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【摘要】结合学科特点与发展,在《传感技术》这门课程的教学中,注重理论与实践相结合,通过激发学生学习兴趣与热情,优化课程内容,利用研讨式教学方法,提高学生的动手实践能力和创新思维。
【关键词】传感技术 研讨式教学 教学改革
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)10(a)-0037-01
1 引言
作为人才培养的基本单元,课程教学是实现人才培养目标的基本途径,是直接影响人才培养质量的核心要素,而《传感技术》课程是一门概念性、理论性、基础性、实践性强的课程,学生学习起来比较困难。在短时间内要让学生较好地完成课程设计任务,必须科学合理设置设计内容,优化设计方案,加强辅导,完善考核方式。本文结合作者长期教学实践和本单位实际,在分析对《传感技术》课程内容体系优化必要性的基础上,就该课程内容体系优化的指导思想和主要思路进行了阐述,在此基础上形成了优化的课程内容体系,有助于指导和加强该课程的教学改革和实践,确保课程教学质量。
2 《传感技术》课程的特点
《传感技术》是综合运用多学科原理和技术同时也直接为各专业学科服务的一门技术基础学科。传感器与近代力学、电学、磁学、光学、声学、材料学、核物理、微电子以至化学、生物学密切相关。其检测电路应用了当今各类模拟电路、数字电路、集成电路的最新技术;对各类信号的描述和分析处理方法,涉及到工程数学,数理统计,现代计算机技术的许多方面。学科的上述特殊性和当前教学改革的要求,必然使该课程有如下特点
(1)实践性强本课程的主要目的是引导学生认识和掌握常用的检测理论,手段和检测分析方法,培养学生动手实践能力达到这一教学要求的关键是让学生自己动手,熟悉、使用各种传感器和各种检测仪器,组成检测系统,完成对信号的获取转换传输和分析的全过程。
(2)抽象理论与形象理解《传感技术》作为多学科的交叉,涉及到许多学科及新兴学科,需要较扎实的数学基础,该课程的要求只能是:对一些较普遍的理论和原理如积分变换、卷积、随机信号的描述等知识必须要求学生能够做到抽象思维和严密论证,但对大多数知识的机理,如半导体的磁致性能、声发射原理、核辐射原理等只能采取只知因果,为我所用的“拿来主义”。因此,如何形象、直观的表述众多知识的原理,在《传感技术》课中尤为重要。
3 《传感技术》课程改革的指导思想
课程内容体系的改革必须遵循教育教学规律,着重要明确该课程培养学生什么素质,在整个培养过程中起什么作用;如何处理传统内容与现代内容的关系;如何体现特色、展现自己风格。为此,准确定位《传感技术》课程在自动化、测控技术与仪器和电气工程与自动化等目标专业人才培养过程中的地位和作用,正确处理该课程建设与相关系列课程建设的关系,按照“重视基础、体现现代、趋向前沿、交叉综合”的课程建设原则,确保课程教学内容的先进性及时反映本学科领域的最新科研成果,同时,广泛吸收先进的教学经验,积极整合优秀教改成果,以培养满足新时期国民经济发展需要的测量通信与控制方面的高素质专门人才为目标,以提高学生实际工作能力为重点,有助于大力提高该课程教学水平和学生学习效果。
4 《传感技术》课程教学方法的改革
对《传感技术》课程教学方法主要进行以下教学改革:
(1)激发学习热情、明确学习任务。我们都知道“良好的开端是成功的一半”。从教学经验来看,第一节课对调动学生求知、创新的欲望以及积极参与的热情起着十分重要的引导作用。应把握以下要点:首先要将所教授科目的认识与现实社会中的一些具体的实际例子联系起来,突出所教科目在社会发展中以及工作中的重要性,要让学生产生一种一定要学好本课程的冲动。在实践中,从工业生产、军事应用和社会管理等方面给学生介绍现代仪器与检测技术的应用与重要性,增强学生对本专业的热爱与信心。其次、介绍本课程的教学方式和学习方法,以及本课程的学习内容、教学目标、教学计划以及课程的考核评定办法,明确说明对学生的要求,以便学生更好地安排自己的学习计划和配合教师。
