_传感器_课程实验教学研究

第13卷　第4期2005年12月 成都理工大学学报(社会科学版)JOU RNAL O F CH EN GDU UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY (Social Sciences ) V o l .13　N o.4D ec .2005收稿日期:2005203212作者简介:吴建平(1954-),女,成都理工大学,应用核技术与自动化工程学院高级工程师。

“传感器”课程实验教学研究吴建平　甘媛(成都理工大学,成都　610059)摘　要:文章从实验教学的基本任务和注重培养学生工程师素质的综合实践能力出发,探讨了传感器实验教学的自身特点和规律。

在实验教学过程中,对传感器实验教学内容和实验方式进行了有意义的探讨尝试和改进,并提出了提高实验教学质量、改善实验教学效果的几点意见。

关键词:传感器;实验教学;实验内容;科学性中图分类号:G 642.423 文献标识码:A 文章编号:1672-0539(2005)04-064-03On Practica l Teach i ng i n Sen sor Curr iculu mW U J ian 2p ing ,GAN Yuan(Chengdu U niversity of T echno logy ,Chengdu 610059)Abstract :Starting from the basic task of experi m ental teach ing and stressing on training co llege students’general p racti 2cal abilities ,the article discusses the characteristics and rule of p ractical teach ing in Senso r Curriculum .In experi m entalteach ing ,the autho r researches and i m p roves the teach ing contents and experi m ental m ethods in Senso r Curriculum .M o re 2over the autho r puts fo r w ard som e suggesti ons to i m p rove the teach ing quality and effect of experi m ental teach ing .Key words :senso r ;experi m ental teach ing ;experi m ental content ;scientificalness一、概　述　 实验技术是根据人类生产实践、科学实验和自然科学原理而发展成的各种实验作业、操作方法与技能,它包括相应的实验工具、实验装备、实验技术过程和实验的基本规则以及技能技巧。

随着现代科学技术的发展,现代实验技术与近代实验技术相比,所涉及的技术内容已经发生了巨大的变化,它不再是单纯的个人经验和技能所进行的科学活动,而已经发展成由现代的技术和实验技术装备所武装起来的一个高技术体系,实验技术水平的高低已成为衡量社会科学能力的标志。

传感器技术是现代信息技术的主要内容之一,在当代科学技术中占有十分重要的地位。

现在掌握计算机和通讯技术的工程技术人员非常多,但精通传感器技术的工作者却很少。

传感器种类繁多,涉及面很广,是一门学科交叉和知识密集高度综合性的应用技术。

所以传感器实验课是一门应用性极强的专业基础课,它包括信息的获取、变换、处理、显示等・46・检测手段和测试技术。

学生在学习传感器技术时已具备基本的专业知识,如果仍采用一般专业基础课的实验方法,其形式过于简单,实验仅停留在验证性的基本原理阶段,这类实验与实际联系不多,反映不出当今传感器的应用技术,难以刺激学生的学习兴趣和创造欲望,教学效果不够明显。

和“传感器原理与检测技术”课程配套的传感器实验是近几年才发展建立起来的一项实验课程。

目前许多大专院校的物理、电子仪器、测控技术、自动化等专业的传感器原理的实验课程主要以“传感器系统实验仪”作为实验平台,完成十多种传感器的基本实验。

该系统生产厂家较多,但功能、特性大同小异。

实验系统有一定的局限性,主要进行验证性实验,并且实验的定量结果比较粗糙。

我校传感器实验室根据目前实验教学存在的问题以及传感器实验教学的特点,在传感器实验教学的方法和内容上做了有意义的尝试与探讨。

为改善实验教学状况,提高教学质量,我们在传感器实验室建设与实验教学中针对教学特点、现有条件,在实验技术方法、操作性技术理论、课程设置和实验模式等方面进行了初步的探讨与尝试,并在实验教学过程中不断完善,在提高学生能力素质方面取得一定效果和经验。

二、提高实验教学的科学性通常,各种物理量大多数是通过传感器转换为电信号而进行检测的,它不同于普通物理实验,不仅要理解其物理效应更要注重使用方式,因此传感器实验技术会涉及大量的电子技术。

在实验过程中,如果不了解具体转换电路原理,不能正确调试电路状态,传感器实验仅仅按照传统实验方法进行操作不可能获得正确的数据和结果。

这就要求实验者有较强的综合素质和专业技能。

笔者在对四川某些大专院校的传感器实验室作技术服务时发现,物理教师对电路不熟悉,电子技术的教师对传感器的物理特性不熟悉,如何将各种传感器物理特性与实际应用相结合有一定的困难,由于设备操作的盲目性影响实验的全面、正确地理解。

有人认为:从实践的角度讲,操作性技术是在按一定的方式进行实验活动,解决要做什么的问题,而理论上看实验者仅仅对实验效果感兴趣,对实验条件如何可以不必了解,不去研究仪器系统的设计与制造问题。

因此,在实验技术中人们往往忽视操作性技术理论,包括实验环境、仪器仪表的特性、精度、可靠性、实验材料、实验电路等等,致使影响我们对实验内容的科学和全面地理解,影响我们在实验技术方法的提高。

