摘 要 针对电测技术与仪器这门课程内容知识点分散和实践性强的特点，结合教学要求与实验设施的实际情况，阐述本课程教学内容和教学方法上的改革，从高职学生应该具有的知识、技能、素质要求入手，激发学生的学习热情，使学生真正掌握传感器技术，提高学生综合素质。
关键词 电测技术与仪器；传感器；高职
中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2012）33-0092-03
电测技术与仪器是高职院校控制、检测、自动化、电气电子等专业的一门基础课程，主要介绍了自动检测技术基础、传感器原理及应用、常见非电量电测法以及检测仪器仪表等方面的知识。非电量的电测技术和仪器的应用，是测控技术中不可或缺的重要环节，为了确保生产的安全及正常运行，并且保证产品的产量和质量，就必须要准确、及时地检测出生产过程中的各种有关参数。
1 课程的现状及教学面临的问题
本课程是以传感器技术为核心的，传感器是获取信息的工具，是现代检测仪器仪表和测控系统中非常重要的一种仪表。传感器技术涉及数学、物理、工程材料与工程力学、电子技术等多学科知识，在高职相关专业的人才培养、课程建设和教学改革中都具有非常重要的基础作用。但是，针对高职院校的学生，要上好电测技术与仪器的课程并不容易，主要面临下面几个问题。
1.1 本课程涉及的知识体系和专业门类太广泛
传感器种类非常多，检测技术也是日新月异，本课程需要学生了解的传感器至少有十种，涉及的专业技术知识很广，从大的学科门类上说，包括电工学、电子学、电磁学、力学、光学、声学、热力学、材料力学、流体力学、数字电路、半导体技术等，几乎机电相关的学科都涉及到了。即便是同一学科门类下，也有很多需要掌握的知识点，任何一项知识点欠缺，就可能导致相关的传感器内容无法理解。比如电磁技术，涉及电涡流传感器和霍尔式传感器，如果不能掌握电磁技术中的涡流原理和霍尔定律，要想理解相关传感器的工作原理，那是非常困难的。
1.2 本课程涉及的检测变量太多，每种变量适用的检测技术都有多种选择
非电量检测是课程主要内容，非电量至少包括几何量、力学量、热工量和状态量几大类，每一大类又包括很多具体的变量，如静态的尺寸、重量，动态的速度、位移，常态的温度、颜色，异态的伤痕、变形，承受的压力、冲击，发出的电流、光照等，形式多种多样，特征差异很大。而且这些变量相互之间又可能存在联动、交叉、重叠的现象，这样给课程体系的编排造成很大难度，往往顾此失彼。另一方面，由于知识体系庞杂，学生在学习中很难形成一个清晰的系统认识，各种传感器和检测变量之间的对应关系很容易混淆，最终学得一知半解。
1.3 高职院校学生的数学和物理基础不太好
作为高职院校的学生，其特点非常鲜明，那就是大部分学生高中或中职时候学的数学和物理基础不是太好。他们害怕复杂的公式和计算，对物理里面一些比较抽象的概念和定律难以理解。而作为非电类专业学生，在电路原理、电磁技术和电子电路的分析和计算上，他们普遍掌握不好。而这些内容在本门课程中经常涉及，几乎每一种传感器将非电量转换到电量的过程中，都要用到电子电路或者半导体电路。如何让缺乏基础的高职非电类专业学生掌握好传感器的转换技术，对教师也是一个很大的挑战。
2 上好电测技术与仪器课程的方法
针对以上问题，笔者在对质管专业的学生讲授电测技术与仪器课程时，通过研究和实践，进行一些教学思路和方法上的变革，取得良好的教学效果。笔者根据教学实践过程，阐述如何上好这类电测技术与传感器相关的课程。
2.1 理清知识脉络，设计好教学结构
和其他课程不同，电测技术相关的课程，在教学体系结构上有两种选择：一种是以传感器原理进行分类教学；一种是以检测对象进行分类教学。
以传感器原理进行分类的，通常的章节安排是以一种传感器为一章，比如电阻式传感器、光电传感器、电涡流传感器等。这种编排的好处是便于教学，每一章是一个知识门类，基本是一种相同的原理，这样在讲授知识的时候更有系统性，也更有利于学生理解相关原理。但是由于传感器和检测对象之间的对应关系存在大量重叠现象，导致学生对检测方法的实际应用概念模糊，甚至混淆。