(2)优化课程内容,教学中加强理论与实践相结合。对《传感技术》课程不以介绍各种传感器的内部结构与传感器的设计方法为主要内容,重点讲述各种物理量和常见成分量的检测原理、方法与技术,这些方法和技术的特点、适用场合,按被测量参量介绍如何选用合适的传感器、传感器输出信号形式与特点。以实际的项目为背景,结合本专业的实际情况,不能偏重于传感器的机械设计与加工,而应注重传感器在过程控制中的应用。这样《传感技术》课程内容不但与相关各专业类培养计划中的其它课程不会产生交叉重复、衔接良好,而且在不增加课时的情况下,既避免不必要的重复,又通过适当的重复推进认识水平螺旋式上升。《传感技术》课程理论面广,内容深。要使学生较好地掌握其内容,做到知识和能力兼顾,除了学好理论知识外,加强理论联系实践的教学尤其重要。在讲授中可以结合实际的内容,穿插在生活中一些常见的例子,例如家用的煤气报警器,“神舟”航天等等。
(3)重视学生实践能力培养和创新精神的形成
《传感技术》课程长期以来只偏重理论讲授,而忽视了实践环节。加强教学实践,培养学生的实践能力是非常重要的。但如何把理论与实践结合起来,充分体现出这门课程的技术性和实用性呢？针对这门课程的特点,我们根据当前社会发展和就业要求,提出了重技能锻炼、重能力培养,重工程应用的原则。通过该课程培养学生动态测试的基本技能,使学生掌握各类传感器的工作原理和性能,让学生在实验方案的制定、元件的选配和测量条件的确定等方面得到较全面的训练。通过研讨式的教学方法,使学生不仅能学到知识,还提高了学生的动手实践能力、创新精神,对学生的综合素质的提高有着潜移默化的作用。
所谓研讨式教学,是教师在精讲传感器设计原则与应用的基础上,给出一组综合设计实验题目与任务要求,学生根据自己的兴趣和特长从中选择1～2个题目,课下独立进行查阅资料文献、提出设计方案和实施计划并完成初步论证。为实施好研讨式教学,教师则必须课前充分准备,课堂精心组织。通过研讨式教学,使学生在较短的时间内掌握系统的设计思路,完成系统的设计与调试,强调培养分析、解决问题的能力和创新精神。
5 结语
加强教学改革,注重培养学生的创新能力,尊重学生的个性发展,既要提高教师的施教能力、也要增强学生的创新意识,使学生由被动学习转变为主动学习。为培养出适合新时代发展需要的合格工程技术人才,仍然要在今后的教学实践中不断地进行教学改革与探索,充实教学内容,提高教学水平
参考文献
[1] 刘彭义,应用物理“传感技术”的教学实践与体会[J]中山大学学报论丛.2001,01:72-74.
[2] 江修,杨盛,传感器与检测技术的教学改革初探[J]三峡大学学报(人文社会科学版).2007.S2:282-285.
[3] 胡建东,“传感器原理与应用”课程的教学实践[J]河南广播电视大学学报.2006.4:69-70.
[4] 苏敏,李战明“检测与转换技术”课程教学实践研究[J]实验室研究与探索.2005,9:149-150,195.
5 哲学在化学学习及研究中的重要作用
哲学与自然科学的关系问题是当代哲学研究的中心问题之一，这一问题包括两个方面，即哲学以自然科学为基础，哲学对自然科学有指导作用。这种指导作用表现在如下几个方面：为研究者和学习者提供一个自然观和自然科学观；给予认识论的指导；理论思维的指导；提供方法论的指导。爱因斯坦十分重视哲学对自然科学研究的指导作用，他说:“认识论同科学的相互关系是值得注意的，它们互为依存。科学要是没有认识论——只要这真是可以设想的——就是原始的混乱的东西。” 化学是一门具体的自然科学，因此，哲学对化学研究及学习同样有着上述指导作用。在学习及研究中，若能充分利用哲学原理去思考、探究，而不只是简单地记忆前人已经研究的成果，才能少走弯路、有所发现、有所创新、有所成就，并应用于生产实践中，造福人类。
历史上许多利用哲学原理指导化学研究并取得卓越成就的实例。如因提出介子假说被实验证实而成为日本首位诺贝尔奖获得者的汤川秀树，在他的研究中，庄子思想曾发挥了重要的作用。他在回忆20世纪50年代从事基本粒子研究时，就突然想起庄子所讲的倏和忽为混沌凿七窍的故事，由此联想到宇宙万物最基本的东西并无固定形式，它虽未分化，却具有能分为一切基本粒子的可能性，这就是混沌之妙用 [5]。
