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摘要：对武汉理工大学省级精品课程传感器原理在课程体系建设、教学优质资源开发、教学手段和方法的改进、工程素养和创新能力培养等方面进行了介绍。
关键词：传感器原理；精品课程；教学改革
Construction and practice of provincial-level excellent course principle of sensors
Dai Rong, Zhao Yan
Wuhan university of technology, Wuhan, 430070, China
Abstract: The article introduces the construction and practice of provincial-level excellent course principle of sensors in the aspects such as the optimization of curriculum system, the development of high-quality resources, the improvement of teaching technology and method, the training of engineering quality and innovation ability.
Key words: principle of sensors; excellent course construction; educational reformation
传感器原理是高等院校测控技术与仪器、机电工程、电子信息工程、自动化等专业的一门重要专业基础课，课程主要的教学目的在于使学生获得常用传感器的工作原理、性能特点等基本知识，能够合理选用传感器解决实际工程测试问题。
根据学校培养“理论基础扎实、实践能力和创新能力强的高素质应用型人才”的精神,课程组按照“新的教学大纲、新的教学方法、先进适用的教材、科学的考核方法、现代化的教学手段和高水平的教师队伍”标准来规范课程建设，经过多年的不懈努力取得了显著成效，本课程2009年顺利通过了校级精品课程的评估验收，2010年被评审为湖北省级精品课程。
1以培养高素质应用型人才为目标，优化课程体系
根据学校人才培养定位，通过走访用人单位、对开设同类课程的院校调研、组织课程建设研讨会等一系列活动，课程组制订了新的理论教学和实践教学大纲，确立了“理论教学+基础实验+设计和实训+创新实践”递进式能力培养模式，对理论教学内容和实践教学内容进行了调整和优化，强化教学内容的先进性和应用性，具体如下：
(1)理论教学48学时，共12章，内容涵盖29个种类传感器。教学内容安排上注意“新”与“旧”以及“传统”与“现代”的有机结合和教学时间的合理分配，除了介绍传统的、应用广泛的传感器外，我们还增加了光纤传感器、红外传感器、集成化智能传感器等内容，使学生了解到传感器的前沿知识和各种新型传感器。
课程按传感器工作原理分类教学，有利于学生掌握工作原理相同的传感器的“共性”，通过重点分析同类传感器中的1～2种，达到以点带面、由此及彼的教学目的，增强了课堂教学的辐射功能，为学生自学新知识、拓展知识面打下良好基础。同时，教学过程中通过比较分析、提问、设计性大作业等方法，引导学生从应用的角度思考各种传感器在测量同种参量时的“个性”，做到成竹在胸，达到能在实践中正确选用传感器的目的。
(2)传感器原理是一门实践性很强的课程，只有真正做到理论教学和实验教学并重，才有望取得预期的教学效果。课程组按照应用型人才培养要求，对实践教学体系进行了重新设计，这就是：基础实验+综合设计性实验——基础知识的巩固与综合应用；课程设计——工程设计能力的培养，启迪创新意识；工程实训——工程实践能力的培养；创新设计——创新精神和创新能力的激发。实践环节的安排为：基础及综合设计性实验课内8学时，课外4学时，课程设计2周，工程实训1周，创新实践活动在课外进行。