而以检测对象进行分类，每一章是一种检测类型，如几何量检测、力学量检测、温度检测、速度检测等，每种变量的检测方法，有可能几种传感器都适用，比如光电式传感器、霍尔传感器、电磁传感器等都能测量转速，那么在转速测量一章中就都予以讲授。这种教学体系的安排，更贴近生产工程技术的实际情况，有利于学生从实用角度去掌握这门学科。但是很明显，这不利于教学的组织安排，也不利于学生理解知识原理。
经过探索和实践，笔者在理论教学和配套的实验教学环节，分别运用两种教学体系结构，达到理论联系实际、学用结合的效果。具体而言，在课堂理论教学环节，按照传感器原理进行分类讲述；而在实验教学环节，以检测对象进行分类实验。这样学生既能在课堂上有条理地学习各种传感器的工作原理，又能在实验室从解决实际问题角度出发，学习传感器的应用。通过针对同一检测对象，不同传感器的解决方法和效果的对比，学生可以加深对课堂上学到知识的理解。
这种理论教学和实验教学环节采用不同的体系结构的做法，实施中最大的困难在于课堂教学和实验教学的内容和时间安排上。实验中涉及的传感器原理，课堂教学中如果还没有讲授，那学生是无法理解和进行实验的。因此，课程的实验环节应该尽量安排在学期的后半段，在学生掌握一定的理论知识以后，综合安排，逐步展开。比如温度检测实验，将热敏电阻、热电偶、红外测温仪等仪器综合运用，进行方法和性能对比，那么必须在这些理论知识都在课堂上学习过以后才能进行。学生的实验过程既巩固了所学传感器原理，又学会了检测技术的实际应用，而且不同解决方案的对比，可以开拓学生处理实际检测问题的思路，提升学生的工程实践能力。
2.2 必须把握住教学中的重点和难点 每一种传感器技术，在教学内容上基本分成功能原理、结构特点、检测电路和应用实例。如何对这四部分分配合理的时间，以及每部分采取怎样的授课方式，对授课效果的影响非常大。
在讲授传感器的功能原理时，如前所述，涉及大量物理学的基本概念和定律，而高职学生这方面基础薄弱，如果按照大学相关专业课那样去讲授，学生很难听懂。这时候就应该尽量化繁为简，将最关键的核心知识用通俗易懂的描述介绍给学生。讲述的内容以能够帮助学生理解相关传感器原理为限，避免无谓的展开和深入。尤其是复杂的公式和运算，应简化推导过程，强调最终形态，只要能说明各种变量之间的函数关系，让学生能分析出相关参数之间的变化趋势，就达到了此部分内容的教学目标。
传感器的结构特点是非常重要的内容，不同传感器虽然原理和结构差异很大，但是在研究时有一些共性的指标——传感器的各项参数，抓住这些共性的参数进行分析，很容易让学生理解不同传感器的结构特点。其中最重要的几个参数为传感器的分辨率、灵敏度和线性度等，任何一种传感器，将这些主要参数的特点讲述清楚，学生也就能基本掌握它的结构特点了。因此，在本部分授课中，围绕传感器各项参数这条主线进行讲解，可以让学生学起来更有条理性，更容易理解。
传感器的检测电路，不管对哪种类型的传感器，都是一个难点，因为高职非电类专业学生在电子电路、数字电路、电磁学和半导体技术等方面的知识非常欠缺。而传感器的检测电路，首先必须要具备这些专业知识才能看懂相关电路图，而如果要求对电路进行分析计算，对高职非电类专业学生而言，基本不可能完成。考虑到这种现实情况，在讲授这部分内容时应该避免一个元件一条线路地对电路图进行分析，而尽量采用功能框图对检测电路进行简化，以功能框图为单位对学生进行分析讲解。对于学生来说，理解大的模块功能比分析具体电路要简单得多，而理解了像滤波、整流、信号放大、A/D变换等模块的作用，整个检测电路的工作原理也就迎刃而解。
