作者：鄭春嬌 張健 王俊生 單位：遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院

“傳感器技術(shù)”課程的教學(xué)改革

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是一項(xiàng)加強(qiáng)大學(xué)生工程能力培養(yǎng)、重視全面素質(zhì)提高的科技競(jìng)賽。近年來，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)越來越意識(shí)到培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力的創(chuàng)新型和綜合型人才的重要性。以大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為契機(jī)，學(xué)校改變傳統(tǒng)辦學(xué)觀念，加大教學(xué)投入，加強(qiáng)教學(xué)建設(shè)［3］。以我校的電氣工程學(xué)院為例，學(xué)院新建“羅克韋爾工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室”，改造與更新“傳感器技術(shù)”、“單片機(jī)與微機(jī)原理”、“PLC技術(shù)及應(yīng)用”、“電力電子”、“電機(jī)原理與拖動(dòng)”、“自動(dòng)控制原理與計(jì)算機(jī)控制”、“過程控制”、“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”、“電工與電路”等實(shí)驗(yàn)室，擴(kuò)建“電工電子實(shí)訓(xùn)中心”、“電氣照明”等實(shí)習(xí)基地;同時(shí)建起學(xué)院的機(jī)房，為本科生、研究生、教師查閱資料、完成課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)創(chuàng)造優(yōu)異的條件。除硬件投資與支持外，教師還以大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為實(shí)踐平臺(tái)，進(jìn)行教學(xué)改革，完善教學(xué)體制和內(nèi)容，加強(qiáng)課堂、實(shí)驗(yàn)室教學(xué)。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽程歷時(shí)4天3夜，在這短短的時(shí)間內(nèi)，每組的學(xué)生要在教師的指導(dǎo)下，協(xié)同工作，完成從解析題目、方案論證，到設(shè)計(jì)原理圖、選擇器件、實(shí)際制作、編程調(diào)試、分析結(jié)果、論文寫作，直到面對(duì)評(píng)審專家進(jìn)行演示，回答問題，取得優(yōu)異的成績(jī)，這一系列的過程，實(shí)質(zhì)上蘊(yùn)含著對(duì)參賽隊(duì)員的實(shí)際技能的考驗(yàn)，也是對(duì)學(xué)校的教學(xué)體制的檢驗(yàn)，學(xué)校的理論教學(xué)質(zhì)量怎樣，學(xué)生分析問題、解決問題、實(shí)際動(dòng)手的能力如何，這些問題引起了“傳感器技術(shù)”課題組教師的高度重視，教師積極進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革。