依托武汉理工大学机电工程学院国家级实验教学示范中心的硬件支撑和学校对测控技术与仪器湖北省品牌专业建设的资金投入，通过购买、自制实验设备，课程组开设出了层次多、类别全的基础实验、综合实验、设计与实训、虚拟实验，这些实践活动采取课内与课外结合、必修与选修结合、规定项目和自拟项目结合的开放式灵活的实践教学模式，保证了上述实践环节的落实。
2开发优质教学资源，为精品课程建设奠定坚实的基础
2.1 教材建设
教材是学生学习中的重要参考书，也是教师讲课的主要依据之一。课程组教师集多年的教学和科研实践经验，编写了《传感器原理及应用》教材。该教材2010年由北京大学出版社出版。教材以应用型本科人才培养为目标，突出实际应用能力和创新能力的培养，形式新颖。每章均以典型案例为引导，并将案例的分析贯穿于基本内容的讲解中，做到有的放矢；通过特别提示、小思考、例题等栏目，使学生能更好地把握教学重难点；在每章最后通过“知识链接”栏目，介绍传感器的新技术，引导学生做更深入的学习和思考。教材及配套的教学电子资源经多所高校本科教学使用，反映良好，它也是传感器原理省级精品课程的主要建设成果之一。
2.2 实践教学环境建设
实验和实践是精品课程建设的重要组成部分，也是培养学生创新能力和动手能力的重要手段。近5年来学校投入400余万元用于测控技术与仪器省级品牌专业建设，以此为契机，课程组重点进行了工程实训教学环境建设。原有CSY-998型传感器综合试验台、CSY-G光电传感器综合实验台、DRVI可重构传感及测试技术实验台共40套，可开展60多种传感技术实验，满足了验证性以及综合性实验需求；购置了CSY-5000型传感器技术综合测控实训平台，配有十几种工业级传感器和计算机化工业对象微缩模型，可满足设计性实验需求；此外，课程组教师注意将科研成果应用于教学，制作了八角环式、S型剪切梁式等多种应变式力传感器及其标定装置，研制了三维车削力、二维钻削力传感器及其标定装置；开发了车床主轴回转误差运动测试装置、主轴箱功率和效率测试装置、车床主轴箱热电偶温度场测控装置，可开展大型拓展性传感器工程应用实验，以满足学生工程实训的需求；配备了3种、近500套传感器组装散件，每生1套，通过传感器电路焊接、零部件装配，很好地锻炼了学生的动手能力。
2.3 教辅资源开发
为了高效利用有限的教学时间，课程组充分利用现代化教学方法和手段，开发了课程教学多媒体课件，传感器工作原理及应用的演示动画；录制了课程教学录像；建立了课程网站和在线辅导答疑系统。课程理论教学和实践教学所有材料均上网并免费开放,方便学生根据需要进行自主化、个性化学习。
课堂理论教学、丰富的实践项目、虚拟实验和网络辅助教学，构成了传感器原理课程立体化全方位的教学环境，实现了课内课外、软件硬件、现实虚拟互补的教学特色,收到了良好的教学效果。
3精心组织教学内容，改革教学方法和手段，拓展教学空间
传感器技术是一门综合性学科，也是发展最快的现代技术之一。课程组始终密切关注传感器技术的发展，及时对教学内容进行调整和优化，同时不断改进教学方法，提高教学效率，具体做法是：
3.1 夯实基础、注重应用
传感器原理课程内容涉及29个种类的传感器，为使学生能尽快掌握各种传感器的基本知识，讲授时注意按相同的知识线路组织内容，即：传感器的工作原理→分类及结构→工作特性参数→误差及补偿→基本信号调理电路→工程应用示例。同时，充分利用课程组成员承担过大量科研项目、具有丰富的工程实践经验的优势，提出“以工程应用为主线，理论教学与工程案例相结合”的教学模式，讲述每种传感器时都以一个典型案例为引导，提出问题，在对重点和关键知识点分析讲解的基础上，通过工程实例丰富教学内容，使学生理解基本理论知识与工程实践之间的内在联系，做到学以致用。
3.2 正确处理增与减、现代和经典的关系
处理好“新”“旧”知识的关系，兼顾原理性教学与新知识的传授。例如，智能传感器是目前传感器发展的方向之一，但种类繁多，不可能在课堂上逐一讲授。为此，教学中重点对智能温度传感器作详细介绍，而其他类别的智能传感器则通过“知识链接”环节的引导，布置作业由学生自行查阅资料来完成，这样既开阔了学生的视野，又有助于锻炼学生查阅、分析、总结资料的能力。
