主頁 > 技術(shù)文章 > 試論高職院校《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)改革 2024-10-18

試論高職院�！秱鞲衅骷夹g(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)改革

摘要：《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》是一門繁雜的交叉學(xué)科，也是理工類專業(yè)的一門重要課程。為了適應(yīng)社會對高素質(zhì)技能型人才的要求，我們對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進行了大膽的改革。實踐證明，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、技能及分析問題、解決問題的能力得到了很大提高，課程改革取得了很大的成功。
　　　《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課程既是電子、自動化、機電一體化等專業(yè)的一門專業(yè)課，在現(xiàn)代檢測與控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，也是一門內(nèi)容繁雜的交叉學(xué)科。從轉(zhuǎn)換原理上來說，涉及電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等學(xué)科；從應(yīng)用角度來看，又與測量學(xué)、電子學(xué)、計算機技術(shù)及自動控制技術(shù)等緊密聯(lián)系；從每一種傳感器的轉(zhuǎn)換機理及應(yīng)用場合來說，內(nèi)容相對獨立；就學(xué)習(xí)方法來說，又是理論與實踐相結(jié)合的一門課程。
　　隨著企業(yè)對高素質(zhì)技能型人才要求的提高，我院在教學(xué)中本著“技能為主、理論夠用”的原則，結(jié)合企業(yè)對于工作人員傳感器應(yīng)用能力的要求，對《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)進行了大膽的改革，切實體現(xiàn)教學(xué)過程的實踐性、開放性和職業(yè)性，取得了比較好的教學(xué)效果。

　　理論教學(xué)的改革
　（一）教學(xué)內(nèi)容模塊化:
　　因為該門課程內(nèi)容繁多，教學(xué)課時又有限（40～60學(xué)時）,教學(xué)內(nèi)容不可能面面俱到；而且在企事業(yè)的實際應(yīng)用中，不同行業(yè)所使用的傳感器也各有側(cè)重。針對以上特點，我們將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)模塊和選用模塊�；A(chǔ)模塊包含測量基礎(chǔ)知識模塊、溫度測量模塊、光測量模塊、磁測量模塊；選用模塊包含力測量模塊、位移測量模塊、其他傳感器模塊（如超聲波、火焰等傳感器）及傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊�；A(chǔ)模塊為各專業(yè)必講內(nèi)容，而選學(xué)模塊則供不同專業(yè)在組織教學(xué)時選用，如機電一體化專業(yè)可選學(xué)位移、力傳感器模塊，而電子類專業(yè)則不選或降低要求，以滿足不同領(lǐng)域的要求。
　�。ǘ┙虒W(xué)內(nèi)容的優(yōu)化:
　　目前的傳感器教材在內(nèi)容的編排方面，考慮到系統(tǒng)性和完整性，順序一般安排為基礎(chǔ)知識、各種類型的傳感器、信號處理電路，最后介紹智能型傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)等新知識，這樣的安排不太適合職業(yè)院校對學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的要求。如“信號處理電路”的內(nèi)容安排在各種傳感器內(nèi)容之后，當(dāng)講到該部分時，相關(guān)實驗都已做過了，這時再來學(xué)習(xí)接口電路意義不大。為此，我們在組織教學(xué)時，對部分內(nèi)容進行了調(diào)整。（1）將“信號處理電路”的內(nèi)容放在基礎(chǔ)知識模塊。這樣調(diào)整的好處是，在學(xué)習(xí)具體傳感器之前，先掌握對傳感器輸出信號的處理電路，等講到具體傳感器時，學(xué)生便能針對不同的傳感器選擇相應(yīng)的處理電路，并進行相應(yīng)的實踐，做到學(xué)以致用，提高技能。