檢測與傳感技術(shù)論文(2)
檢測與傳感技術(shù)論文篇二
“傳感器與檢測技術(shù)”課程教學(xué)改革初探
摘要：傳感器與檢測技術(shù)課程是一門理論豐富、重視實踐教學(xué)的自動化專業(yè)重要基礎(chǔ)課程。汲取先進的教學(xué)經(jīng)驗，對以往的優(yōu)秀教改成果進行了總結(jié)，并對該課程進行了理論與實驗教學(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，同時結(jié)合自主開放式的設(shè)計型實驗，提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量，加強了學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。
關(guān)鍵詞：傳感器;檢測技術(shù);實踐教學(xué);教學(xué)改革
作者簡介：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：G642?????文獻標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079(2012)30-0052-02
隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)(CAD)、微機電系統(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)成為各個應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在自動檢測、自動控制系統(tǒng)中已成為不可缺少的重要技術(shù)工具，越來越成為信息社會賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)。因此，“傳感器與檢測技術(shù)”課程在河南工業(yè)大學(xué)自動化、電氣工程及自動化、應(yīng)用物理等學(xué)科課程體系占據(jù)了非常重要的位置。
“傳感器與檢測技術(shù)”是一門集光、機、電于一體，綜合物理、化學(xué)、生物、材料、電子、電氣、計算機、機械等多學(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：涉及內(nèi)容多，除傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識外，還包括眾多電工參量、物理參量、機械參量、成分參量、熱工參量的檢測原理、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及這些知識的綜合應(yīng)用等。[1]
由于該課程的以上特點，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時，尤其開始時，通常感覺不適應(yīng)、思維跟不上、枯燥、難以學(xué)好。為了更好地適應(yīng)國民經(jīng)濟建設(shè)對自動化、測控技術(shù)方面的人才需要，更好地發(fā)展學(xué)科課程建設(shè)，對該課程教學(xué)進行改革與實踐，提高課程的教學(xué)質(zhì)量已勢在必行。
一、主要教學(xué)內(nèi)容和特點
總體上，傳感器及檢測技術(shù)課程分為三部分內(nèi)容：
第一部分：傳感器的基礎(chǔ)知識。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特性的基本方法，在給定條件下熟悉計算穩(wěn)定時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技術(shù)的基本概念;傳感器特性及其標(biāo)定;掌握檢測數(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，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：檢測技術(shù)的主要問題。了解檢測的感念、測量的方法、測量系統(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)計與構(gòu)成檢測系統(tǒng)等內(nèi)容。
理論教學(xué)中的難點主要有以下幾個方面：一是內(nèi)容多，傳感器種類多、應(yīng)用廣泛，原理復(fù)雜，對物理知識要求高，學(xué)生把握重點有困難;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)用背景很強的課程，需要理論結(jié)合實際;四是接口電路復(fù)雜，對模擬電路等電學(xué)知識要求較高。
二、教學(xué)中采用的方法與手段
1.將先進的教學(xué)方法引入課堂，并以實際工程為背景，重點放在傳感器的應(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，同時將案例的講授與相關(guān)實驗結(jié)合，在枯燥的理論教學(xué)過程中很好地融入了有趣的實驗過程，以提高學(xué)習(xí)效果;對講授的內(nèi)容進行精心選擇，突出重點、難點，結(jié)合實際進行比較，刪除過時的內(nèi)容，同時對有些內(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
檢測技術(shù)是實踐性很強的課程。西方有一句名言：“聽過的我會忘記，看過的我能記得，做過的我才理解。”把大部分課程搬到實驗室講授，理論講解、動手實驗、交流討論交替進行，使學(xué)生將“知識”迅速轉(zhuǎn)化為“能力”，同時保證實踐性環(huán)節(jié)的順利開展。同時，采用實物實驗與理論實驗相結(jié)合的教學(xué)實驗方法，以提高實驗效果，利用自行研制的一些實際傳感器及放大電路輔助教學(xué)，在實踐中學(xué)習(xí)，使深奧的理論變得生動易懂，達到理論與實際相互補充、相互對應(yīng)，調(diào)動和激發(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、難點的同時積極了解新技術(shù)的動態(tài)，及時補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、科研成果和正在進行的科研項目。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，同時激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達到良好的教學(xué)效果。