3.3 专题讨论、师生互动
以传感器某种应用对象——被测量为主题开展专题讨论,使学生主动融合和拓展知识,培养学生发散思维能力。讨论题目提前给出,让学生自由组合分组做准备。在讨论课上,各组选派代表上台主讲,由教师和其他同学问辩。在这种环境下,学生各抒己见,创造力和智慧相互激励,不但强化了已学知识,而且主动学习、接受新知识,极大地激发了学生的学习热情。
3.4 丰富教学手段、拓展教学空间
课程教学中充分灵活、恰当地利用多媒体课件、录像、实物展示等教学手段，增加课堂教学信息量，使教学形式更加生动活泼。充分利用网络资源，所有教学资料上网，方便学生学习。通过在线辅导答疑系统，进行网络辅导和答疑，加强了教师与学生之间的交流，促进了教学水平和教学质量的进一步提高。
通过吸纳本科生参与实际科研课题、组织并指导每年一度的大学生创新设计大赛、机械创新设计大赛等活动，拓展教学空间，培养学生创新能力。课程组教师每年有90%以上的学生毕业设计题目来自于科研项目和实际生产课题，有20人次指导的学士论文获湖北省优秀学士论文一、二、三等奖，大学生创新设计大赛二、三等奖。
4结束语
精品课程建设是一项长期的综合系统工程。我们在传感器原理精品课程建设中,依靠课程组教师在理论教学、实践教学、教学科研转化等方面的长期积累,对课程体系、教学模式、教学手段和方法、创新实践等方面进行了全面规划和积极、大胆的改革,取得了良好效果。课程组全体教师将以测控技术及仪器省级品牌专业建设为契机,不断充实和更新教学内容,改进教学技术,使教学更加符合应用型、创新型人才培养的需要,将传感器原理建设成国家级精品课程。
参考文献
[1] 王丰.机械工程测试技术精品课程建设与实践[J].河北理工大学学报(社会科学版)，2010，10(5)：111～114
[2] 曾建唐，戴波，蓝波，等.电工学精品课程建设和教学改革[J].电气电子教学学报，2010，32(9)：16～19
[3] 黄瑞，曹洁，周红莉.电工电子实验精品课程的教学改革与实践[J].中国现代教育装备，2008，7：76～77
关键词：传感器原理；精品课程；教学改革
Construction and practice of provincial-level excellent course principle of sensors
Dai Rong, Zhao Yan
Wuhan university of technology, Wuhan, 430070, China
Abstract: The article introduces the construction and practice of provincial-level excellent course principle of sensors in the aspects such as the optimization of curriculum system, the development of high-quality resources, the improvement of teaching technology and method, the training of engineering quality and innovation ability.
Key words: principle of sensors; excellent course construction; educational reformation
传感器原理是高等院校测控技术与仪器、机电工程、电子信息工程、自动化等专业的一门重要专业基础课，课程主要的教学目的在于使学生获得常用传感器的工作原理、性能特点等基本知识，能够合理选用传感器解决实际工程测试问题。
根据学校培养“理论基础扎实、实践能力和创新能力强的高素质应用型人才”的精神,课程组按照“新的教学大纲、新的教学方法、先进适用的教材、科学的考核方法、现代化的教学手段和高水平的教师队伍”标准来规范课程建设，经过多年的不懈努力取得了显著成效，本课程2009年顺利通过了校级精品课程的评估验收，2010年被评审为湖北省级精品课程。
