傳感器及測試技術(shù)課程教學(xué)探究及實踐

1、傳感器及測試技術(shù)課程教學(xué)探究及實踐摘要結(jié)合多年的傳感器與測試技術(shù)課程的教學(xué)經(jīng)驗，針 對課程的特點及現(xiàn)存的問題，對該課程的理論和實踐環(huán)節(jié)的 教學(xué)方法與教學(xué)手段進行了探索與實踐。通過幾年的教學(xué)改 革，不僅加強了學(xué)生理論素養(yǎng)，同時培養(yǎng)了創(chuàng)新思維和設(shè)計 能力。關(guān)鍵詞 傳感器與測試技術(shù) 理論教學(xué) 實踐教學(xué) 教學(xué)改革中圖分類號：g424文獻標(biāo)識碼：a傳感器與檢測技課程是我校電子科學(xué)學(xué)院電子信息工 程、電子科學(xué)與技術(shù)、應(yīng)用物理三個專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。 該課程集成了機械、電子、電路、控制、光學(xué)、電磁學(xué)等知 識，涉及知識面廣，且與生產(chǎn)、科研聯(lián)系緊密。通過多年 的教學(xué)實踐，積極地進行教學(xué)方法和手段的改革，開展創(chuàng)

2、新 性實驗和實踐活動，努力培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新意 識。下面從三個方面闡述教學(xué)改革過程中積累的心得。1理論教學(xué)1. 1以應(yīng)用為導(dǎo)向的倒敘式教學(xué)方法傳統(tǒng)的理論教學(xué)，首先接觸傳感器的工作原理，涉及到 大量的數(shù)理推導(dǎo)，內(nèi)容抽象，學(xué)生普遍興趣不高。為了充分 調(diào)動學(xué)生的積極性，對傳統(tǒng)教學(xué)思路做了相應(yīng)的調(diào)整，由應(yīng) 用入手，圍繞實例展開原理分析。比如對電阻應(yīng)變式傳感器的講解，對于初次聽到這個名 詞的學(xué)生來說，幾乎沒有人知道什么是電阻應(yīng)變式傳感器， 更沒有人清楚它的應(yīng)用場合。這時教師就會舉出超市打印電 子稱的應(yīng)用實例，對于這種和生活聯(lián)系密切的應(yīng)用實例，進 一步再給出電子稱的傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖片，通過多媒體

3、手段 播放自制的flash教學(xué)動畫，用蘋果充當(dāng)重物，隨著蘋果的 紛紛落下，電子稱的顯示器示數(shù)隨之改變，形象生動地模擬 了電子稱的工作過程，通過這樣的動畫演示，同學(xué)都對傳感 器的工作理論充滿了濃厚的興趣。由應(yīng)用實例引出問題，進 而講述其工作原理，這種倒敘式的教學(xué)方法，必然能帶動學(xué) 生的求知欲，對基本原理的探究更加積極主動，使理論教學(xué) 過程不再枯燥抽象。1. 2采用多媒體輔助教學(xué)手段近年來，隨著計算機和多媒體技術(shù)的發(fā)展，使用多媒體 輔助教學(xué)已成為現(xiàn)代教育必不可少的手段。 從2004級開 始，嘗試應(yīng)用powerpoint和flash等多媒體軟件制作電子 教案，經(jīng)過幾年的不斷完善，形成了內(nèi)容豐富、圖文

4、并茂、 生動形象的多媒體教學(xué)課件。比如對“光柵傳感器”的教學(xué)，對莫爾條紋的形成機 理、光柵尺沿不同方向移動時莫爾條紋的方向性問題，特別 是莫爾條紋對位移的放大作用等知識，采用板書教學(xué)缺乏形 象性，學(xué)生根本無法想象其中的規(guī)律性。而通過flash軟件 制作的演示動畫，當(dāng)兩光柵產(chǎn)生相對位移時，學(xué)生能清晰地 觀察到莫爾條紋及其移動規(guī)律，有助于學(xué)生理解理論知識， 增強學(xué)習(xí)興趣。本課程的傳感器原理部分：包括應(yīng)變效應(yīng)、熱電效應(yīng)、 壓電效應(yīng)、光電效應(yīng)、渦流效應(yīng)等，幾乎任何一類傳感器的 工作原理都可以flash動畫動態(tài)演示。2實驗教學(xué)2.1改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)手段驗證型實驗有助于學(xué)生理解傳感器課程中的基本理論，