三、注重實踐教學(xué)
1.利用現(xiàn)有的實驗室，開設(shè)相應(yīng)的開放性設(shè)計實驗
傳感器與檢測技術(shù)作為一門實踐性很強的課程，實驗在課程教學(xué)中占有起重要作用。以實驗室豐富的實驗教學(xué)條件，配合教學(xué)的要求，安排多個學(xué)時的實驗。
但是畢竟課堂教學(xué)時間有限，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，同時還開設(shè)了相應(yīng)的開放設(shè)計實驗。學(xué)生通過開放設(shè)計實驗的訓(xùn)練能夠?qū)鞲衅饔腥娴恼J識，能獨立進行實驗數(shù)據(jù)讀取和實驗結(jié)果分析，加深對理論知識的理解和認識，也讓學(xué)生對傳感器的選擇、使用和接口電路特點有一定的認識。同時能夠獨立設(shè)計簡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)建了新的實踐教學(xué)體系 本課程與實際應(yīng)用聯(lián)系緊密。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(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)思想的一項重要內(nèi)容。除了進行理論學(xué)習(xí)之外必須加強實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生通過自己動手進行實驗操作，有助于牢固掌握傳感器與檢測技術(shù)的基本知識，同時可以加深對一些較為抽象的工作原理的理解，通過實驗進一步學(xué)習(xí)傳感器在工業(yè)測量控制中的實際應(yīng)用。
在實驗內(nèi)容的設(shè)置上，我們壓縮了驗證性實驗的教學(xué)時數(shù)，加大了綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗學(xué)時數(shù);同時，開設(shè)了與本課程相關(guān)的4周創(chuàng)新性實踐課程，為本課程的連續(xù)性動手能力的培養(yǎng)打下了基礎(chǔ);并設(shè)立基于本課程的開放性試驗，開放創(chuàng)新實驗室，給學(xué)生實踐動手能力的提高提供良好的環(huán)境和硬件平臺，同時積極鼓勵、支持和指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子設(shè)計大賽。
3.學(xué)生科技創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新與課程相輔相成
在學(xué)校各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，積極主動地多方爭取、創(chuàng)造條件，開展了一系列卓有成效的基于傳感器與檢測技術(shù)的大學(xué)生實踐與科技創(chuàng)新活動，并取得了良好的效果。通過這一系列的學(xué)生競賽活動，使學(xué)生利用傳感器來進行項目開發(fā)的能力和水平具有了很大的提高，具有了一定的設(shè)計開發(fā)能力，大大激發(fā)了學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的熱情，營造了本課程學(xué)習(xí)的良好氛圍。同時定期舉辦專題講座，了解學(xué)生學(xué)習(xí)及應(yīng)用中存在的問題，并加以指導(dǎo)。鼓勵學(xué)生在日常生活中尋找課程設(shè)計題目，用傳感器與檢測技術(shù)解決實際問題，開闊了學(xué)生眼界，豐富了學(xué)生的知識，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，形成了良好的師生互動的課外學(xué)習(xí)環(huán)境，得到了廣大師生的肯定。
4.科研項目與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合
不斷的將科研成果、科研項目和教學(xué)成果引入教學(xué)，及時跟蹤傳感器與檢測技術(shù)的最新進展，把科研成果或項目中的具體問題與課程相關(guān)章節(jié)結(jié)合。例如，結(jié)合糧庫糧情監(jiān)測系統(tǒng)講授溫度傳感器、濕度傳感器的原理;根據(jù)避障機器人的原理講授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。更重要的是促進了學(xué)生成人、成才，即教書又育人。并及時將科研成果轉(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。
同時積極承擔(dān)國家級和省部級、校級科研基金項目，并將科研項目的一部分作為學(xué)生科技活動或畢業(yè)設(shè)計(論文)的實踐性課題，指導(dǎo)他們開展科學(xué)研究，提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力。
針對傳感器與檢測技術(shù)課程具有理論豐富、實踐性強等特點，河南工業(yè)大學(xué)電氣學(xué)院傳感器課程組廣大教師團結(jié)協(xié)作，近年來結(jié)合自動化技術(shù)發(fā)展的趨勢、根據(jù)不同授課對象的專業(yè)培養(yǎng)計劃廣泛吸收先進的教學(xué)經(jīng)驗，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：
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