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摘要：针对目前“传感器原理及应用”教学过程中内容深奥难懂，枯燥无味，学生难以接受等问题，笔者提出对该课程的课堂教学、实验教学以及课程设计环节进行教学改革，以充分调动学生学习的积极性，让学生由以往的被动接受变为主动学习。改进后的教学大大提高了学生的自主创新能力和实践动手能力，为学生以后走上工作岗位奠定了坚实的基础。
关键词：传感器原理及应用；课堂教学；实验教学；课程设计
作者简介：张玉（1980-），女，湖北孝感人，桂林理工大学机械与控制工程学院，讲师。（广西 桂林 541004）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）01- 0088-02
目前，隨着科技的迅速发展，企业对自动化、机械制造、电子信息类的专业技术人才提出了更为严格的要求，要求大学生在工作前就具有一定的实际动手能力和探索研究开发能力。“传感器原理及应用”是自动化、电子信息、现代电器技术等专业的一门主干专业课，其任务是通过本课程向学生介绍各类传感器的基本原理、性能、结构及典型应用电路，使学生掌握传感器的信号转换与处理以及传感器在各个领域中的应用，对于学生的专业素质培养起着至关重要的作用。
长期以来，这门课程在教学内容上主要讲解传感器的工作原理和内部结构，内容深奥、枯燥，学生一般难以接受，学习起来比较困难，即使讲些具体传感器应用方面的知识，也是“空中楼阁”，完全依靠学生的想象力来理解，调动不起学生学习的积极性和求知欲，结果造成理论没学会，实践动手又不行的结果。该课程在教学方法上主要以课堂讲授为主，由于传感器新技术发展较快，前沿传感器实验设备较贵，一些学校根据教学内容仅仅开设少量验证性实验，学生在实验过程中完全是被动完成任务，没有任何积极性，完全不能满足提高学生实践动手能力的要求。当前高校使用的传感器实验设备主要有 KYJZ-3A、SET-9000以及CSY2000系列的综合性实验控制台，很难满足现代化工业生产的实际需求。加上近年来新型传感器开发、应用的快速发展，各种传感器不断涌现，大学教学和实验内容显得过于陈旧和呆板。[1]为了提高该课程的教学效果，真正做到学以致用，应当对这门课程的课堂教学、实验教学和课程设计等进行全面改革。根据社会需求以及学生的具体情况制定合理的教学内容，使学生在了解各类传感器工作原理的基础上，更能熟练地应用各类传感器，在理论与实际紧密结合的前提下侧重实际应用能力的培养。改进后的教学体系能明显增强学生的自主创新能力和实践动手能力，切实提高了学生专业技术能力，真正做到学以致用。
一、课堂教学改革
以往传感器教学过程中主要讲解传感器的工作原理以及内部结构，内容抽象空洞，给人以看不见、摸不着的感觉，难以调动学生的学习兴趣。为了使学生学习由被动接受变为主动探索，达到真正掌握知识的目的，改革后我们采取了以实践应用为出发点的教学模式，具体采用了以下几种方法。
首先是教学方法的改革。浓厚的学习兴趣是学生能否学好该课程的关键因素，也是教师取得良好教学效果的重要条件。为了让学生更好地学习该课程，调动学生的学习积极性非常重要。实际教学中教师应采用启发式的教学方法，拓宽学生的思路，培养学生的兴趣，鼓励学生积极思考问题，改善教学效果。例如讲到超声波传感器时，可以先讲解汽车的倒车雷达，土木工程应用中的混凝土内部探伤，现代工业产品的厚度检测，还可以引出医学仪器中的超声波测眼角膜厚度以及B 超检测等等。讲到传感器的应用时可以引出机器人设计，介绍机器人设计里所应用到的新型传感器，如位置和角度传感器、光电传感器、红外传感器、超声波传感器、温度传感器、应变传感器等等。在互动式教学过程中，以学生为中心，教师作为指导者，帮助学生解决他们通过努力还解决不了的问题，把大量的时间留给学生去自主开发探索，培养他们的自学能力。[2]学生在教师的引导下能够充分发挥主观能动性，使课堂教学气氛活跃起来，这样也可以取得良好的教学效果。
其次，根据目前市场需求以及大学生就业情况，除了极少数从事传感器制造的岗位外，其他绝大多数岗位很少需要进行理论研究。根据学以致用的原则，教师在授课过程中不必深入分析传感器的内部构造以及推导一些公式定理，而要侧重于传感器应用方面的讲解，构建以提出问题、分析问题、解决问题为主线的能力培养体系，调动学生学习主动性。学生学习的重点在于如何根据实际的工程应用场合、测量范围、测量精度等技术指标选择适合的传感器以及相应的电路设计。因此实际教学过程中教师应当在讲解课本基础理论的同时采取案例教学形式进行启发和诱导式教学。收集传感器应用方面的文章和实际应用模型等数据资料作为教学内容，对于一些公式定理，教师只需介绍其基本定理和应用原则，对于定理的具体推导过程不再详细介绍，重点是其在生产中的应用。对此部分内容感兴趣的学生可以课后自学，有问题再向教师请教或者自己查阅资料。[3]这样将抽象的教学内容具体化，学生不但容易接受，而且其学习积极性也得到很大提高。