1以培养高素质应用型人才为目标，优化课程体系
根据学校人才培养定位，通过走访用人单位、对开设同类课程的院校调研、组织课程建设研讨会等一系列活动，课程组制订了新的理论教学和实践教学大纲，确立了“理论教学+基础实验+设计和实训+创新实践”递进式能力培养模式，对理论教学内容和实践教学内容进行了调整和优化，强化教学内容的先进性和应用性，具体如下：
(1)理论教学48学时，共12章，内容涵盖29个种类传感器。教学内容安排上注意“新”与“旧”以及“传统”与“现代”的有机结合和教学时间的合理分配，除了介绍传统的、应用广泛的传感器外，我们还增加了光纤传感器、红外传感器、集成化智能传感器等内容，使学生了解到传感器的前沿知识和各种新型传感器。
课程按传感器工作原理分类教学，有利于学生掌握工作原理相同的传感器的“共性”，通过重点分析同类传感器中的1～2种，达到以点带面、由此及彼的教学目的，增强了课堂教学的辐射功能，为学生自学新知识、拓展知识面打下良好基础。同时，教学过程中通过比较分析、提问、设计性大作业等方法，引导学生从应用的角度思考各种传感器在测量同种参量时的“个性”，做到成竹在胸，达到能在实践中正确选用传感器的目的。
(2)传感器原理是一门实践性很强的课程，只有真正做到理论教学和实验教学并重，才有望取得预期的教学效果。课程组按照应用型人才培养要求，对实践教学体系进行了重新设计，这就是：基础实验+综合设计性实验——基础知识的巩固与综合应用；课程设计——工程设计能力的培养，启迪创新意识；工程实训——工程实践能力的培养；创新设计——创新精神和创新能力的激发。实践环节的安排为：基础及综合设计性实验课内8学时，课外4学时，课程设计2周，工程实训1周，创新实践活动在课外进行。
依托武汉理工大学机电工程学院国家级实验教学示范中心的硬件支撑和学校对测控技术与仪器湖北省品牌专业建设的资金投入，通过购买、自制实验设备，课程组开设出了层次多、类别全的基础实验、综合实验、设计与实训、虚拟实验，这些实践活动采取课内与课外结合、必修与选修结合、规定项目和自拟项目结合的开放式灵活的实践教学模式，保证了上述实践环节的落实。
2开发优质教学资源，为精品课程建设奠定坚实的基础
2.1 教材建设
教材是学生学习中的重要参考书，也是教师讲课的主要依据之一。课程组教师集多年的教学和科研实践经验，编写了《传感器原理及应用》教材。该教材2010年由北京大学出版社出版。教材以应用型本科人才培养为目标，突出实际应用能力和创新能力的培养，形式新颖。每章均以典型案例为引导，并将案例的分析贯穿于基本内容的讲解中，做到有的放矢；通过特别提示、小思考、例题等栏目，使学生能更好地把握教学重难点；在每章最后通过“知识链接”栏目，介绍传感器的新技术，引导学生做更深入的学习和思考。教材及配套的教学电子资源经多所高校本科教学使用，反映良好，它也是传感器原理省级精品课程的主要建设成果之一。
2.2 实践教学环境建设
实验和实践是精品课程建设的重要组成部分，也是培养学生创新能力和动手能力的重要手段。近5年来学校投入400余万元用于测控技术与仪器省级品牌专业建设，以此为契机，课程组重点进行了工程实训教学环境建设。原有CSY-998型传感器综合试验台、CSY-G光电传感器综合实验台、DRVI可重构传感及测试技术实验台共40套，可开展60多种传感技术实验，满足了验证性以及综合性实验需求；购置了CSY-5000型传感器技术综合测控实训平台，配有十几种工业级传感器和计算机化工业对象微缩模型，可满足设计性实验需求；此外，课程组教师注意将科研成果应用于教学，制作了八角环式、S型剪切梁式等多种应变式力传感器及其标定装置，研制了三维车削力、二维钻削力传感器及其标定装置；开发了车床主轴回转误差运动测试装置、主轴箱功率和效率测试装置、车床主轴箱热电偶温度场测控装置，可开展大型拓展性传感器工程应用实验，以满足学生工程实训的需求；配备了3种、近500套传感器组装散件，每生1套，通过传感器电路焊接、零部件装配，很好地锻炼了学生的动手能力。
