高职院校传感器与检测技术课程设计分析探究

李翠芳

摘要：文章针对现有传感器及检测技术相关的教材现状进行分析，并对该课程中目前存在的重原理、轻应用等问题，基于“产教融合”理念和高职院校人才培養目标，提出来一种教材、课程设计思路。通过对课程教学内容的形式和侧重点改革，促进学生夯实基础，熟练应用，实现高职院校应用型人才的培养目标。该思路对于教材创新、课程改革、培养学生应用实践思维、工程应用能力提供了良好借鉴。

关键词：高职院校；传感器；检测技术；课程设计

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.03.051

中图分类号：TP 3          文献标志码：A           文章编码：1672-7274（2024）03-0-03

1   传感器相关课程的作用

1.1 传感器的定义

传感器是指能够感受被测量的信息并能够将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需要形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。传感器的存在使机器有了类似人类一样的触觉、视觉、嗅觉等，让机器变得更加智能。它是实现自动检测和自动控制的重要装置。

1.2 传感器的作用

在日常生活中，人们通过五官（听、嗅、味、触、视）接受外界的信息，经过大脑的思维（信息处理），做出相应的动作。在工业生产、自动化检测与控制系统中，则由传感器来取代人的五官，用计算机取代人的大脑对传感器感知、转换来的信号进行处理，并控制执行机构执行操作。如图1所示。

图1 人体系统与机器系统的对应关系

机器系统通过传感器收集外界信息，通常来说机器系统越智能，能感受到外界的“刺激”种类越多，则该系统内的传感器数量越多。在工业控制中，传感器作为自动检测系统的重要组成部分，一个重要作用是用于将检测出的数据直接显示——监测，另一个作用是和控制器——执行机构一起构成闭环控制系统实现自动控制。

1.3 传感器相关课程涉及的专业

传感器在控制系统中不可或缺的作用使得“传感器检测技术”以及与传感器相关的课程成为了电子信息类、自动化类、机电类等多个专业大类下开设的一门专业课程。

由表1可以看出有四个专业大类32个专业涉及传感器、检测或相关课程，其中专业基础课占47%，专业核心课占25%，专业拓展课占28%。其中69%的专业中课程名称直接为传感器或传感器与检测技术。其余课程名称虽然未直接包含传感器，但是实际课程内容都是与检测技术、仪表相关。在不同专业中课程内容侧重略有不同。

2   当前传感器相关教材分析

2.1 相关教材数量

传感器应用技术涉及电工电子技术、光学和电磁波、电磁转换、化学等专业知识。各章内容之间相互独立，知识分散，不利于学生学习掌握[1-2]。截止到2023年6月份，根据中国机械工业出版社网站上发布的数据显示，高职高专的传感器相关的教程共29本，其中交通运输大类1本，电子信息大类4本，装备制造大类24本。高等教育出版社网站上发布的数据显示高职高专的传感器相关的教程共42本，未按专业分类。这两个出版社总计71本，教材数量相对来说是比较丰富的。

2.2 教材内容编排方式分类

通过实际查阅纸质版和电子版的传感器相关教材发现，教材有很大差异，主要分为三个大类：第一类是以传感器的原理划分章节，第二类是以具体任务划分章节，第三类是按传感器的使用用途划分章节。数据调查如表2所示。

2.3 实际应用分析

考察传感器生产单位、采购厂家、设计单位、施工方、实际用户等，在实际应用的过程中，传感器一般是按用途进行分类的。由于按照用途分类目标明确，在设计、采购、维护、使用等各个环节，使多方参与者都能方便地进行沟通交流。因此将课程教学按照日后工作中实际应用一致的方式来开展更容易与工作对接。高职教育的主要培养目标是培养应用型技术人才。在人才培养过程中，将课程设置成与毕业后实际应用相一致的方式进行，使学生学习少走弯路，也能更快适应工作。

3   传感器课程设置思考

3.1 总体课程规划

根据航空航天、机械设备、工业过程控制、交通运输、家用电器、医疗卫生、办公设备等领域传感器的应用情况[3-4]。按照传感器的应用的广泛性，结合各类传感器的难易程度安排授课顺序。将课程顺序按传感器通用基础知识、温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、流量传感器、气体传感器、湿度传感器、新型智能传感器等的授课顺序较为适宜。使学生在掌握了传感器通用知识的基础上，根据传感器用途开展后续课程。