再次，在授课过程中，教师可以对某些常用传感器结合实例进行具体系统的讲解，如以测量系统设计为例，详细讲解问题的分析、传感器的选择、测量电路的设计、A/D转换的实现、测量结果的处理、系统的测量精度等各个环节。这样不仅可以使学生对传感器应用有一个较为完整的理解，而且可以把“误差理论与数据处理”、“单片机”、“电工电子”等课程很好地结合起来，为后续的课程设计和毕业设计打下坚实的基础。
最后是课后作业。教师可以安排学生大量阅读文献，开阔学生的视野，并可以安排课堂时间让学生讲解阅读内容以及感受。也可以安排一些任务让学生课后完成，学生通过小组讨论、查找资料或其他活动来完成任务，教师只在必要时对学生进行指导帮助。学生在完成任务的过程中，充分发挥了自身主体性和主动性，体验了成功的喜悦，满足了表现自我的愿望，学到了相关知识。
二、实验教学环节改革
实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验，学生只需按照实验指导书上的电路图连线，记录显示结果。这类实验学生不用动脑子，没有任何技术难度，与现在四种能力的培养要求差距较大。很少有学生会在实验前认真分析实验目的，在实验过程中学生只是按部就班，感觉枯燥无味，调动不起学习积极性，整个实验过程也只是应付差事。很少有学生进行独立思考并发现问题，实验效果不理想。为了改变这种模式化的教育，采取了将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验的方式。为改进这种实验教学模式，我们采用了以下两种方法。
首先，给学生提供更有操作性、创造性的实验设备。当前高校传感器实验室使用的传感器设备集成度很高，学生实验时基本上不用进行太多操作，一般也就是读个数而已，根本达不到课堂理论知识得到升华的目的。为了更好地锻炼学生的实践能力，我们可以将一些集成度较高的实验模块拆开，让学生自己进行组装、接线。随着新材料、新工艺以及电子信息技术的发展，传感器更新换代更快。目前市场上已具有越来越多的集成化、智能化、多功能化的传感器产品。为了使学生在有限的时间内更多、更好地了解各种新型传感器件，实验课相应增加了综合性实验内容，设计制作出多种实验模板，如超声波发射接收实验板、应变传感器控制实验板、光敏电阻应用实验板等。这种实验方法在传感器实验教学中可获得较好效果。[4]
关键词：传感器原理及应用；课堂教学；实验教学；课程设计
作者简介：张玉（1980-），女，湖北孝感人，桂林理工大学机械与控制工程学院，讲师。（广西 桂林 541004）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）01- 0088-02
目前，隨着科技的迅速发展，企业对自动化、机械制造、电子信息类的专业技术人才提出了更为严格的要求，要求大学生在工作前就具有一定的实际动手能力和探索研究开发能力。“传感器原理及应用”是自动化、电子信息、现代电器技术等专业的一门主干专业课，其任务是通过本课程向学生介绍各类传感器的基本原理、性能、结构及典型应用电路，使学生掌握传感器的信号转换与处理以及传感器在各个领域中的应用，对于学生的专业素质培养起着至关重要的作用。
长期以来，这门课程在教学内容上主要讲解传感器的工作原理和内部结构，内容深奥、枯燥，学生一般难以接受，学习起来比较困难，即使讲些具体传感器应用方面的知识，也是“空中楼阁”，完全依靠学生的想象力来理解，调动不起学生学习的积极性和求知欲，结果造成理论没学会，实践动手又不行的结果。该课程在教学方法上主要以课堂讲授为主，由于传感器新技术发展较快，前沿传感器实验设备较贵，一些学校根据教学内容仅仅开设少量验证性实验，学生在实验过程中完全是被动完成任务，没有任何积极性，完全不能满足提高学生实践动手能力的要求。当前高校使用的传感器实验设备主要有 KYJZ-3A、SET-9000以及CSY2000系列的综合性实验控制台，很难满足现代化工业生产的实际需求。加上近年来新型传感器开发、应用的快速发展，各种传感器不断涌现，大学教学和实验内容显得过于陈旧和呆板。[1]为了提高该课程的教学效果，真正做到学以致用，应当对这门课程的课堂教学、实验教学和课程设计等进行全面改革。根据社会需求以及学生的具体情况制定合理的教学内容，使学生在了解各类传感器工作原理的基础上，更能熟练地应用各类传感器，在理论与实际紧密结合的前提下侧重实际应用能力的培养。改进后的教学体系能明显增强学生的自主创新能力和实践动手能力，切实提高了学生专业技术能力，真正做到学以致用。
