檢測(cè)與傳感技術(shù)論文(2)
檢測(cè)與傳感技術(shù)論文篇二
“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”課程教學(xué)改革初探
摘要：傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程是一門理論豐富、重視實(shí)踐教學(xué)的自動(dòng)化專業(yè)重要基礎(chǔ)課程。汲取先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以往的優(yōu)秀教改成果進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)該課程進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討，采用以啟發(fā)講授與案例分析為主的課堂教學(xué)方式，同時(shí)結(jié)合自主開(kāi)放式的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。
關(guān)鍵詞：傳感器;檢測(cè)技術(shù);實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革
作者簡(jiǎn)介：馬利(1980-)，女，湖北仙桃人，河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，講師;王秀霞(1979-)，女，河南新鄭人，河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，講師。(河南 鄭州 450001)
中圖分類號(hào)：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079(2012)30-0052-02
隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(CAD)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)、光纖技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，獲取各種信息的傳感器已經(jīng)成為各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制系統(tǒng)中已成為不可缺少的重要技術(shù)工具，越來(lái)越成為信息社會(huì)賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)。因此，“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”課程在河南工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化、電氣工程及自動(dòng)化、應(yīng)用物理等學(xué)科課程體系占據(jù)了非常重要的位置。
“傳感器與檢測(cè)技術(shù)”是一門集光、機(jī)、電于一體，綜合物理、化學(xué)、生物、材料、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多學(xué)科技術(shù)于一體的工科電氣信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程具有以下特點(diǎn)：涉及內(nèi)容多，除傳感器與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)外，還包括眾多電工參量、物理參量、機(jī)械參量、成分參量、熱工參量的檢測(cè)原理、方法與技術(shù)等內(nèi)容;各章內(nèi)容多學(xué)科交叉，涉及電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等學(xué)科;各章內(nèi)容之間的聯(lián)系并不甚緊密，但都涉及上述多門前修課程的知識(shí)及這些知識(shí)的綜合應(yīng)用等。[1]
由于該課程的以上特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，尤其開(kāi)始時(shí)，通常感覺(jué)不適應(yīng)、思維跟不上、枯燥、難以學(xué)好。為了更好地適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)方面的人才需要，更好地發(fā)展學(xué)科課程建設(shè)，對(duì)該課程教學(xué)進(jìn)行改革與實(shí)踐，提高課程的教學(xué)質(zhì)量已勢(shì)在必行。
一、主要教學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)
總體上，傳感器及檢測(cè)技術(shù)課程分為三部分內(nèi)容：
第一部分：傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)。了解傳感器特性指標(biāo)，傳感器輸入輸出之間的關(guān)系，掌握分析傳感器靜特性和動(dòng)特性的基本方法，在給定條件下熟悉計(jì)算穩(wěn)定時(shí)間和工作頻率的方法以及傳感器的標(biāo)定。主要了解傳感器及檢測(cè)技術(shù)的基本概念;傳感器特性及其標(biāo)定;掌握檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析的方法。
第二部分：各種常用傳感器的介紹。理解并掌握各種類型傳感器原理及應(yīng)用知識(shí)，主要有電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器。
第三部分：檢測(cè)技術(shù)的主要問(wèn)題。了解檢測(cè)的感念、測(cè)量的方法、測(cè)量系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)處理的一般方法。掌握傳感器的應(yīng)用基礎(chǔ)、如何設(shè)計(jì)與構(gòu)成檢測(cè)系統(tǒng)等內(nèi)容。
理論教學(xué)中的難點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：一是內(nèi)容多，傳感器種類多、應(yīng)用廣泛，原理復(fù)雜，對(duì)物理知識(shí)要求高，學(xué)生把握重點(diǎn)有困難;二是課程中傳感器以結(jié)構(gòu)傳感器為主，有大量的傳感器結(jié)構(gòu)圖形，對(duì)平面圖形學(xué)生理解有難度;三是傳感器是一門工程應(yīng)用背景很強(qiáng)的課程，需要理論結(jié)合實(shí)際;四是接口電路復(fù)雜，對(duì)模擬電路等電學(xué)知識(shí)要求較高。