1課堂教學(xué)內(nèi)容的改革“傳感器技術(shù)”作為專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，具有實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容，大多側(cè)重于原理的介紹和公式的推導(dǎo)，比較枯燥，學(xué)生看不見、摸不著，缺乏感性認(rèn)識(shí)。而電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中用到的角度、光電、紅外、超聲、無線收發(fā)等傳感器，都是側(cè)重于如何實(shí)踐應(yīng)用，如何把被檢測(cè)量通過運(yùn)放補(bǔ)償電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)量信號(hào)，而對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部封裝形式、原理公式等涉及較少。因此教師要進(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容的改革，在講授相關(guān)的課程內(nèi)容時(shí)，要有所側(cè)重，對(duì)于原理性較強(qiáng)的部分要適當(dāng)刪減，對(duì)于實(shí)踐應(yīng)用較強(qiáng)的器件要增加課時(shí)，不斷完善教學(xué)內(nèi)容，與時(shí)俱進(jìn)，力求教學(xué)內(nèi)容合理［4－6］。學(xué)校教研組的教師經(jīng)過調(diào)研，借鑒兄弟院校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并且從全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽得到啟示，加重了理論課輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例，修改了教學(xué)內(nèi)容。刪減了物位測(cè)量、智能傳感器、傳感器的新方向這幾個(gè)部分的內(nèi)容。物位測(cè)量所采用的方法，比如導(dǎo)電液體的物位測(cè)量，在電磁式傳感器中已經(jīng)介紹了原理，而非導(dǎo)電液體的物位測(cè)量在電容式傳感器中也加以闡釋，原來的章節(jié)在此處只是從檢測(cè)的角度介紹其具體應(yīng)用實(shí)例，略顯贅述。而刪減智能傳感器、傳感器的新方向這部分內(nèi)容是因?yàn)樵?ldquo;自動(dòng)化專業(yè)新技術(shù)講座”中包含了智能傳感器和傳感器的新方向，與本課程有交叉和重復(fù)的地方。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革現(xiàn)有的“傳感器技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)以CSY－2000系列傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)為平臺(tái)，開設(shè)了電阻應(yīng)變式橋式電路、電容式傳感器的位移特性、電渦流傳感器的位移特性、霍爾式傳感器的位移特性、光電式傳感器的測(cè)速特性、集成溫度傳感器AD590的溫度特性等實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多是驗(yàn)證性為主，驗(yàn)證被測(cè)量與輸出電壓的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中所用的傳感器和運(yùn)放電路都是封裝好的，學(xué)生看不見具體的傳感器裸件，也不了解相關(guān)的運(yùn)放補(bǔ)償電路，對(duì)于電路中的電阻、電容、電感等元器件的取值和作用更是知之甚少，學(xué)生缺乏積極性和能動(dòng)性。而電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中涉及的傳感器，要求學(xué)生自己熟悉元器件結(jié)構(gòu)，了解元器件性能，根據(jù)輸入輸出間的電氣特性選擇轉(zhuǎn)換電路，并親自焊接調(diào)試，這種實(shí)踐技能的提高是難以依靠目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和形式而實(shí)現(xiàn)的，這就要求實(shí)驗(yàn)教師要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和形式的改革，精心選取有助于提高學(xué)生實(shí)踐技能的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容［7－10］。鑒于此，增加了6個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，電阻應(yīng)變式特性實(shí)驗(yàn)由以前的2學(xué)時(shí)增加到4學(xué)時(shí)，由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生選擇電橋的橋臂電阻，搭接放大電路，并計(jì)算相關(guān)的參數(shù);另外，考慮到溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)，為此增加了2學(xué)時(shí)的“溫度傳感器”綜合性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，用集成溫度傳感器AD590和鎧裝熱電偶分別檢測(cè)溫度，用熱電阻Pt100作為溫度標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算各個(gè)傳感器的精度、線性度等參數(shù);同時(shí)增加的實(shí)驗(yàn)課還有2學(xué)時(shí)的壓電式傳感器，主要是考慮基于壓電效應(yīng)的壓電材料及超聲電機(jī)是當(dāng)前社會(huì)研究熱點(diǎn)問題之一，同時(shí)本校有專門的超聲電機(jī)實(shí)驗(yàn)室，可以拓展學(xué)生的知識(shí)面和視野。

3教材的建設(shè)現(xiàn)有的“傳感器技術(shù)”教材比較繁多，側(cè)重點(diǎn)有所不同。從寫作思路上看，有的以傳感器原理為主線，有的以過程參數(shù)檢測(cè)為主線;從專業(yè)上看，有的以材料特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，有的以信號(hào)的電氣檢測(cè)和電路轉(zhuǎn)換為重點(diǎn)。鑒于現(xiàn)有教材的多樣性和行業(yè)特征，難以滿足電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的實(shí)際需求，我校電氣工程學(xué)院的“傳感器技術(shù)”課題組，組織編寫了適合測(cè)控、電氣、自動(dòng)化專業(yè)的教材。教材在了解各種傳感器基本原理的基礎(chǔ)上，側(cè)重于實(shí)際傳感器的典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，特別是電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中涉及的傳感器，教材增加了如何根據(jù)性能指標(biāo)選型、如何設(shè)計(jì)應(yīng)用電路、在焊接調(diào)試中的注意事項(xiàng)等實(shí)踐技能部分。此教材必將增進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高相應(yīng)的實(shí)踐技能，推進(jìn)教學(xué)改革和教材建設(shè)的深入發(fā)展。

學(xué)生實(shí)踐技能的提高

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽促進(jìn)了課程的教學(xué)改革，提高了實(shí)踐教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的科技熱情，學(xué)生積極參與各項(xiàng)科技創(chuàng)新活動(dòng)，不斷提高自身實(shí)踐技能。

1學(xué)生積極參與科技活動(dòng)學(xué)校的電氣工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室完全開放，教師申報(bào)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生積極參與進(jìn)來，進(jìn)一步拓寬了學(xué)生視野，提高了實(shí)踐技能;學(xué)校重視實(shí)踐教學(xué)，提高資助資金，學(xué)生積極申請(qǐng)“大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”，從中獲益匪淺;學(xué)校團(tuán)委組織“挑戰(zhàn)杯”科技作品競(jìng)賽活動(dòng)，學(xué)生積極參與，并取得優(yōu)異的成績(jī)。