，通過實驗教學培養學生科學的實（shí）驗態度，掌握基本的測試技術，這些都相對（duì）比較簡單，也容易實現。
　　實訓（xùn）及課程（chéng）設計相對於實驗來說，實訓和課程設計要難得多，但也是最（zuì）能鍛煉學生技能的環節。在實訓教學過程中，由3～5個學生組成一個小（xiǎo）組，以小組為（wéi）單位組（zǔ）織實訓。教學采用循序（xù）漸進的方式，由簡單到複雜逐步加大難度。例如，“溫度傳感器應用實（shí）訓”項目的實現框圖如右圖。在該實訓的教（jiāo）學中，若所（suǒ）有的電路都讓學生去做，難度較（jiào）大，有的學生能做出來，而有的學生會覺得（dé）實訓（xùn）太難而退縮。因此，我們在實訓時，對於後（hòu）麵的三（sān）個部分不要求學生去做，用數字（zì）電壓表來代替，學生隻需要做前麵兩個方框，即傳感器的（de）選擇和信號處理電路（lù），學生的主（zhǔ）要精力（lì）轉移（yí）到傳感器的選擇（zé）與信號處理（lǐ）電路的設計與（yǔ）製作（zuò）、調試上來，難度降低很（hěn）多。而接下（xià）來的實訓則（zé）逐步要求部分學生做出全部（bù）電路，並（bìng）能正（zhèng）確調試電路，直到完成相應物理量（liàng）的測量。
　　通過（guò）前麵四個實訓內容的鍛煉，大部分學生已能夠基本掌握傳感器測量電（diàn）路的設計、製作與調試工作，也為課（kè）程設計的完成打下了堅（jiān）實的（de）理論、技能基礎。課程設計是（shì）培養學生綜合運用所學知識的重要環節，教學中將課程設計的（de）課題看成是（shì）一個項目，每個項目由3～5個學生（shēng）來完成，指定或選出能力較強的學生作為項目負責人，負責整個項目的實施，在（zài）認真（zhēn）研讀課程設計指導書，了解任務的基礎上（shàng）合理分工，使（shǐ）每個學生負責一部分（fèn）電路，並明白每部分電路之間的聯係，集中小組（zǔ）所有（yǒu）學生的智慧，協作完成整個課程的設計任務。經過兩輪課程設計的驗證，每個小組都能按時完成任（rèn）務，使學生（shēng）分析與解決工程實際問題的能（néng）力得到提高，鍛煉了學生的（de）動手能力，也培養了學（xué）生的（de）合作能力。
　　經過兩個學期的實踐，與原有的教學方法相比，《傳（chuán）感器技術與應（yīng）用》課程的改革取得了顯著的教學效果，學生的技能（néng）得到了提高（gāo），也為其他課程的改革提供了（le）借鑒。

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