2.3 教辅资源开发
为了高效利用有限的教学时间，课程组充分利用现代化教学方法和手段，开发了课程教学多媒体课件，传感器工作原理及应用的演示动画；录制了课程教学录像；建立了课程网站和在线辅导答疑系统。课程理论教学和实践教学所有材料均上网并免费开放,方便学生根据需要进行自主化、个性化学习。
课堂理论教学、丰富的实践项目、虚拟实验和网络辅助教学，构成了传感器原理课程立体化全方位的教学环境，实现了课内课外、软件硬件、现实虚拟互补的教学特色,收到了良好的教学效果。
3精心组织教学内容，改革教学方法和手段，拓展教学空间
传感器技术是一门综合性学科，也是发展最快的现代技术之一。课程组始终密切关注传感器技术的发展，及时对教学内容进行调整和优化，同时不断改进教学方法，提高教学效率，具体做法是：
3.1 夯实基础、注重应用
传感器原理课程内容涉及29个种类的传感器，为使学生能尽快掌握各种传感器的基本知识，讲授时注意按相同的知识线路组织内容，即：传感器的工作原理→分类及结构→工作特性参数→误差及补偿→基本信号调理电路→工程应用示例。同时，充分利用课程组成员承担过大量科研项目、具有丰富的工程实践经验的优势，提出“以工程应用为主线，理论教学与工程案例相结合”的教学模式，讲述每种传感器时都以一个典型案例为引导，提出问题，在对重点和关键知识点分析讲解的基础上，通过工程实例丰富教学内容，使学生理解基本理论知识与工程实践之间的内在联系，做到学以致用。
3.2 正确处理增与减、现代和经典的关系
处理好“新”“旧”知识的关系，兼顾原理性教学与新知识的传授。例如，智能传感器是目前传感器发展的方向之一，但种类繁多，不可能在课堂上逐一讲授。为此，教学中重点对智能温度传感器作详细介绍，而其他类别的智能传感器则通过“知识链接”环节的引导，布置作业由学生自行查阅资料来完成，这样既开阔了学生的视野，又有助于锻炼学生查阅、分析、总结资料的能力。
3.3 专题讨论、师生互动
以传感器某种应用对象——被测量为主题开展专题讨论,使学生主动融合和拓展知识,培养学生发散思维能力。讨论题目提前给出,让学生自由组合分组做准备。在讨论课上,各组选派代表上台主讲,由教师和其他同学问辩。在这种环境下,学生各抒己见,创造力和智慧相互激励,不但强化了已学知识,而且主动学习、接受新知识,极大地激发了学生的学习热情。
3.4 丰富教学手段、拓展教学空间
课程教学中充分灵活、恰当地利用多媒体课件、录像、实物展示等教学手段，增加课堂教学信息量，使教学形式更加生动活泼。充分利用网络资源，所有教学资料上网，方便学生学习。通过在线辅导答疑系统，进行网络辅导和答疑，加强了教师与学生之间的交流，促进了教学水平和教学质量的进一步提高。
通过吸纳本科生参与实际科研课题、组织并指导每年一度的大学生创新设计大赛、机械创新设计大赛等活动，拓展教学空间，培养学生创新能力。课程组教师每年有90%以上的学生毕业设计题目来自于科研项目和实际生产课题，有20人次指导的学士论文获湖北省优秀学士论文一、二、三等奖，大学生创新设计大赛二、三等奖。
4结束语
精品课程建设是一项长期的综合系统工程。我们在传感器原理精品课程建设中,依靠课程组教师在理论教学、实践教学、教学科研转化等方面的长期积累,对课程体系、教学模式、教学手段和方法、创新实践等方面进行了全面规划和积极、大胆的改革,取得了良好效果。课程组全体教师将以测控技术及仪器省级品牌专业建设为契机,不断充实和更新教学内容,改进教学技术,使教学更加符合应用型、创新型人才培养的需要,将传感器原理建设成国家级精品课程。
参考文献
[1] 王丰.机械工程测试技术精品课程建设与实践[J].河北理工大学学报(社会科学版)，2010，10(5)：111～114
[2] 曾建唐，戴波，蓝波，等.电工学精品课程建设和教学改革[J].电气电子教学学报，2010，32(9)：16～19
[3] 黄瑞，曹洁，周红莉.电工电子实验精品课程的教学改革与实践[J].中国现代教育装备，2008，7：76～77