由于集成技术的发展,单元电路种类愈来愈多,集成规模和功能复杂程度日趋增高,使实验研究的指导理论研究由依附于实验对象的理论转向多学科理论的综合交叉,那么实验技术、内容和方法需要不断更新和发展。

在传感器实验教学中要解决各种仪器设备给实验者带来的烦恼并无捷径可寻,必须加强教师自身的业务素质培养,掌握相关学科的现代技术和综合测试技术,加强充实操作性技术的理论研究。

引导学生通过实验研究应逐步转向对系统的研究,对输出端口特性的研究。

随着材料、工艺、电子学和工程应用的高科技化,现代的实验研究方法将逐渐取代传统的经验实验方法。

三、提供多种实验内容和类型按照实验方法的几种形式即:定量、定性、思维、分析、模型、计算机实验等方法界定“传感器系统实验仪”上十多种传感器可以完成的实验项目大部分属半定量或定性实验方法,其中验证性实验方法为主,内容单调枯燥。

个别观察分析、思维的动态实验学生基本不能独立完成,通常由教师进行演示。

实验模型基本确定,实验模式格式化,学生完全按教师和实验讲义要求的内容、步骤进行实验,难以提供具有个性思维的训练。

为改进这种实验模式,我们在编写实验讲义时精心选编了各种实验项目,减少验证性实验增加综合性实验,在传统传感器基础上增添了新型传感器。

基本实验着眼于传感器原理的理解和测量方法,大部分实验要求实验者拟定实验方案并有思考题让同学讨论。

版面设计留出笔记空间,有数据表格可直接填写。

各种实验既有连贯性,又相互独立。

不同专业的学生可以根据不同的教学内容选用不同实验题目。

在完成基本实验的同时,不同层次的学生根据自己的能力和兴趣,可增加不同内容和难度的实验。

在实验技术方法上将电子技术、电子测量、检测技术和计算机技术作为技术载体具体地将各种方法运用到传感器实验的全部过程即每个程序、步骤之中。

利用计算机实验方法将传感器实验数据和结果直接送计算机显示,根据曲线分析试验结果建立数学模型。

教师从学生的上传数据可方便的进行“无纸化”教学。

・56・建立“传感器”教学实验中心网页,网页为学生提供信息资源及实验课件,可在网页上预约开放实验,选择实验内容。

四、加强设计性和综合性实验传感器课程是一门集机、光、电知识于一体的综合性应用技术。

传感器元件是一种把外界的温度、压力、流量等非电量信号转换为电信号的功能器件。

它所利用的是在物理学上称为“效应”的各种物理现象。

但是传感器得到的信号大部分不能直接利用,要将得到的信号根据使用要求进行加工。

随着新材料、新工艺以及电子技术的发展,新型传感器不断涌现,目前市场已形成各类集成化、智能化、多功能化多系列的传感器产品。

为使学生在有限的实验课时里较好的了解新型传感器件,我们大量增加了综合性实验内容,为此自己设计制作出多种实验模板。

例如:红外线发射接收实验板;集成霍尔开关控制实验板;气敏传感器气体浓度检测实验模板;光敏电阻应用实验板等,这种实验方式在传感器实验教学中获较好效果。

综合性实验内容以传感器为主并与具体电路构成应用系统,用“实验任务书”的方式下达给学生。

每个实验在任务书中提出了具体的技术要求,让学生独立完成实验设计,实验教师在必要时给予提示,在难易程度上以四至六学时一次实验,有别于其它实习与课程设计。

为了活跃学生的思路,大部分实验只提出实验任务和要求,而不规定具体的实验方法及步骤,学生根据实验任务和具体给出的器件,设计出线路图,在实验电路板上装配。

最后由学生独立完成连接和调试。

为了便于学生观察实验结果和现象,每个实验电路设计时都采用了声、光器件,这样不仅能刺激学生感观,还可进一步提高学生对实验的兴趣。

实验让每个学生都能亲自动手完成传感器的功能实现,这样不仅提高学生的独立操作能力更有利于增强实验教学的效果。

教学过程中课堂气氛活跃,教师的与学生形成较好的互动性,是一种“易教”、“易学”的方法。

通过设计性实验和综合性实验,培养学生工程设计能力、解决实际问题的能力和创新意识。

五、结　语通过传感器实验教学的实践与探讨体会到,实验理论属于操作性技术理论,涉及众多门类,不同的实验内容、类别有着不同的方法、形式,这表明了实验本身的复杂性和局限性,需要随着科学技术发展不断进步。

实验技术有着自身的一套理论方法和规律,是理论教学无法替代的,实验教学的任务是把课堂的理论知识通过实验进行理解消化,在此基础上通过实验训练培养学生的综合实践能力、科学的工作态度和作风、严谨的治学态度和创新思维能力。

参考文献[1]　王振宇.实验电子技术[M].天津:天津大学出版社,1998.[2]　刘文清.现代实验仪器原理与应用[M].北京:科学出版社,1998.(本文责任编辑:韩冬苗)・66・。