一、课堂教学改革
以往传感器教学过程中主要讲解传感器的工作原理以及内部结构，内容抽象空洞，给人以看不见、摸不着的感觉，难以调动学生的学习兴趣。为了使学生学习由被动接受变为主动探索，达到真正掌握知识的目的，改革后我们采取了以实践应用为出发点的教学模式，具体采用了以下几种方法。
首先是教学方法的改革。浓厚的学习兴趣是学生能否学好该课程的关键因素，也是教师取得良好教学效果的重要条件。为了让学生更好地学习该课程，调动学生的学习积极性非常重要。实际教学中教师应采用启发式的教学方法，拓宽学生的思路，培养学生的兴趣，鼓励学生积极思考问题，改善教学效果。例如讲到超声波传感器时，可以先讲解汽车的倒车雷达，土木工程应用中的混凝土内部探伤，现代工业产品的厚度检测，还可以引出医学仪器中的超声波测眼角膜厚度以及B 超检测等等。讲到传感器的应用时可以引出机器人设计，介绍机器人设计里所应用到的新型传感器，如位置和角度传感器、光电传感器、红外传感器、超声波传感器、温度传感器、应变传感器等等。在互动式教学过程中，以学生为中心，教师作为指导者，帮助学生解决他们通过努力还解决不了的问题，把大量的时间留给学生去自主开发探索，培养他们的自学能力。[2]学生在教师的引导下能够充分发挥主观能动性，使课堂教学气氛活跃起来，这样也可以取得良好的教学效果。
其次，根据目前市场需求以及大学生就业情况，除了极少数从事传感器制造的岗位外，其他绝大多数岗位很少需要进行理论研究。根据学以致用的原则，教师在授课过程中不必深入分析传感器的内部构造以及推导一些公式定理，而要侧重于传感器应用方面的讲解，构建以提出问题、分析问题、解决问题为主线的能力培养体系，调动学生学习主动性。学生学习的重点在于如何根据实际的工程应用场合、测量范围、测量精度等技术指标选择适合的传感器以及相应的电路设计。因此实际教学过程中教师应当在讲解课本基础理论的同时采取案例教学形式进行启发和诱导式教学。收集传感器应用方面的文章和实际应用模型等数据资料作为教学内容，对于一些公式定理，教师只需介绍其基本定理和应用原则，对于定理的具体推导过程不再详细介绍，重点是其在生产中的应用。对此部分内容感兴趣的学生可以课后自学，有问题再向教师请教或者自己查阅资料。[3]这样将抽象的教学内容具体化，学生不但容易接受，而且其学习积极性也得到很大提高。
再次，在授课过程中，教师可以对某些常用传感器结合实例进行具体系统的讲解，如以测量系统设计为例，详细讲解问题的分析、传感器的选择、测量电路的设计、A/D转换的实现、测量结果的处理、系统的测量精度等各个环节。这样不仅可以使学生对传感器应用有一个较为完整的理解，而且可以把“误差理论与数据处理”、“单片机”、“电工电子”等课程很好地结合起来，为后续的课程设计和毕业设计打下坚实的基础。
最后是课后作业。教师可以安排学生大量阅读文献，开阔学生的视野，并可以安排课堂时间让学生讲解阅读内容以及感受。也可以安排一些任务让学生课后完成，学生通过小组讨论、查找资料或其他活动来完成任务，教师只在必要时对学生进行指导帮助。学生在完成任务的过程中，充分发挥了自身主体性和主动性，体验了成功的喜悦，满足了表现自我的愿望，学到了相关知识。
二、实验教学环节改革
实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验，学生只需按照实验指导书上的电路图连线，记录显示结果。这类实验学生不用动脑子，没有任何技术难度，与现在四种能力的培养要求差距较大。很少有学生会在实验前认真分析实验目的，在实验过程中学生只是按部就班，感觉枯燥无味，调动不起学习积极性，整个实验过程也只是应付差事。很少有学生进行独立思考并发现问题，实验效果不理想。为了改变这种模式化的教育，采取了将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验的方式。为改进这种实验教学模式，我们采用了以下两种方法。
首先，给学生提供更有操作性、创造性的实验设备。当前高校传感器实验室使用的传感器设备集成度很高，学生实验时基本上不用进行太多操作，一般也就是读个数而已，根本达不到课堂理论知识得到升华的目的。为了更好地锻炼学生的实践能力，我们可以将一些集成度较高的实验模块拆开，让学生自己进行组装、接线。随着新材料、新工艺以及电子信息技术的发展，传感器更新换代更快。目前市场上已具有越来越多的集成化、智能化、多功能化的传感器产品。为了使学生在有限的时间内更多、更好地了解各种新型传感器件，实验课相应增加了综合性实验内容，设计制作出多种实验模板，如超声波发射接收实验板、应变传感器控制实验板、光敏电阻应用实验板等。这种实验方法在传感器实验教学中可获得较好效果。[4]