传感器原理与应用课程教学改革与实践

尤 源盐城师范学院物理科学与电子技术学院 江苏盐城 224002



传感器原理与应用课程教学改革与实践

尤 源
盐城师范学院物理科学与电子技术学院 江苏盐城 224002

摘 要：针对传感器原理与应用课程课堂教学中存在的问题，结合卓越工程师培养要求，尝试了课堂教学的改革，实现了课堂教学内容最优化、课堂教学方式多元化、课堂评价体系的合理化，提升了课堂教学的效果，提高了学生实践能力和创新能力。

关键词：传感器原理与应用；课堂教学改革；实践；评价体系

传感器原理与应用课程是我院电子信息工程、电气自动化、新能源科学与工程专业的一门专业必修课程。它与模拟电子线路、数字电子线路、单片机、可编程逻辑控制器等其他课程紧密相连的实践性很强的课程。尽管该课程已开设很多年，但是传统的教学理念下，采用注重理论知识讲授。教师仅专注于对每一种传感器基本原理、结构、测量电路的讲解，课堂教学与当前高等教育必须坚持走以质量提升为核心的内涵式发展道路，提高学生自主学习、工程实践应用能力和应用创新能力的要求不相适应［1-3］。集中表现在课题教学内容与新形势下工科人才培养目标不相适应；课堂教学方法单一，学生缺乏兴趣，课堂教学效果不佳；考核评价体系落后，与工科创新型、应用型人才培养质量评价体系不相符，也与我院实施的江苏省电子信息工程专业卓越工程师人才培养目标不相符合。

因此，围绕着传感器原理与应用课程课堂教学中存在的问题，结合自己的课堂教学实践，对教学内容、教学方法和评价体系等方面进行了尝试。

1　传感器原理与应用课程教学内容改革

本课程面向对象为电子信息工程专业、电气自动化专业和新能源科学与工程等多个专业的学生，涉及的专业面广。因此，结合我院电子信息工程专业的江苏省卓越工程师培养的要求，针对不同专业学生的教学大纲和授课计划表的内容进行了多次修订，使得以学生为本，加强实践部分和理论教学有机结合，让学生真正在动手中自主学习理论，在学习理论过程中能够理论联系实践。

一方面，在教学大纲中优化理论授课内容，理论课的讲授内容更接地气，与地方企业生产实践相结合。另一方面，在夯实基础同时加强实践环节，提高学生分析和解决问题的能力。精心设计好验证性实验、综合性实验、设计性实验部分，实行分层次教学，充分利用好实践课时，使得实践课与理论课有机结合，实践和理论教学相得益彰。

2　传感器原理与应用课程教学方法改革

2.1激发学生学习的兴趣提高学生自主学习能力

遴选一些传感器课程设计、毕业设计、全国电子设计大赛、教师的科研项目中遇到的经典案例，每次理论课讲授过程中有目的穿插在理论课的讲授过程当中。例如在讲授《光电检测传感器》章节时，可以把学生参与研发的道路照明色度检测系统作介绍，详细分析开发设计过程中如何解决传感器设计部分。讲授《电容传感器》章节时引入全国电子设计大赛中测摆的角度的选题，和学生一起分析如何合适选取传感方式测量角度问题。再如讲解《气敏传感器》章节时，引入毕业设计学生所研究的高层、超高层民用建筑火灾预警和报警系统的设计。另外还可以与课程设计内容结合，如利用光敏电阻设计太阳能自动跟踪系统的设计等。通过一系列具体而实际的例子，让学生深切地感受到学好传感器技术可以做很多相关设计。不仅可以把已学习过的课程如模拟电子线路、数字电子线路的知识灵活应用起来，而且也对后继课程的学习具有十分重要的作用，可以结合单片机、PLC、过程控制等技术进行联合开发和研究，另外也让学生尽早地参加各类电子大赛、参与教师的科研工作、自主研发，申请与传感器相关的专利等。因此理论联系实际的教学，可以大大地激发学生学习传感器的兴趣。

除此之外，传感器课堂教学激发学生自主学好传感器知识的积极性。有意识地引导学生把所学的理论知识与实践环节相联系。改变传统的理论课程讲授完成后再集中时间做实验的授课方式，在理论讲授的同时穿插实验环节，让学生边动实践边学理论，提高理论课程授课的效果。在每次传感器授课结束时，留给学生1～2个课后完成的小设计或调研工作。例如调研利用某种具体的传感器设计的专利成果、家用电器中具体采用的传感器原理和电路分析等。在下一次课讲授时，可以与学生一起分享某一个教师申报的跟传感器相关的专利成果，或讲解例如洗衣机传感器的使用。这样调动学生自主学习传感器课程的积极性。