再如，19世纪时，英国物理学家雷利发现由大气除氧所得的氮气的密度为1.2572g/L，与由NH3制得的氮气的密度1.2507g/L不同，这第3位小数的差异已经超过了当时的实验误差范围。雷利无法解释。后来英国化学家拉姆赛和雷利一起，反复精确实验，终于在1894年发现空气中含有一种新元素氩。这“第3位小数的胜利”传为科学界的美谈。1895年拉姆赛在地球上找到了氦。根据元素周期律的理论，拉姆赛敏锐地认识到，氩和氦的发现可能预兆还有另外一族介于活泼的碱金属和卤素之间的元素存在。终于在1898年5月从空气中发现了氪。他马不停蹄，在6月份又找到了氖，7月份进而发现了氙，完整的一族惰性气体元素就这样被发现了。迄今人类仅仅发现了112种元素，而拉姆赛一人在短短3个月内就发现了3种，他因此而获得了1904年诺贝尔化学奖，而雷利获得了诺贝尔物理学奖，这不能不归功于科学家的探究、追问的意识和科学理论对实践的巨大指导作用。
6 结语
哲学对化学学习与研究具有不可忽视的指导作用。长期以来在化学的学习与研究中，普遍存在的哲学是哲学、化学是化学、只是把哲学当作一门课孤立地去学，很少将它用于指导自然科学的研究与学习的状况目前正在逐步改善。更多的科学家如杨叔子先生所呼吁将科学与人文融合；中学生的语文课中要求学习《论语》等，这种种努力使人们更加认识到学习哲学、用哲学的重要性。如果每个学化学的人在学习及研究中都能自觉地去运用哲学及其原理，像拉姆赛及其他化学家一样不断地去探究、钻研，相信必将会涌现出更多成就卓越的化学家，我国的化学学科领域也将会取得更辉煌的成果。
参考文献
[1] 陈文化,陈艳.全面科学技术观与科学技术哲学门类构成探究[J].自然辩证法研究,2004,20（8）,110~112.
[2] 彭万华.20世纪中国化学哲学研究述评[J].化学通报.2001（3）,183~191.
[3] 凌永乐编著.化学概念和理论的发现[M].北京:科学出版社,2001.
[4] 魏光,林银钟,易军,陈鸿博,廖代伟.初探卢嘉锡的化学哲学思想[J].化学通报.2001（7）,398~401.
[5] 倪静安,张墨英.辨证的唯物的化学科学[J].化工高等教育.2004（3）,43~46.
【关键词】传感技术 研讨式教学 教学改革
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)10(a)-0037-01
1 引言
作为人才培养的基本单元,课程教学是实现人才培养目标的基本途径,是直接影响人才培养质量的核心要素,而《传感技术》课程是一门概念性、理论性、基础性、实践性强的课程,学生学习起来比较困难。在短时间内要让学生较好地完成课程设计任务,必须科学合理设置设计内容,优化设计方案,加强辅导,完善考核方式。本文结合作者长期教学实践和本单位实际,在分析对《传感技术》课程内容体系优化必要性的基础上,就该课程内容体系优化的指导思想和主要思路进行了阐述,在此基础上形成了优化的课程内容体系,有助于指导和加强该课程的教学改革和实践,确保课程教学质量。
2 《传感技术》课程的特点
《传感技术》是综合运用多学科原理和技术同时也直接为各专业学科服务的一门技术基础学科。传感器与近代力学、电学、磁学、光学、声学、材料学、核物理、微电子以至化学、生物学密切相关。其检测电路应用了当今各类模拟电路、数字电路、集成电路的最新技术;对各类信号的描述和分析处理方法,涉及到工程数学,数理统计,现代计算机技术的许多方面。学科的上述特殊性和当前教学改革的要求,必然使该课程有如下特点
(1)实践性强本课程的主要目的是引导学生认识和掌握常用的检测理论,手段和检测分析方法,培养学生动手实践能力达到这一教学要求的关键是让学生自己动手,熟悉、使用各种传感器和各种检测仪器,组成检测系统,完成对信号的获取转换传输和分析的全过程。
(2)抽象理论与形象理解《传感技术》作为多学科的交叉,涉及到许多学科及新兴学科,需要较扎实的数学基础,该课程的要求只能是:对一些较普遍的理论和原理如积分变换、卷积、随机信号的描述等知识必须要求学生能够做到抽象思维和严密论证,但对大多数知识的机理,如半导体的磁致性能、声发射原理、核辐射原理等只能采取只知因果,为我所用的“拿来主义”。因此,如何形象、直观的表述众多知识的原理,在《传感技术》课中尤为重要。