二、教學(xué)中采用的方法與手段
1.將先進(jìn)的教學(xué)方法引入課堂，并以實(shí)際工程為背景，重點(diǎn)放在傳感器的應(yīng)用上
根據(jù)每次講授內(nèi)容，盡量講解符合內(nèi)容的工程實(shí)際案例，以工程應(yīng)用背景的案例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)將案例的講授與相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)合，在枯燥的理論教學(xué)過(guò)程中很好地融入了有趣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，以提高學(xué)習(xí)效果;對(duì)講授的內(nèi)容進(jìn)行精心選擇，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行比較，刪除過(guò)時(shí)的內(nèi)容，同時(shí)對(duì)有些內(nèi)容安排學(xué)生自學(xué)，提高學(xué)生的自學(xué)能力。
2.“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式
檢測(cè)技術(shù)是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。西方有一句名言：“聽(tīng)過(guò)的我會(huì)忘記，看過(guò)的我能記得，做過(guò)的我才理解。”把大部分課程搬到實(shí)驗(yàn)室講授，理論講解、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、交流討論交替進(jìn)行，使學(xué)生將“知識(shí)”迅速轉(zhuǎn)化為“能力”，同時(shí)保證實(shí)踐性環(huán)節(jié)的順利開(kāi)展。同時(shí)，采用實(shí)物實(shí)驗(yàn)與理論實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，以提高實(shí)驗(yàn)效果，利用自行研制的一些實(shí)際傳感器及放大電路輔助教學(xué)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，使深?yuàn)W的理論變得生動(dòng)易懂，達(dá)到理論與實(shí)際相互補(bǔ)充、相互對(duì)應(yīng)，調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
3.制作豐富多彩的多媒體課件，將科研成果引入課堂
由于檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展迅速，再加上教材需要一定的出版周期，使教材內(nèi)容滯后于學(xué)科發(fā)展。為彌補(bǔ)這方面的缺陷，在教學(xué)內(nèi)容組織上采用以自行制作的多媒體課件為主、以書本教材為輔的形式。課件制作利用聲音、動(dòng)畫、圖片等形式幫助學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容。在教學(xué)內(nèi)容方面，把握重點(diǎn)、難點(diǎn)的同時(shí)積極了解新技術(shù)的動(dòng)態(tài)，及時(shí)補(bǔ)充反映新的傳感技術(shù)的內(nèi)容，力求使學(xué)生了解傳感器前沿發(fā)展。教學(xué)中盡可能插入新型傳感器產(chǎn)品的介紹以及一些科研經(jīng)歷、科研成果和正在進(jìn)行的科研項(xiàng)目。把相關(guān)科研成果在課堂上展示給學(xué)生，大大拓寬了學(xué)生視野，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到良好的教學(xué)效果。
三、注重實(shí)踐教學(xué)
1.利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)設(shè)相應(yīng)的開(kāi)放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
傳感器與檢測(cè)技術(shù)作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)在課程教學(xué)中占有起重要作用。以實(shí)驗(yàn)室豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，配合教學(xué)的要求，安排多個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)。
但是畢竟課堂教學(xué)時(shí)間有限，為了讓學(xué)生更好地掌握常用傳感器的使用和標(biāo)定方法以及接口電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)還開(kāi)設(shè)了相應(yīng)的開(kāi)放設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)開(kāi)放設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練能夠?qū)鞲衅饔腥娴恼J(rèn)識(shí)，能獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讀取和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，也讓學(xué)生對(duì)傳感器的選擇、使用和接口電路特點(diǎn)有一定的認(rèn)識(shí)。同時(shí)能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器和接口電路，具有使用和分析傳感器的初步能力。
2.構(gòu)建了新的實(shí)踐教學(xué)體系 本課程與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力的重要教學(xué)手段，也是積極響應(yīng)學(xué)校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)總體辦學(xué)指導(dǎo)思想的一項(xiàng)重要內(nèi)容。除了進(jìn)行理論學(xué)習(xí)之外必須加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，有助于牢固掌握傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)，同時(shí)可以加深對(duì)一些較為抽象的工作原理的理解，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步學(xué)習(xí)傳感器在工業(yè)測(cè)量控制中的實(shí)際應(yīng)用。
