杨 琛 周 悦 霍海波 匡兴红 吕春峰

上海海洋大学工程学院 上海 201306

1 传感器与现代检测技术课程教学现状

1.1 课程基本情况

传感器与现代检测技术(以下简称“检测技术”)被定为我国高校电气工程类、自动化类、机械工程类和机电工程类各专业的专业基础课。在我校，检测技术是电气工程专业的重要专业必修课程和核心课程，也是机械制造机电一体化、电信通信等专业的重要课程。

以电气专业为例，检测技术课程总共48学时，其中理论教学32 学时，实验教学16学时。主要讲授系统的基本概念，传感器的一般分析方法，各类传感器的工作原理、特性和应用以及非电量检测方法。如图1所示，检测技术课程既是前期理论课的延续，又是学习其他专业课、实践课程的前提，是一门专业核心课程。可以说，检测技术在电气工程及其自动化专业学生专业素养和能力培养中起着承前启后的桥梁作用，在整个课程体系中具有重要地位。

图1 检测技术在课程体系中的地位

1.2 课程特点

检测技术课程具有典型交叉学科的特点[1-4]，具体如下。

1.2.1 知识理论系统性较强、涉及学科面广

课程中的知识点涉及多个学科，包括各种传感器、系统特性、信号分析与处理、信号的中间转换、信号的显示与记录等。学习本课程需要一定的基础理论知识作铺垫，且又是学习有关后续专业课程的基础。

1.2.2 知识抽象、知识点分散

该课程的内容分布在不同章节，知识概念处于离散状态，难以堆砌在一起，因此不利于掌握知识全貌。另外，从内容编排顺序上是按照先整体后局部的思路进行的，即先介绍信号的分析与处理、系统特性，然后才是构成测试系统的传感器、测量电路及信号的显示与记录部分。虽然逻辑性很强，但按照这一顺序讲解，学生一开始就进入比较抽象的信号和系统,理解很困难。

1.2.3 基础理论比较成熟

虽然电子技术发展很快，新器件、新电路日新月异，但其基本理论已形成相对稳定的体系。有限的学时教学不可能包罗万象、面面俱到，课程学习的重点是学习和掌握基本概念、基本分析和设计方法。

1.2.4 实践应用综合性较强

本课程是一门实践性很强的技术课程，课程的教学应加强实践环节和动手能力的培养。

2 基于课程群的教学改革探讨

2.1 课程教学手段改革

2.1.1 合理安排教学计划及教学内容

合理安排教学计划及教学内容是顺利完成教学任务、提高教学质量首要解决的问题。根据教学目标，检测技术课程教学内容以传感器的工作原理、结构和检测技术为核心，以培养学生实际应用能力为目标，主要内容包括检测技术的基本知识、典型传感器及检测电路、检测技术及应用和新型传感器知识。其中，典型传感器及检测电路部分是课程重点，包括应变式、电容式、电感式、压电式、热电式、磁电式、数字式等传感器的基本结构、工作原理以及各种传感器的常用测量电路介绍。

2.1.2 采用基于项目驱动的教学方法

在教学中，为使学生由被动听讲变为主动探求、自主学习，达到掌握知识、学会技能的目的，在教学过程中采用项目驱动的教学方法。在教案设计上，根据教学大纲和教学知识点设计项目，通过完成一个项目任务认识不同的传感器及其性能指标，检测电路及应用。在执行过程中，教师在课前发布项目任务，学生通过查找资料、小组讨论等活动完成任务，教师只在必要时对学生进行指导和帮助，起到引导的作用。

2.2 实验设计及安排

认真构思实验项目，创新性实施“实验在前，理论在后”的教学模式。实验课程通常是在理论学习之后安排，在项目实施过程中，打破传统，通过合理的设计实验项目逐步将实验提前，让学生在进行理论学习前就进入实验室完成对应实验项目。项目实施期间修改课程实验大纲，并且改编实验指导书。实验内容包括7个传感器的性能测试实验和4个检测控制系统综合实验。创新性采用了实验先行的理念，在理论学习前完成对应传感器实验。学生通过对相关理论知识的预习，自主完成实验设备搭建、性能测试。通过这一环节学生对每种类型传感器结构、使用方法、测量对象有了初步的了解；在课后实验报告的撰写过程中对测试数据的分析使得学生对传感器的性能进行分析；通过“实验测试→数据处理→理论知识”学习让学生自主完成透过现象看本质的过程。

2.3 将理论教学、实验教学和创新有机结合

检测技术是一门实践性很强，理论要求也高的课程。为了让学生更好地掌握理论并学以致用，教学过程中，将课堂教学延伸到课外，除了完成必要的理论学习、实验项目，还需要完成一些课外加分项目。以小组为单位，完成基于某种传感器的应用设计、制作和演示。通过此环节让学生更多地使用传感器，并且将以前的模电、数电、微机、单片机等知识调用起来，完成简单的检测系统制作。实施两届后，学生以组为单位围绕传感器、检测主题完成小论文12篇、硬件小作品14个。主要涉及电子秤、红外计件、湿度检测、楼道声控、光电传感器纸张检测、温度检测等多方面。学生自主设计、讨论、制作，并利用课堂进行了展示和答辩。

2.4 改革效果

课题组对检测技术课程进行了深入改革，通过教学大纲调整、课堂内容改革、教学组织项目多样化，鼓励学生创新，很好地培养了学生的自主学习能力、组织能力、探索能力、表达能力和综合能力。同时，该课程的教学立足于课程群教学体系，让学生对相关课程的理论知识和实际应用有了整体的把握。体现在以下两方面。

(1)通过教学改革实施，该课程的教学各方面有了很大的提升，也得到了学生的认可。学生通过该课程获得基于检测技术或传感器技术的设计性报告10多份。通过作品的制作、小组演示、课堂答辩环节提高了学生的学习兴趣，并将课堂的知识转化为实际应用。

(2)通过课程设置让学生初步掌握了利用传感器实现检测系统的方法，同时培养了学生的自学能力，激发学生的创新热情。笔者利用课余指导电气学生围绕现代检测技术、物联网技术进行创新作品研发，在两年间多次获得全国各类各级创新竞赛大奖。

3 结语

从具有工程背景的问题出发，设计教学，引导学生积极主动学习，运用所学的知识解决问题，真正体现了“ 以学生发展为本，以培养学生创新能力为核心”的教育思想。将其运用在检测技术课堂教学中，不仅有利于教学目标的实现，也为应用型、创新型人才培养打下了扎实的基础。该课程的尝试可以进一步在课程群其他课程中推广。