2.2多种教学手段综合应用加强师生互动

改变传统单纯使用板书教学手段，采用合理使用多媒体课件，把动画和影音加入到课件当中，结合黑板推导，把板书和多媒体教学有机结合起来，激发学生的课堂学习兴趣。

另外传感器原理与应用课程为学校校级优秀课程，已建立了网络课程、试卷库。利用网络课程将教学资源与学生共享，可以把部分试卷库、理论课件、教案、书后习题解答、大纲和授课计划，实验分组等提供给学生。利用已有的网络课程加强师生互动。在课堂教学中把学生在网络上所关心的问题进行解答。现在教师给学生答疑时间少了，但是可以通过网络课程的师生互动环节加强师生沟通和交流，这个环节很有必要，可以有效拓宽师生的交流和联系。

2.3实验内容分层次教学鼓励多实践

传感器实验教学是加强学生实践能力的重要环节。往往两节课的实验内容仅仅验证了某一个传感器从非电量到电量的检测，而不同学生的动手能力参差不齐，基础较好的学生可能一节课就完成了规定的实验内容。因此，尝试把每一个具有的实验内容分层次教学，即必做和选做内容。必做部分为常规实验项目，选做内容为拓展内容，为动手能力好的学生提高传感器实践技能打基础。

根据一般学生完成的正常进度设置合理的必做内容，这些内容往往是验证性的。而传感器综合实验台一般可做40多个实验内容，每学期基本上都是固定开设6～8个实验项目。因此，并没有充分利用好实验装置。因此，需要合理设置好每一个实验项目的选做内容，即在每一个实验项目中设置验证性的、综合性的、创新性的内容。充分利用好课堂实验时间，让每一个学生根据自己的动手能力选做合适的内容。学生选做的内容越多，完成的质量越高，实验成绩评定时等级越高。鼓励学生大胆动手实践，提高实验仪器的使用率。

例如在箔式应变传感器实验中，基本的验证实验项目为利用单臂电桥测试位移和电压的关系。可以设置采用半桥电路、全桥电路验证位移变化与电压的关系。进一步可以让学生用半导体应变片验证位移和电压的关系。还可以增加设计性的内容如利用传感器实验平台和模块设计不同精度的电子秤等。对于有探究精神的学生可以进一步引导，利用固态压阻式压力传感器精确测试气体压强、利用电阻式传感器设计能够测试加速度的传感器等等。如果课上时间不够的，可以通过开放实验、课程设计、毕业设计等方式对学生开放实验室。从而解决传感器开放实验时段学生不知道做什么的问题。另外，结合报废仪器，让学生自主的拆卸和搭建传感器测试电路。图1和图2为学生利用开放实验，自主设计的红外自动计数器电路PCB板图和实物图。总之，通过每一个实验项目设置的不同难易程度的内容，激发学生自主实践的能力和创新能力。

图1　学生自主设计的红外自动计数器电路PCB图

图2　学生自主设计的红外自动计数器电路实物图

3　传感器原理与应用课程考核评价体系的改革

传感器课程考核成绩评定采用综合考核的方式。考核成绩采用过程考核和综合考核双结合的形式，按照平时考核、听课情况、作业和实验报告完成情况、实践动手操作情况等进行评价；综合考核为期中和期末考核成绩。加大实践考核的权重，鼓励在实验课程中的创新。形式多样，如果能够解决实验过程中出现的问题进一步研究的，有详细解决方案，完成选做实验内容质量高的等等都计入实验成绩部分。通过评价体系的改革，有效地激发了学生自主学习的能力和创新能力。

4　结束语

传感器原理与应用课程课堂教学改革结合教学实践在教学内容、教学方式、考核形式等方面进行教学改革尝试，激发了学生学习传感器技术的兴趣，以学生为本，加强实践环节的创新，不断增强师生互动，提高了传感器理论和实践课堂教学的效果。

参考文献

［1］ 黄信瑜，宋思根，刘平.大学课堂教学改革创新需实现“四化”［J］.江苏高教，2015（1）:70-73

［2］ 韦宗发.新建地方应用型本科院校课堂教学改革探究［J］.教育教学论坛，2014（44）:112-113

［3］ 余文森.论新课程课堂教学改革的八大关系［J］.当代教育与文化，2013（5）:63-76

Reform and Practice on Classroom Teaching of Sensor Principle and Application Course

You Yuan
School of Physics and Electronics， Yancheng Teachers College， Yancheng， 224002， China

Abstract:In order to solve the problems in the classroom teaching of sensor principle and application and to meet the requirements of training excellent engineers， some reform achievements were obtained by many teaching practices. Though teaching reforms， the contents of classroom teaching were optimized， and classroom teaching methods were diversifed. On the other hand， classroom assessment system got more rationalized and teaching effectiveness was signifcantly improved. Therefore， the practical ability and the innovation ability of students get better and better.

Key words:sensor principle and application； reform of classroom teaching； practice； evaluation system

收稿日期：2015-10-28

作者简介：尤源，硕士，副教授，系主任。

基金项目：盐城师范学院课堂教学改革项目（编号：5805136640）。