（2）將“智能型傳感器”一章打散，把對應(yīng)的智能型傳感器放到每一個具體的傳感器教學(xué)模塊中。目前，傳感器的智能化、集成化已走向成熟，很多半導(dǎo)體制造商都研制、生產(chǎn)出了各種智能化、集成化的傳感器及傳感器專用處理電路，將該內(nèi)容分布到每個模塊中，一是可以使學(xué)生對智能傳感器的學(xué)習(xí)更有針對性，二是能做到將最新技術(shù)、產(chǎn)品介紹給學(xué)生，三是每一模塊仍自成一體，不會使教學(xué)內(nèi)容離散。為此，我院編印了部分智能型、集成化傳感器補充讀物，供學(xué)生課后閱讀。（3）教學(xué)過程的組織淡化理論，重在應(yīng)用，充分應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)手段。
　　該門課程教材的主要內(nèi)容為轉(zhuǎn)換原理、基本特性等，而職業(yè)院校畢業(yè)生的去向主要為生產(chǎn)一線，重點在于應(yīng)用，只要知道如何使用、選擇傳感器即可，很少需要進行理論研究。因此，在教學(xué)中只需要讓學(xué)生定性地了解傳感器的工作原理，熟悉其基本特性，對于原理性的理論推導(dǎo)可以不做要求。對于一些定理，只要知道定理內(nèi)容及在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用即可，對于定理公式的推導(dǎo)則沒必要詳細(xì)介紹。對此部分內(nèi)容感興趣的學(xué)生可以自學(xué)，有問題再向教師請教或自己查閱資料。例如熱電偶傳感器的中間溫度定律，學(xué)生只要明白該定律的作用為熱電偶傳感器的冷端補償，至于該定律的理論推導(dǎo)則無須占用課堂時間。學(xué)生學(xué)習(xí)的重點在于如何根據(jù)傳感器手冊、應(yīng)用場合、測量范圍等指標(biāo)選用傳感器，而對于很多公式、理論等內(nèi)容則以學(xué)生自學(xué)為主，重點在于培養(yǎng)學(xué)生的技能。
　　在教學(xué)過程中，對于基本概念的教學(xué)仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段，對于新技術(shù)、新知識或相對比較簡單的內(nèi)容，如“傳感器網(wǎng)絡(luò)”、“超聲波傳感器”等內(nèi)容則采用多媒體教學(xué)。對于一些智能型傳感器，則要求學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，了解傳感器發(fā)展的最新動態(tài)。
　　實踐教學(xué)的改革
　（一）實踐教學(xué)內(nèi)容的改革:
　　在教學(xué)中，我院將實踐教學(xué)內(nèi)容由傳統(tǒng)的實驗調(diào)整為實驗、實訓(xùn)和課程設(shè)計。
實驗教學(xué)內(nèi)容的改革目前，傳感器教學(xué)主要是在學(xué)完理論后做1～2個實驗，這些實驗絕大部分屬于原理性、驗證性的參數(shù)或性能測試類實驗，而且現(xiàn)在的各種傳感器實驗儀也只能做驗證性的實驗，應(yīng)用性、綜合性的實驗幾乎沒有，導(dǎo)致學(xué)生對待實驗興趣不高、實驗效果不理想等問題。針對這一現(xiàn)象，結(jié)合職業(yè)院校對人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我院在保留幾個典型的原理性、驗證性實驗（如電阻應(yīng)變片性能測試）的基礎(chǔ)上，大量增加實訓(xùn)環(huán)節(jié)。原理性實驗供學(xué)生測量傳感器的特性，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實驗方法。實訓(xùn)環(huán)節(jié)為每學(xué)完一個傳感器模塊后，針對所學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生設(shè)計、制作一個相應(yīng)物理量的測量電路，主要訓(xùn)練學(xué)生對傳感器的選擇、信號處理電路設(shè)計等實際應(yīng)用能力。每個實訓(xùn)設(shè)計成小型項目，主要內(nèi)容為：（1）溫度傳感器應(yīng)用實訓(xùn)；（2）壓力傳感器應(yīng)用實訓(xùn)；（3）磁傳感器應(yīng)用實訓(xùn)；（4）轉(zhuǎn)速測量應(yīng)用實訓(xùn)。實訓(xùn)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力，根據(jù)需要選擇相應(yīng)的傳感器，掌握常見傳感器測量電路的調(diào)試方法、步驟等。這樣，學(xué)生走上工作崗位以后能夠很快地進入角色。