3 《传感技术》课程改革的指导思想
课程内容体系的改革必须遵循教育教学规律,着重要明确该课程培养学生什么素质,在整个培养过程中起什么作用;如何处理传统内容与现代内容的关系;如何体现特色、展现自己风格。为此,准确定位《传感技术》课程在自动化、测控技术与仪器和电气工程与自动化等目标专业人才培养过程中的地位和作用,正确处理该课程建设与相关系列课程建设的关系,按照“重视基础、体现现代、趋向前沿、交叉综合”的课程建设原则,确保课程教学内容的先进性及时反映本学科领域的最新科研成果,同时,广泛吸收先进的教学经验,积极整合优秀教改成果,以培养满足新时期国民经济发展需要的测量通信与控制方面的高素质专门人才为目标,以提高学生实际工作能力为重点,有助于大力提高该课程教学水平和学生学习效果。
4 《传感技术》课程教学方法的改革
对《传感技术》课程教学方法主要进行以下教学改革:
(1)激发学习热情、明确学习任务。我们都知道“良好的开端是成功的一半”。从教学经验来看,第一节课对调动学生求知、创新的欲望以及积极参与的热情起着十分重要的引导作用。应把握以下要点:首先要将所教授科目的认识与现实社会中的一些具体的实际例子联系起来,突出所教科目在社会发展中以及工作中的重要性,要让学生产生一种一定要学好本课程的冲动。在实践中,从工业生产、军事应用和社会管理等方面给学生介绍现代仪器与检测技术的应用与重要性,增强学生对本专业的热爱与信心。其次、介绍本课程的教学方式和学习方法,以及本课程的学习内容、教学目标、教学计划以及课程的考核评定办法,明确说明对学生的要求,以便学生更好地安排自己的学习计划和配合教师。
(2)优化课程内容,教学中加强理论与实践相结合。对《传感技术》课程不以介绍各种传感器的内部结构与传感器的设计方法为主要内容,重点讲述各种物理量和常见成分量的检测原理、方法与技术,这些方法和技术的特点、适用场合,按被测量参量介绍如何选用合适的传感器、传感器输出信号形式与特点。以实际的项目为背景,结合本专业的实际情况,不能偏重于传感器的机械设计与加工,而应注重传感器在过程控制中的应用。这样《传感技术》课程内容不但与相关各专业类培养计划中的其它课程不会产生交叉重复、衔接良好,而且在不增加课时的情况下,既避免不必要的重复,又通过适当的重复推进认识水平螺旋式上升。《传感技术》课程理论面广,内容深。要使学生较好地掌握其内容,做到知识和能力兼顾,除了学好理论知识外,加强理论联系实践的教学尤其重要。在讲授中可以结合实际的内容,穿插在生活中一些常见的例子,例如家用的煤气报警器,“神舟”航天等等。
(3)重视学生实践能力培养和创新精神的形成
《传感技术》课程长期以来只偏重理论讲授,而忽视了实践环节。加强教学实践,培养学生的实践能力是非常重要的。但如何把理论与实践结合起来,充分体现出这门课程的技术性和实用性呢？针对这门课程的特点,我们根据当前社会发展和就业要求,提出了重技能锻炼、重能力培养,重工程应用的原则。通过该课程培养学生动态测试的基本技能,使学生掌握各类传感器的工作原理和性能,让学生在实验方案的制定、元件的选配和测量条件的确定等方面得到较全面的训练。通过研讨式的教学方法,使学生不仅能学到知识,还提高了学生的动手实践能力、创新精神,对学生的综合素质的提高有着潜移默化的作用。
所谓研讨式教学,是教师在精讲传感器设计原则与应用的基础上,给出一组综合设计实验题目与任务要求,学生根据自己的兴趣和特长从中选择1～2个题目,课下独立进行查阅资料文献、提出设计方案和实施计划并完成初步论证。为实施好研讨式教学,教师则必须课前充分准备,课堂精心组织。通过研讨式教学,使学生在较短的时间内掌握系统的设计思路,完成系统的设计与调试,强调培养分析、解决问题的能力和创新精神。
5 结语
加强教学改革,注重培养学生的创新能力,尊重学生的个性发展,既要提高教师的施教能力、也要增强学生的创新意识,使学生由被动学习转变为主动学习。为培养出适合新时代发展需要的合格工程技术人才,仍然要在今后的教学实践中不断地进行教学改革与探索,充实教学内容,提高教学水平
参考文献
[1] 刘彭义,应用物理“传感技术”的教学实践与体会[J]中山大学学报论丛.2001,01:72-74.