传感器检测技术的实际运用，是本课程理论联系实际的重要内容，也是学以致用的主要体现。对于高职院校的学生来说，掌握好传感器的运用，才是学好本课程的关键环节，对后续的实习实训课程以及毕业以后的工作都有直接的影响。因此，对这部分内容应该尽量详细介绍，通过各种图片、视频、动画，让学生熟悉传感器的各种运用。这部分内容不是难点，关键是需要收集一些传感器实际运用的照片、示意图等相关资料，图文并茂地讲解，加上动画或者视频等多媒体手段的演示，学生一般都能听懂，也比较有兴趣了解。只要资料完善，传感器实际运用部分内容的讲授很容易让学生理解，达成教学目标。
2.3 以学生为中心，上好每堂课
课堂教学实施的效果，是由教师和学生两方面的因素来决定的。要上好一堂课，教师的授课方式固然重要，学生是否主动学习更重要。而学生学习的积极性，归根到底受教师的教学内容和授课方法的影响。所以，教师要达到每堂课的教学效果，一定要以学生为中心，“以学为主、以教为辅”。考虑课堂教学实施时，从关注教师“能不能讲好一堂课”转变为学生“能不能学好一堂课”。关注的重点转移到学生的学习过程中，更能够掌握学生学习的特点，了解学生存在的问题，有针对性地调整自身的教学方式，因材施教、因势利导，以适应学生的学习特点，促进他们的学习更有效果。
以学生为中心，就是要研究如何让学生“愿意听”，如何使他们“能听懂”，如何使他们“主动学”，变被动听讲为主动学习。只有学生愿意主动去学，学习的效果才有保障。
1）要使学生“愿意听”，教师的授课过程应该避免呆板。虽然检测技术这类专业课程，内容本身比较枯燥，但是教师也能用丰富多彩的语言、幽默风趣的表述，吸引学生的注意力。另外，大量使用图片、照片、动画、视频来说明复杂的原理和结构，也是调动学生积极性的有效手段。如霍尔定律和涡流原理这些知识，如果只是用文字和公式进行讲解，学生听不进去，但是配以相关的动画进行讲解，非常形象易懂，学生一方面很感兴趣，另一方面根据动画也很容易理解，效果事半功倍。
2）根据电测技术这门课的特点，多举身边相关的案例或者学生感兴趣的话题，能够充分调动学生的求知欲望，激发他们的学习热情。如在介绍电涡流传感器时，详细讲解战争中探雷器的运用——如何探雷以及如何反探雷，这些知识都是电涡流原理的具体运用。探雷或者反探雷的每一种方法，就是电涡流传感器的一个知识点，如果让学生自己去探究，效果会更好。另外，像智能家居中传感器的运用这种学生身边的案例，介绍给他们听，能极大地激发学生对传感器的兴趣，比选用生产工程中的案例要更有效果。
3）在传感器技术教学中，如何使学生“能听懂”，也是教师需要去研究的课题。根据本课程的特点和高职非电类专业学生的特点，在授课的时候，教师应该做到“四淡化，四强化”，具体而言，指的是：淡化绝对数据，强化相对变化；淡化文字原理，强化图形演示；淡化实际电路，强化功能框图；淡化推导过程，强化最终结论。
高职学生理论和运算能力较差，但是图形理解和动手能力较强，另外思维活跃，具有创新性。根据这些特点，对教学内容进行适当的调整，使其更适合学生的特点，更容易被他们消化吸收，这才是体现以学生为中心的教学思路。
4）体现“以学为主”的教学理念，最重要的是让学生能够“主动学”，也就是调动学生学习的积极性和主动性，使他们对电测技术这门课程产生兴趣。教师应该采用多种授课法的结合，通过提问设问、案例教学、实验设计、分组讨论等不同手段，不断激发学生学习的热情，让他们主动参与进来。例如，每节课开始5分钟的复习阶段，采用卡片法进行，事先将上节课内容的几个主题写在不同的卡片上，让学生抽取卡片来讲解相关内容。虽然归根到底是回答问题的方式，但是用卡片法进行更有乐趣，学生也乐意参与。授课方式的简单变化，就达到调动学生主动参与的效果。
3 结语
总而言之，要上好任何一门课程，都需要教师认真去分析和研究两个方面的特点：课程和授课对象。两方面的特点相结合，才能找出最适合所教学生的授课方式。电测技术知识庞杂，涉及学科门类众多，而高职学生物理、数学基础薄弱，这是一对短期内难以回避的矛盾。组织好教学内容，理清重点和难点；运用合适的授课方法，使学生能听懂愿意学，是教好这门电测技术与仪器相关课程的关键。
参考文献
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