3.2 章节内容规划

以往的教材中大多以介绍各类传感器的应用工作原理为主，有的配有一个实例，有的甚至没有应用实例，而是配以大篇幅的公式推导。一方面使得学生学了知识也不知道具体的应用场景，应用方法。另一方面，对于高职的学生来说，由于其知识基础偏弱，而各类传感器涉及的物理、生物、化学、电气的原理范围广，难度高。所以往往出现理论学不懂，应用没学到的现象。因此推荐在将课程按用途划分章节后，按以下顺序进行章节内容规划：①传感器基本原理；②传感器设备应用场合；③传感器安装及日常维护；④该类传感器选型；⑤传感器在各系统中的应用举例；⑥学生实训。使学生在掌握简单原理的基础上，着重以选型、应用、实际操作为主。下面以压力传感器章节的为例，进行具体章节的课程思路规划。

3.3 以压力传感器为例，内容分析

（1）传感器基本原理介绍：压力传感器根据其工作原理分为电阻式、电感式、电容式、压电式等。基于不同原理的压力传感器应用的侧重领域不同。故而，在介绍压力传感器原理时，则应以授课学生所在的专业和未来所从事的行业领域为背景，选择以相应领域内主要应用的传感器为主，其他传感器为辅。而在介绍传感器的过程中应重原理介绍，轻公式推导，告诉学生压力大小的变化量是根据该种传感器物理模型中哪个参数变化造成的。如果太强调学生对原理的推导过程反使学生感到学习困难，造成过大的心里压力进而影响后续应用的学习。

（2）压力传感器应用场合介绍：以图片或短时视频的方式，让同学们直观地认识压力传感器的应用实景，以及在该应用环境下构成的典型控制系统。

（3）压力传感器安装及日常维护：在应用实景图片和视频的基础上，为学生讲解不同环境和设备上传感器的各种安装方式、安装要求、安装位置、安装配件、取压点是否需要现场开孔，以及根据实际应用地点的最低温度值，是否要进行仪表伴热等。

（4）压力传感器选型：分析压力传感器的选型原则，从测量范围的确定、精度要求、工作环境温度、是否需要配遠传输出、几线制接线方式、是否带液晶显示，以及实际应用采购中压力传感器关注的性能指标和参数等方面讲解。

（5）压力传感器在各系统中的应用举例：将压力传感器与控制器和执行机构的整体系统呈现给同学，让同学们充分感受到压力传感器在整个控制系统中所起到的作用。例如，以生活中或者是工业上管道内水的压力控制作为实例。压力传感器安装在管道上实时监测管道压力值，当下游用户用水量增加时，压力传感器检测到压力值降低。将压力信号传输给控制系统，控制系统检测到压力值比设定的压力小，则增加给水泵的频率，调节水泵电机，增加水泵出水量，使管道压力值增加。如此构成了一个压力传感器采集信号，控制器分析数据信息，发出水泵调节指令的自动闭环控制系统。

（6）压力传感器应用实训：为学生安排相应实训，同学门自己搭建系统，独立完成，真正了解到压力传感器在现实中的应用知识，掌握实操经验。

以实际应为目标的课程设计对于培养学生们的认知和实践动手能力，以及日后工作的知识技能有很重要的作用[5]。

4   结束语

将传感器检测技术这门课程建设好，除了合适的课程规划，还需要老师准备大量的实际实训素材，将更多的实训带到课程中，通过实训带动兴趣，通过兴趣促进学习[6]。使能学生在学习完这么课程后懂原理，会操作，工作后上手快。充分发挥这么课程的重要性和实用性。

参考文献

[1] 李新成，张健，等．新形势下“传感器”课程教学改革[J]．工业和信息化教育，2022（12）：69-72.

[2] 乔振民．高职院校智能传感器应用技术课程改革实践[J]．石家庄职业技术学院学报，2023，35（1）：71-75.

[3] 龚少军，等．传感器与检测技术课程“三段式”教学方法探索[J]．江苏航运职业技术学院学报，2022，21（4），87-91.

[4] 曹修全，陈艳，等．基于“项目式教学”的《传感器与工程测试技术基础》课程实践研究[J]．创新创业理论研究与实践.2022（23）：162-165.

[5] 蔡振．基于产教融合的传感器实践教学过程创新设计[J]．科教文汇.2021（30）：148-150.

[6] 李特．传感器与检测技术课程的创新教学实践[J]．电子技术，2023， 52（3）：100-101.