在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置上，我們壓縮了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)時(shí)數(shù)，加大了綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù);同時(shí)，開(kāi)設(shè)了與本課程相關(guān)的4周創(chuàng)新性實(shí)踐課程，為本課程的連續(xù)性動(dòng)手能力的培養(yǎng)打下了基礎(chǔ);并設(shè)立基于本課程的開(kāi)放性試驗(yàn)，開(kāi)放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，給學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的提高提供良好的環(huán)境和硬件平臺(tái)，同時(shí)積極鼓勵(lì)、支持和指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子設(shè)計(jì)大賽。
3.學(xué)生科技創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新與課程相輔相成
在學(xué)校各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，積極主動(dòng)地多方爭(zhēng)取、創(chuàng)造條件，開(kāi)展了一系列卓有成效的基于傳感器與檢測(cè)技術(shù)的大學(xué)生實(shí)踐與科技創(chuàng)新活動(dòng)，并取得了良好的效果。通過(guò)這一系列的學(xué)生競(jìng)賽活動(dòng)，使學(xué)生利用傳感器來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的能力和水平具有了很大的提高，具有了一定的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，大大激發(fā)了學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的熱情，營(yíng)造了本課程學(xué)習(xí)的良好氛圍。同時(shí)定期舉辦專題講座，了解學(xué)生學(xué)習(xí)及應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并加以指導(dǎo)。鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中尋找課程設(shè)計(jì)題目，用傳感器與檢測(cè)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，開(kāi)闊了學(xué)生眼界，豐富了學(xué)生的知識(shí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，形成了良好的師生互動(dòng)的課外學(xué)習(xí)環(huán)境，得到了廣大師生的肯定。
4.科研項(xiàng)目與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合
不斷的將科研成果、科研項(xiàng)目和教學(xué)成果引入教學(xué)，及時(shí)跟蹤傳感器與檢測(cè)技術(shù)的最新進(jìn)展，把科研成果或項(xiàng)目中的具體問(wèn)題與課程相關(guān)章節(jié)結(jié)合。例如，結(jié)合糧庫(kù)糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)講授溫度傳感器、濕度傳感器的原理;根據(jù)避障機(jī)器人的原理講授CCD圖像傳感器或超聲波傳感器原理;結(jié)合智能小車講授光電傳感器以及光電編碼盤等，如此不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，形成了獨(dú)特的教改發(fā)展之路。
積極將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，引入課堂教學(xué)，讓學(xué)生了解科技發(fā)展前沿，幫助學(xué)生端正專業(yè)思想，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。更重要的是促進(jìn)了學(xué)生成人、成才，即教書又育人。并及時(shí)將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，出版新的高校教材，發(fā)表相應(yīng)的教改科技論文。
同時(shí)積極承擔(dān)國(guó)家級(jí)和省部級(jí)、校級(jí)科研基金項(xiàng)目，并將科研項(xiàng)目的一部分作為學(xué)生科技活動(dòng)或畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的實(shí)踐性課題，指導(dǎo)他們開(kāi)展科學(xué)研究，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。
針對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程具有理論豐富、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，河南工業(yè)大學(xué)電氣學(xué)院傳感器課程組廣大教師團(tuán)結(jié)協(xié)作，近年來(lái)結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)、根據(jù)不同授課對(duì)象的專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃廣泛吸收先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，積極整合優(yōu)秀教改成果，成功地整合了該門課的課程體系，改革了教學(xué)內(nèi)容和方法，形成了具有鮮明特色的教學(xué)體系，在課程建設(shè)上取得了一定成效。
參考文獻(xiàn)：
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