[2] 江修,杨盛,传感器与检测技术的教学改革初探[J]三峡大学学报(人文社会科学版).2007.S2:282-285.
[3] 胡建东,“传感器原理与应用”课程的教学实践[J]河南广播电视大学学报.2006.4:69-70.
[4] 苏敏,李战明“检测与转换技术”课程教学实践研究[J]实验室研究与探索.2005,9:149-150,195.
5 哲学在化学学习及研究中的重要作用
哲学与自然科学的关系问题是当代哲学研究的中心问题之一，这一问题包括两个方面，即哲学以自然科学为基础，哲学对自然科学有指导作用。这种指导作用表现在如下几个方面：为研究者和学习者提供一个自然观和自然科学观；给予认识论的指导；理论思维的指导；提供方法论的指导。爱因斯坦十分重视哲学对自然科学研究的指导作用，他说:“认识论同科学的相互关系是值得注意的，它们互为依存。科学要是没有认识论——只要这真是可以设想的——就是原始的混乱的东西。” 化学是一门具体的自然科学，因此，哲学对化学研究及学习同样有着上述指导作用。在学习及研究中，若能充分利用哲学原理去思考、探究，而不只是简单地记忆前人已经研究的成果，才能少走弯路、有所发现、有所创新、有所成就，并应用于生产实践中，造福人类。
历史上许多利用哲学原理指导化学研究并取得卓越成就的实例。如因提出介子假说被实验证实而成为日本首位诺贝尔奖获得者的汤川秀树，在他的研究中，庄子思想曾发挥了重要的作用。他在回忆20世纪50年代从事基本粒子研究时，就突然想起庄子所讲的倏和忽为混沌凿七窍的故事，由此联想到宇宙万物最基本的东西并无固定形式，它虽未分化，却具有能分为一切基本粒子的可能性，这就是混沌之妙用 [5]。
再如，19世纪时，英国物理学家雷利发现由大气除氧所得的氮气的密度为1.2572g/L，与由NH3制得的氮气的密度1.2507g/L不同，这第3位小数的差异已经超过了当时的实验误差范围。雷利无法解释。后来英国化学家拉姆赛和雷利一起，反复精确实验，终于在1894年发现空气中含有一种新元素氩。这“第3位小数的胜利”传为科学界的美谈。1895年拉姆赛在地球上找到了氦。根据元素周期律的理论，拉姆赛敏锐地认识到，氩和氦的发现可能预兆还有另外一族介于活泼的碱金属和卤素之间的元素存在。终于在1898年5月从空气中发现了氪。他马不停蹄，在6月份又找到了氖，7月份进而发现了氙，完整的一族惰性气体元素就这样被发现了。迄今人类仅仅发现了112种元素，而拉姆赛一人在短短3个月内就发现了3种，他因此而获得了1904年诺贝尔化学奖，而雷利获得了诺贝尔物理学奖，这不能不归功于科学家的探究、追问的意识和科学理论对实践的巨大指导作用。
6 结语
哲学对化学学习与研究具有不可忽视的指导作用。长期以来在化学的学习与研究中，普遍存在的哲学是哲学、化学是化学、只是把哲学当作一门课孤立地去学，很少将它用于指导自然科学的研究与学习的状况目前正在逐步改善。更多的科学家如杨叔子先生所呼吁将科学与人文融合；中学生的语文课中要求学习《论语》等，这种种努力使人们更加认识到学习哲学、用哲学的重要性。如果每个学化学的人在学习及研究中都能自觉地去运用哲学及其原理，像拉姆赛及其他化学家一样不断地去探究、钻研，相信必将会涌现出更多成就卓越的化学家，我国的化学学科领域也将会取得更辉煌的成果。
参考文献
[1] 陈文化,陈艳.全面科学技术观与科学技术哲学门类构成探究[J].自然辩证法研究,2004,20（8）,110~112.
[2] 彭万华.20世纪中国化学哲学研究述评[J].化学通报.2001（3）,183~191.
[3] 凌永乐编著.化学概念和理论的发现[M].北京:科学出版社,2001.
[4] 魏光,林银钟,易军,陈鸿博,廖代伟.初探卢嘉锡的化学哲学思想[J].化学通报.2001（7）,398~401.
[5] 倪静安,张墨英.辨证的唯物的化学科学[J].化工高等教育.2004（3）,43~46.