传感器原理课程理论与实践相结合的教学模式探索.docx

“传感器原理”课程理论与实践相结合的教学模式探索王波赵彦平摘要：针对本专业“传感器原理”课程理论课不能紧随现代科技的发展，实践课不能着眼于实际应用的缺点，本文提出采用理论教学和实践教学相结合的教学方法，实践紧跟理论教学内容，理论教学辅助实践环节，两者相辅相成，协调发展。理论课内容紧跟时代发展，实践过程采用灵活多样的形式，有利于提高教学质量，开拓学生视野，培养学生创新能力。关键词：教学改革；传感器；理论教学；实践教学：TN911：A：1674-9324（2018）32-0145-02一、引言随着现代科技的发展，自动化程度越来越高，传感器的应用也越来越普遍，在移动通信、汽车、生物医学、军事航空等领域得到广泛应用。传感器是人类感知世界的重要工具，是测控系统检测和采集信号的首要环节和关键技术[1，2]，将在物联网中将发挥重大的作用，在未来的生活中将在工业制造业、医学卫生领域、安全防范领域以及可穿戴式运动设备等领域发挥巨大的推动作用。我院测控技术与仪器专业开设的“传感器原理”课程是本科生大三必修的专业基础课，该课程主要讨论如何运用电测方法和各种原理的传感器测量位移、形变、加速度、压力和温度等非电量的测试技术，主要内容包括：电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器和压电式传感器等传感器的工作原理、基本特性以及相关测试方法[3]。该课程有广泛的应用背景，是测控技术与仪器专业学生必须掌握的专业知识。该课程是电路、模拟电子技术、数字电子技术和信号与系统的后续课程，也是单片机、自动控制等课程的基础。该课程理论紧密联系实践，对提高学生电子测量、自动检测及自动化设计能力具有重要的意义[4]。该课程由于长期以理论教学为主，课内实验为辅，使学生很难理解和应用实际内容。教学内容分散、彼此孤立，并涉及到力学、热力学、光学、电磁学等其他学科知识[5]，内容多而且枯燥难懂，导致学生学习积极性不高。课内实验主要是验证性实验，教学内容与实际应用需求脱节，不能激发学生的创新能力[6]。为了提高教学质量，激发学生的学习兴趣以及培养学生的创新能力，我们在教学过程中拟采用理论教学和实践相结合的教学方法，合理设计实践案例，充分调动学生学习的积极性和创造性。二、理论教学和实践相结合的教学方法传统理论教学方法课堂的采用以教师为主导的单向注入式教学方式，侧重讲解各类传感器的内部结构和原理。教学过程枯燥、乏味，难以激发学生主动参与的兴趣，不利于学生专业知识和基本技能的积累。该课程实践教学环节无论在内容上、形式上还是条件上都存在明显不足。内容上只是简单的验证理论课的内容，跟不上实际应用的需求。形式上在固定时间，固定实验室进行实验，实验过程僵化，限制了学生的想象能力。而且实验室的硬件条件更新缓慢，满足不了当代社会日新月异的发展需求。针对《传感器原理》理论教学和实践教学中存在的问题，本文提出采用理论教学和实践教学相结合的教学方法，实践紧跟理论教学内容，理论教学辅助实践环节，两者相辅相成，协调发展。（一）优化课程内容，采用多种教学方式由于教材内容滞后，跟不上现代科技的发展，在教学过程中在介绍基本原理的同时，适当增加最新内容。根据不同的教学内容，采用不同的教学方式。基本原理部分，采取启发式和诱导式教学方法，使学生做到举一反三，融会贯通。和最新应用相关的内容，由学生自己查阅资料，整理文献。在保证完成教学任务的同时扩展学生的知识面。对于和日常生活密切相关的内容，采用分组讨论式教学方式，教师给学生步骤任务，学生分组讨论，激发学生参与教学活动的热情，提高教学效率。（二）根据实践内容，采用多种实践形式实践教学着眼于现代科技社会的具体应用，需根据不同的理论课程采取不同的实践形式，主要包括：基础性的验证实验和综合设计实验等。对于应变片单臂特性实验、差动变压器测位移实验和电容式传感器的位移实验等基础性实验，仍然采用原来的CSY-998型传感器实验仪进行验证性实验，以加深课堂理论知识的理解。为了培养学生能应用传感器知识设计相关非电量电测电路的能力，设计部分综合设计实验，如基于超声传感器的定位系统综合实验。要求学生利用相关的接口电路和应用电路，自行设计出传感器测量电路。对于一些新型的应用，由于实验室设备陈旧，跟不上实际应用的发展，可以利用LabVIEW软件进行仿真。LabVIEW仿真软件是图像化编程软件，能够在虚拟环境完成数据采集、处理和显示的系统功能。对于日常生活中的具体应用，给学生步骤设计任务，让学生利用课余时间查找资料，设计方案，利用仿真软件调试，最后到实验室进行验证。根据实践内容，采用多种实践形式，既紧跟理论发展，又培养了学生的动手能力，同时激发学生创新意识，进一步提高教学质量。三、总结传感器原理这门课程理论性强、内容丰富、概念抽象、涉及知识面广、分析方法多、信息量大，同时应用广泛，发展快速，所以在教学过