5、但由于現(xiàn)有的的實驗電路多采用模塊化設(shè)計，只需連接幾根 導(dǎo)線，用萬用表和示波器記錄實驗結(jié)果，學(xué)生很快就能完成 實驗，定量的結(jié)果也很粗糙，與工程實際嚴重脫節(jié)。在實驗學(xué)時有限的前提下，教師積極地進行實驗教學(xué)手 段的改革，針對驗證性實驗內(nèi)容，可通過教師（下轉(zhuǎn)第169 頁）（上接第150頁）自制的flash動畫和實驗錄像等手段 在課堂演示實驗，學(xué)生通過動畫能夠熟悉實驗操作過程，通 過錄像等資料也能看到實驗現(xiàn)象，節(jié)省了實驗學(xué)時，豐富了 實驗教學(xué)手段。2. 2加強綜合性和設(shè)計性實驗在改造驗證性實驗教學(xué)手段的同時，開設(shè)研究設(shè)計性和 綜合性實驗，提高學(xué)生實驗研究能力。為了活躍學(xué)生的思路，提供實驗室的數(shù)十種傳感器

6、，能 進行溫度、濕度、位移、應(yīng)力、轉(zhuǎn)速和振動的設(shè)計性實驗。 學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)和具體給出的器件，自主確定設(shè)計題目， 獨立設(shè)計電路圖，自行在實驗電路板上調(diào)試，老師只提供必 要的技術(shù)指導(dǎo)。雖然由于硬件設(shè)施制約，學(xué)生的設(shè)計并非盡 善盡美，但通過對傳感器檢測系統(tǒng)的設(shè)計，轉(zhuǎn)換電路的搭建, 以及整個系統(tǒng)的調(diào)試，讓學(xué)生自主自發(fā)地在設(shè)計中引出相關(guān) 理論知識點，在設(shè)計實現(xiàn)過程中加深對專業(yè)知識技能的綜合 運用。2.3開發(fā)基于虛擬儀器的傳感器實驗平臺開發(fā)和利用虛擬儀器系統(tǒng)是高校進行實驗室建設(shè)，改革 實驗教學(xué)的一個新的發(fā)展方向。所謂虛擬儀器就是在通用計 算機平臺上，用戶根據(jù)自己的需求來定義和設(shè)計儀器的測量 功能。利用現(xiàn)

7、有的csy傳感器實驗儀及其電路模塊、ni公司 的數(shù)據(jù)采集卡、pc機等硬件組建的虛擬傳感器實驗系統(tǒng)平 臺的硬件框圖如圖1所示。首先學(xué)生利用各種類型的傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電信 號，經(jīng)過必要的放大和濾波等調(diào)理電路后，通過安插在電腦 中數(shù)據(jù)采集卡，將調(diào)理后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入計算機 的虛擬儀器中，利用虛擬儀器編程完成對被測對象信息的實 時采集、顯示、存儲和處理。該實驗平臺可為學(xué)生提供方便、 快捷的數(shù)據(jù)檢測和分析手段，運用虛擬儀器技術(shù)建立的虛擬 電子實驗室，在一定程度代替了實驗室的硬件傳統(tǒng)儀器設(shè)備 和元器件，真正體現(xiàn)了虛擬儀器技術(shù)“軟件即儀器”的優(yōu) 勢。3實踐環(huán)節(jié)3.1指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子競賽課外科

8、技實踐活動也是本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán) 節(jié)之一。電子信息工程系創(chuàng)立了電子創(chuàng)新設(shè)計開發(fā)基地，承 擔(dān)著全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、黑龍江省大學(xué)生電子設(shè)計競 賽的賽前培訓(xùn)教學(xué)任務(wù)。近5年學(xué)生參加的大賽有：全國大 學(xué)生電子設(shè)計競賽、黑龍江省大學(xué)生電子設(shè)計競賽、中國大 學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國飛思卡爾智能汽車競賽、校 電子設(shè)計競賽，?！疤魬?zhàn)杯”等，均取得了非常不錯的成績, 動手能力得到了普遍的提高。3.2校企共建實習(xí)基地近年來，在校電子創(chuàng)新設(shè)計開發(fā)基地的基礎(chǔ)上積極與企 業(yè)合作建立校企共建實習(xí)基地，現(xiàn)已建立了黑龍江省高校校 企共建測試計量技術(shù)及儀器儀表工程研發(fā)中心。以企業(yè)為主 組織實訓(xùn)，讓學(xué)生走入企業(yè)，參與工程實踐。校內(nèi)生產(chǎn)實習(xí) 與校外工程實習(xí)的有機結(jié)合，提高了學(xué)生的實際動手能力， 也使教師的科研能力得到了逐步提升。4結(jié)束語在傳感器與測試技術(shù)課程的教學(xué)過程中，不斷地改進教 學(xué)方法和手段，積極地開發(fā)綜合性和實驗性實驗和設(shè)計基于 虛擬儀器的傳感器實驗平臺，建立校企共建實習(xí)基地。結(jié)果 表明，通過這些改革措施有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力， 取得了良好的教學(xué)效果?；痦椖浚汉邶埥「叩冉逃虒W(xué)改革立項高教綜合改 革試點專項項目(2012)；黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目 (2012)；東北石油大學(xué)重點建設(shè)課程項目(2012)注釋%1 王建軍.傳感器技術(shù)課