課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的改革課程設(shè)計是職業(yè)類院校培養(yǎng)學(xué)生實際技能的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決工程實際問題的能力，以進一步鞏固、深化、擴展本課程所學(xué)的理論知識，并用來指導(dǎo)實踐技能。根據(jù)企業(yè)需要及人才培養(yǎng)方案的要求，我院測控類專業(yè)安排一周專門時間的課程設(shè)計，通過一周的綜合訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的技能，并取得了理想的效果。
　　（二）實踐教學(xué)的實施:
　　實驗教學(xué)傳感器基本特性測試實驗仍采用傳統(tǒng)的方法，在CSY-2000型傳感器實驗儀上完成。學(xué)生主要根據(jù)實驗指導(dǎo)書給出的步驟測量若干個數(shù)據(jù)，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制出相應(yīng)傳感器的特性曲線，計算其靈敏度等，通過實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實驗態(tài)度，掌握基本的測試技術(shù)，這些都相對比較簡單，也容易實現(xiàn)。
　　實訓(xùn)及課程設(shè)計相對于實驗來說，實訓(xùn)和課程設(shè)計要難得多，但也是最能鍛煉學(xué)生技能的環(huán)節(jié)。在實訓(xùn)教學(xué)過程中，由3～5個學(xué)生組成一個小組，以小組為單位組織實訓(xùn)。教學(xué)采用循序漸進的方式，由簡單到復(fù)雜逐步加大難度。例如，“溫度傳感器應(yīng)用實訓(xùn)”項目的實現(xiàn)框圖如右圖。在該實訓(xùn)的教學(xué)中，若所有的電路都讓學(xué)生去做，難度較大，有的學(xué)生能做出來，而有的學(xué)生會覺得實訓(xùn)太難而退縮。因此，我們在實訓(xùn)時，對于后面的三個部分不要求學(xué)生去做，用數(shù)字電壓表來代替，學(xué)生只需要做前面兩個方框，即傳感器的選擇和信號處理電路，學(xué)生的主要精力轉(zhuǎn)移到傳感器的選擇與信號處理電路的設(shè)計與制作、調(diào)試上來，難度降低很多。而接下來的實訓(xùn)則逐步要求部分學(xué)生做出全部電路，并能正確調(diào)試電路，直到完成相應(yīng)物理量的測量。
　　通過前面四個實訓(xùn)內(nèi)容的鍛煉，大部分學(xué)生已能夠基本掌握傳感器測量電路的設(shè)計、制作與調(diào)試工作，也為課程設(shè)計的完成打下了堅實的理論、技能基礎(chǔ)。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的重要環(huán)節(jié)，教學(xué)中將課程設(shè)計的課題看成是一個項目，每個項目由3～5個學(xué)生來完成，指定或選出能力較強的學(xué)生作為項目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)整個項目的實施，在認(rèn)真研讀課程設(shè)計指導(dǎo)書，了解任務(wù)的基礎(chǔ)上合理分工，使每個學(xué)生負(fù)責(zé)一部分電路，并明白每部分電路之間的聯(lián)系，集中小組所有學(xué)生的智慧，協(xié)作完成整個課程的設(shè)計任務(wù)。經(jīng)過兩輪課程設(shè)計的驗證，每個小組都能按時完成任務(wù)，使學(xué)生分析與解決工程實際問題的能力得到提高，鍛煉了學(xué)生的動手能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力。
　　經(jīng)過兩個學(xué)期的實踐，與原有的教學(xué)方法相比，《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程的改革取得了顯著的教學(xué)效果，學(xué)生的技能得到了提高，也為其他課程的改革提供了借鑒。

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