主頁 > 技術(shù)文章 > 試論高職院�！秱鞲衅骷夹g(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)改革 2024-10-18

試論高職院校《傳感器技術(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(huì)對(duì)高素質(zhì)技能型人才的要求，我們對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行了大膽的改革。實(shí)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(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)的一門專業(yè)課，在現(xiàn)代檢測(cè)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(cè)量學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)等緊密聯(lián)系；從每一種傳感器的轉(zhuǎn)換機(jī)理及應(yīng)用場(chǎng)合來說，內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立；就學(xué)習(xí)方法來說，又是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一門課程。
　　隨著企業(yè)對(duì)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(duì)于工作人員傳感器應(yīng)用能力的要求，對(duì)《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)進(jìn)行了大膽的改革，切實(shí)體現(xiàn)教學(xué)過程的實(shí)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?yàn)樵撻T課程內(nèi)容繁多，教學(xué)課時(shí)又有限（40～60學(xué)時(shí)）,教學(xué)內(nèi)容不可能面面俱到；而且在企事業(yè)的實(shí)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(duì)以上特點(diǎn)，我們將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)模塊和選用模塊。基礎(chǔ)模塊包含測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)模塊、溫度測(cè)量模塊、光測(cè)量模塊、磁測(cè)量模塊；選用模塊包含力測(cè)量模塊、位移測(cè)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(shí)選用，如機(jī)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(shí)、各種類型的傳感器、信號(hào)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(shí)，這樣的安排不太適合職業(yè)院校對(duì)學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的要求。如“信號(hào)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(shí)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)都已做過了，這時(shí)再來學(xué)習(xí)接口電路意義不大。為此，我們?cè)诮M織教學(xué)時(shí)，對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。（1）將“信號(hào)處理電路”的內(nèi)容放在基礎(chǔ)知識(shí)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(duì)傳感器輸出信號(hào)的處理電路，等講到具體傳感器時(shí)，學(xué)生便能針對(duì)不同的傳感器選擇相應(yīng)的處理電路，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)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(duì)應(yīng)的智能型傳感器放到每一個(gè)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(gè)模塊中，一是可以使學(xué)生對(duì)智能傳感器的學(xué)習(xí)更有針對(duì)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(huì)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(bǔ)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(diǎn)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(jìn)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(duì)于原理性的理論推導(dǎo)可以不做要求。對(duì)于一些定理，只要知道定理內(nèi)容及在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用即可，對(duì)于定理公式的推導(dǎo)則沒必要詳細(xì)介紹。對(duì)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(qǐng)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(bǔ)償，至于該定律的理論推導(dǎo)則無須占用課堂時(shí)間。學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于如何根據(jù)傳感器手冊(cè)、應(yīng)用場(chǎng)合、測(cè)量范圍等指標(biāo)選用傳感器，而對(duì)于很多公式、理論等內(nèi)容則以學(xué)生自學(xué)為主，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的技能。
　　在教學(xué)過程中，對(duì)于基本概念的教學(xué)仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段，對(duì)于新技術(shù)、新知識(shí)或相對(duì)比較簡(jiǎn)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(duì)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(dòng)態(tài)。
　　實(shí)踐教學(xué)的改革
　（一）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革:
　　在教學(xué)中，我院將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容由傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)整為實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)和課程設(shè)計(jì)。
實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)絕大部分屬于原理性、驗(yàn)證性的參數(shù)或性能測(cè)試類實(shí)驗(yàn)，而且現(xiàn)在的各種傳感器實(shí)驗(yàn)儀也只能做驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用性、綜合性的實(shí)驗(yàn)幾乎沒有，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)興趣不高、實(shí)驗(yàn)效果不理想等問題。針對(duì)這一現(xiàn)象，結(jié)合職業(yè)院校對(duì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我院在保留幾個(gè)典型的原理性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（如電阻應(yīng)變片性能測(cè)試）的基礎(chǔ)上，大量增加實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。原理性實(shí)驗(yàn)供學(xué)生測(cè)量傳感器的特性，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)為每學(xué)完一個(gè)傳感器模塊后，針對(duì)所學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生設(shè)計(jì)、制作一個(gè)相應(yīng)物理量的測(cè)量電路，主要訓(xùn)練學(xué)生對(duì)傳感器的選擇、信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)等實(shí)際應(yīng)用能力。每個(gè)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)成小型項(xiàng)目，主要內(nèi)容為：（1）溫度傳感器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)；（2）壓力傳感器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)；（3）磁傳感器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)；（4）轉(zhuǎn)速測(cè)量應(yīng)用實(shí)訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)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(cè)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(jìn)入角色。
課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的改革課程設(shè)計(jì)是職業(yè)類院校培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際技能的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，以進(jìn)一步鞏固、深化、擴(kuò)展本課程所學(xué)的理論知識(shí)，并用來指導(dǎo)實(shí)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(cè)控類專業(yè)安排一周專門時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，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。
　�。ǘ⿲�(shí)踐教學(xué)的實(shí)施:
　　實(shí)驗(yàn)教學(xué)傳感器基本特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)仍采用傳統(tǒng)的方法，在CSY-2000型傳感器實(shí)驗(yàn)儀上完成。學(xué)生主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書給出的步驟測(cè)量若干個(gè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制出相應(yīng)傳感器的特性曲線，計(jì)算其靈敏度等，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，掌握基本的測(cè)試技術(shù)，這些都相對(duì)比較簡(jiǎn)單，也容易實(shí)現(xiàn)。
　　實(shí)訓(xùn)及課程設(shè)計(jì)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)來說，實(shí)訓(xùn)和課程設(shè)計(jì)要難得多，但也是最能鍛煉學(xué)生技能的環(huán)節(jié)。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，由3～5個(gè)學(xué)生組成一個(gè)小組，以小組為單位組織實(shí)訓(xùn)。教學(xué)采用循序漸進(jìn)的方式，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐步加大難度。例如，“溫度傳感器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)”項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)框圖如右圖。在該實(shí)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(huì)覺得實(shí)訓(xùn)太難而退縮。因此，我們?cè)趯?shí)訓(xùn)時(shí)，對(duì)于后面的三個(gè)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(gè)方框，即傳感器的選擇和信號(hào)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(hào)處理電路的設(shè)計(jì)與制作、調(diào)試上來，難度降低很多。而接下來的實(shí)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(cè)量。
　　通過前面四個(gè)實(shí)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(cè)量電路的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試工作，也為課程設(shè)計(jì)的完成打下了堅(jiān)實(shí)的理論、技能基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)，教學(xué)中將課程設(shè)計(jì)的課題看成是一個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目由3～5個(gè)學(xué)生來完成，指定或選出能力較強(qiáng)的學(xué)生作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，在認(rèn)真研讀課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，了解任務(wù)的基礎(chǔ)上合理分工，使每個(gè)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(gè)課程的設(shè)計(jì)任務(wù)。經(jīng)過兩輪課程設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，每個(gè)小組都能按時(shí)完成任務(wù)，使學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問題的能力得到提高，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力。
　　經(jīng)過兩個(gè)學(xué)期的實(shí)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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試論高職院校《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)改革

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